CN112589072A - 一种3d打印砂型排气结构及排气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种3D打印砂型排气结构及排气方法，所述排气结构包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路(1)和若干导气支路(2)，所述导气支路(2)设置在砂型分型面(3)上，一端与该组排气通道树中的导气主路(1)相连通，另一端与成型腔(4)相连通，所述导气主路(1)贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔(4)相连通。本发明通过在砂型分型面上制备与成型腔连通的小孔径的导气支路，并设计大孔径的不与成型腔连通的导气主路将气体汇聚并排出砂型，在保证砂型不发生跑火的前提下，可有效解决砂型发气量大、透气性差的问题，且排气结构结构设计简单，便于推广应用。

Description

一种3D打印砂型排气结构及排气方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印砂型排气结构及排气方法。
背景技术
近年来，砂型3D打印技术已经快速应用于铸造加工领域，成为铸造缩短研制周期、降低研制成本的重要技术。与传统砂型制备过程相比，砂型3D打印最主要的特点是一种数字化的无模铸造技术。与普通树脂砂型相比，由于采取的制备工艺不同，3D打印砂型的发气量偏大，而透气性又较差，加上其型芯配合精度更好，做好型芯排气成了控制铸件质量的重点。
在传统造型制芯方法中，可通过直接扎排气孔的方式解决型芯排气的问题。但对于3D打印砂型这样的树脂砂来说，一旦砂型固化以后，制备排气孔将变得困难。另一方面，若参照传统造型方法，在3D打印砂芯上提前设计好排气孔，直接打印出排气孔，则存在排气孔疏通困难的问题。这是因为，为了避免发生跑火等意外情况，排气孔一般设计为
Figure BDA0002790941440000011
而深度一般有100mm以上，这样小的深孔疏通存在难度或甚至无法疏通，无法起到排气作用。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种简单有效的3D打印砂型排气结构及排气方法，在保证砂型不发生跑火的前提下，解决3D打印型芯发气量大，透气性差的问题。
本发明提供的技术方案如下：
第一方面，一种3D打印砂型排气结构，包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路和若干导气支路，所述导气支路设置在砂型分型面上，一端与该组排气通道树中的导气主路相连通，另一端与成型腔相连通，所述导气主路贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔相连通。
第二方面，一种3D打印砂型排气方法，通过在砂型上制造排气结构实现，所述排气结构包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路和若干导气支路，所述导气支路设置在砂型分型面上，一端与该组排气通道树中的导气主路相连通，另一端与成型腔相连通，所述导气主路贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔相连通。
根据本发明提供的一种3D打印砂型排气结构及排气方法，具有以下有益效果：
本发明通过在砂型分型面上制备与成型腔连通的小孔径的导气支路，并设计大孔径的不与成型腔连通的导气主路将气体汇聚并排出砂型，在保证砂型不发生跑火的前提下，可有效解决砂型发气量大、透气性差的问题，且排气结构结构设计简单，便于推广应用。
附图说明
图1示出本发明一种优选实施方式中排气通道树的结构示意图；
图2示出本发明一种优选实施方式中排气通道树在砂型上的位置关系图。
附图标号说明
1-导气主路；2-导气支路；3-砂型分型面；4-成型腔。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
根据本发明的第一方面，提供了一种3D打印砂型排气结构，如图1和图2所示，包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路1和若干导气支路2，所述导气支路2设置在砂型分型面3上，一端与该组排气通道树中的导气主路1相连通，另一端与成型腔4相连通，所述导气主路1贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔4相连通。
本发明人考虑到目前存在的排气孔堵塞或者开孔跑火的问题，研发出排气通道树结构，采用3D打印方法直接制备出树形排气通路，采用小直径且与型腔连通的导气支路承担一线导气任务，采用大直径但不与型腔连通的导气主路将气体输出砂型，结合导气支路的位置，既便于通路的清理疏通，又能规避铸型在浇注过程中发生跑火，较好地解决了3D打印砂型发气量大、排气困难的问题。
在本发明中，所述排气通道树可根据砂型尺寸大小设计多组，导气主路1的吃砂量为80mm～150mm，相邻导气主路1的间距为200mm～400mm。
所述导气主路1为圆柱形，直径为8mm～12mm，便于清理通路和排气。该直径尺寸既可降低对铸型强度的影响，又能很便捷地将导气主路内的干砂清出。
在本发明中，所述导气支路2的截面呈倒三角形、长方形或者半圆形，优选通过在一个砂型分型面上开设槽体，与另一个砂型分型面配合形成导气支路。
所述导气支路2的边长或半径为3mm～5mm，同一铸型分型面上的相邻导气支路在成型腔4上的引出端间隔40mm～60mm。导气支路设计为小尺寸，且其长度大于导气主路吃砂量，可利用铝液流动与充型特点，避免铸型发生跑火。相邻引出端间隔依据铸造经验设定，便于铸型均匀排气。
在本发明中，对于排气要求高的产品，除了在砂型分型面上设置导气支路2，也可以在铸型各部位设置导气支路。
在本发明中，所述排气通道树在3D打印砂型设计时，直接绘制在三维模型上，进而通过3D打印随砂型一同成型。3D打印完成后，将排气通道树内的干砂清理干净。若需在3D打印砂型外部填砂，则可使用细管或者细圆棒插在导气主路上，然后再进行填砂，避免管道堵塞。填砂后，可将细管或者细棒拔出。
根据本发明的第二方面，提供了一种3D打印砂型排气方法，通过在砂型上制造排气结构实现，所述排气结构包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路1和若干导气支路2，所述导气支路2设置在砂型分型面3上，一端与该组排气通道树中的导气主路1相连通，另一端与成型腔4相连通，所述导气主路1贯穿砂型，一断或两端与外界贯通，不与成型腔4相连通。
本发明第二方面中导气主路1和导气支路2的结构设计与第一方面一致，在此不再赘述。
实施例
如图2所示，采用本发明排气结构及方法用于方形筒体铸件的低压铸造，采用4根缝隙浇道充型。所设计的导气主路为8条圆柱形，导气主路的吃砂量为100mm～130mm，相邻导气主路的间距为280mm～360mm。每条导气主路引出4条导气支路(图2中仅仅示意出其中1组排气通道树，其余对称类推即可)，其中3条与铸件型腔连通，1条与缝隙浇道连通。导气支路的截面呈倒三角形，通过在一个砂型分型面上开设倒三角形槽体，与另一个砂型分型面配合形成导气支路。导气支路的边长为4mm，同一铸型分型面上的相邻导气支路在成型腔上的引出端间隔50mm。排气通道树在3D打印砂型设计时，直接绘制在三维模型上，通过3D打印随砂型一同成型。
铸型打印完成后，清理导气通道树内的干砂，保证导气通道树畅通。铸型浇注时，产生的气孔从各个导气支路末端汇聚到导气主路上，最终通过导气主路排出铸型，可起到良好的排气效果。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种3D打印砂型排气结构，其特征在于，包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路(1)和若干导气支路(2)，所述导气支路(2)设置在砂型分型面(3)上，一端与该组排气通道树中的导气主路(1)相连通，另一端与成型腔(4)相连通，所述导气主路(1)贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔(4)相连通。
2.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述排气通道树可根据砂型尺寸大小设计多组。
3.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述导气主路(1)的吃砂量为80mm～150mm，相邻导气主路(1)的间距为200mm～400mm。
4.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述导气主路(1)为圆柱形，直径为8mm～12mm。
5.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述导气支路(2)的截面呈倒三角形、长方形或者半圆形，优选通过在一个砂型分型面上开设槽体，与另一个砂型分型面配合形成导气支路。
6.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述导气支路(2)的边长或半径为3mm～5mm，同一铸型分型面上的相邻导气支路在成型腔(4)上的引出端间隔40mm～60mm。
7.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于，所述排气通道树在3D打印砂型设计时，直接绘制在三维模型上，通过3D打印随砂型一同成型。
8.一种3D打印砂型排气方法，其特征在于，通过在砂型上制造排气结构实现，所述排气结构包括至少一组排气通道树，每组排气通道树包括一条导气主路(1)和若干导气支路(2)，所述导气支路(2)设置在砂型分型面(3)上，一端与该组排气通道树中的导气主路(1)相连通，另一端与成型腔(4)相连通，所述导气主路(1)贯穿砂型，一端或两端与外界贯通，不与成型腔(4)相连通。
9.根据权利要求8所述的排气方法，其特征在于，3D打印砂型外部需要填砂时，使用细管或者细圆棒插在导气主路上，然后再进行填砂，填砂后，可将细管或者细棒拔出。
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