CN116673434A - 多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增材制造技术领域，提出了多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，包括：成形平台、机架、电机、升降丝杠、导轨、铺砂盒、横梁、真空料筒、管道、筛分装置和负压吸附装置。该装置及方法利用负压吸附装置将成形平台中多铺的多材料型砂进行吸附回收，使得铺砂面满足平整和一定的厚度要求，同时回收的混合型砂通过筛分装置的振动筛分得以分离，通过气缸控制筛网中的型砂分类放入铺砂盒中，解决了刮砂板易磨损粘砂导致的铺砂面不平整问题，实现了多材料型砂的实时回收与分类再利用一体化。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域砂型的造型工艺，尤其涉及一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法。
背景技术
增材制造技术是一种全新的产品制造技术，通过对零件进行切片处理化整为零，把三维制造问题转换为二维制造，降低了复杂产品的生产难度，给产品设计制造拓展了更多种可能，同时增材制造材料利用率高、生产周期短，具备广阔的发展前景。
砂型3D打印技术是增材制造技术的重要分支之一，目前工业应用较多的是基于微滴喷射原理的砂型打印技术，通过在型砂表面喷射粘接剂将型砂粘结固化，层层累积获得最终的复杂形状铸型。砂型3D打印技术颠覆了传统铸造行业手工造型速度慢、模型制造周期长等缺点，实现了自动化造型，缩短了制造周期，降低了生产成本，在小批量高附加值的复杂铸件制造中有着越来越多的应用。
在砂型打印过程中，由于刮砂板一直不断与型砂摩擦，在长期使用过程中容易造成刮砂板磨损和粘砂等问题，造成铺砂面出现不平整现象。在多材料型砂打印过程中多余型砂被刮砂板混合移送到回收装置中，无法实现回收分类与再利用。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置及方法，该装置主要解决砂型3D打印过程中多材料粉末床的铺砂与型砂回收一体化的问题。
本发明中的一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，包括成形平台、机架、电机、升降丝杠、导轨、铺砂盒、横梁、真空料筒、管道、筛分装置和负压吸附装置，所述机架底部安装有电机和升降丝杠，电机和升降丝杠通过同步带连接；所述铺砂盒通过两侧的导轨与机架连接；铺砂盒上方与横梁固定连接，筛分装置安装在横梁上，筛分装置可水平方向移动实现不同材料型砂的落砂；所述铺砂盒与负压吸附装置水平固定连接，同时负压吸附装置通过管道与真空料筒密封连接。
作为本发明进一步的设计，铺砂后无需刮砂板刮除多余型砂，负压吸附装置中通入负压吸附成形平台上多铺的型砂。
作为本发明进一步的设计，负压吸附装置上有均匀分布的调压阀，用于调整不同位置的吸附压力，实现不同材料粉末的均匀吸附。
作为本发明进一步的设计，
筛分装置由从上到下若干层不同目数的筛网、振动机；每个筛网的上方均设有限位框；其中筛网的前端连接有活动板；活动板的两端分别与活动气缸的气缸轴连接；活动气缸固定在限位框上；通过筛网震动对不同粒度型砂进行筛分，通过气缸控制筛网底部平面的移动，将筛好的型砂重新放入铺砂盒，从而实现不同材料型砂的分类回收与再利用。
筛分装置由多层不同目数的筛网和气缸组成，通过筛网震动对不同粒度型砂进行筛分，通过气缸控制筛网底部平面的移动，将筛好的型砂重新放入铺砂盒，从而实现不同材料型砂的分类回收与再利用。
作为本发明进一步的设计，真空料筒下方装有电磁阀控制开关，通过电磁阀控制开关将储存的回收型砂落入筛分装置中。
一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，该方法包括如下步骤：
S1：根据铸件的浇注特性选择几种合适的型砂，将不同材料型砂分别放入铺砂盒的不同料筒中；
S2：开启铺砂作业的开关，铺砂盒和负压吸附装置同时启动，铺砂盒将不同材料的型砂铺到成形平台上，根据不同型砂比重调整负压吸附装置上调压阀的压力大小，将多余的型砂吸附并储存在真空料筒中；
S3：在铺好的型砂面上喷射粘接剂进行打印作业，打印完成后成形平台下移一个层厚的高度，循环进行铺砂和打印作业，直到工件打印完成；
S4：打开真空料筒下方的电磁阀控制开关，将吸附的多材料混合粉末放入筛分装置中；
S5：开启筛分装置的振动模式，将混合型砂筛分，直到不同材料的型砂完全区分开，关闭振动模式；
S6：筛分装置从下往上依次控制气缸打开筛网，将型砂放入铺砂盒中，水平移动筛分装置将筛网与不同种类的铺砂口对齐。
S7：取出打印好的砂型工件，清理工作台。
所述型砂材料包括硅砂、铬铁矿砂、陶瓷粉、锆英砂等粉体材料。
所述不同材料的型砂采用不同的粒度，使得型砂的分类回收通过不同目数筛网筛分就可以实现。
所述筛分装置可筛分铺砂时多余型砂，也可筛分打印件取出后成形平台剩余的型砂。
本发明的有益效果为：
1、和常用砂型打印设备相比，创造性地将刮砂板替换为柔性吸附装置，在实现铺砂面平整的同时可将多铺的型砂实时回收。
2、负压吸附装置上不同部位吸嘴的压力可调节，针对不同区域不同材料的型砂进行实时的负压度调整。
3、回收的多材料型砂通过自动化的筛选分离和精准分类实现型砂的再利用，节省了原材料。
附图说明
图1为多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置；
图2为吸附装置结构示意图；
图3为吸附装置与真空料筒连接示意图；
图4为筛分装置结构示意图；
图5、为图1的另一侧视图；
实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-5所示，本发明提供了一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，包括成形平台1、机架2、电机3、升降丝杠4、导轨5、铺砂盒6、横梁7、真空料筒8、管道9、筛分装置10和负压吸附装置11。所述机架底部安装有电机3和升降丝杠4，电机3和升降丝杠4通过同步带连接,用于实现成形平台1的升降。
所述铺砂盒6通过两侧的导轨5与机架2连接，实现铺砂装置的左右移动与多材料型砂铺设；所述铺砂盒6与负压吸附装置11水平固定连接，同时负压吸附装置11通过管道9与真空料筒8密封连接，用来回收铺砂盒6多铺的型砂，并将其储存在真空料筒8中。
所述铺砂盒6上方与横梁7固定连接筛分装置10安装在横梁7上，筛分装置可沿横梁7水平移动将不同材料的型砂分类落入铺砂盒6中；所述铺砂后无需刮砂板刮除多余型砂，在负压吸附装置11中通入负压吸附成形平台1上多铺的型砂；所述负压吸附装置11上有均匀分布的调压阀，用于调整不同部位的吸附压力，实现不同材料粉末的均匀吸附。
所述筛分装置10由多层不同目数的筛网和气缸组成，通过筛网震动对不同粒度型砂进行筛分；
筛分装置10由从上到下若干层不同目数的筛网10-1、振动机；每个筛网10-1的上方均设有限位框 10-4；其中筛网10-1的前端连接有活动板10-2；活动板10-2的两端分别与活动气缸10-3的气缸轴连接；活动气缸10-3固定在限位框10-4上；通过筛网震动对不同粒度型砂进行筛分，通过气缸控制筛网底部平面的移动，将筛好的型砂重新放入铺砂盒6，从而实现不同材料型砂的分类回收与再利用。通过气缸控制筛网底部平面的移动，将筛好的型砂重新放入铺砂盒6，从而实现不同材料型砂的分类回收与再利用；所述真空料筒8下方装有电磁阀控制开关，通过电磁阀控制开关将储存的回收型砂落入筛分装置10中。
一种多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，该方法包括如下步骤：
S1：根据铸件的浇注特性选择硅砂、铬铁矿砂、锆英砂等不同材料的型砂作为复合铸型结构材料，将不同材料型砂分别放入铺砂盒6的不同料筒中；
S2：开启铺砂作业的开关，铺砂盒6和负压吸附装置11同时启动，铺砂盒6将不同材料的型砂铺到成形平台1上，根据不同型砂比重调整负压吸附装置上调压阀的压力大小在50L/S-150L/S之间，比重越大的铺砂部位负压施加值越大，将多余的型砂吸附并储存在真空料筒8中；
S3：在铺好的型砂面上喷射粘接剂进行打印作业，打印完成后成形平台下移0.3-0.6mm的高度，循环进行铺砂回收和打印作业，直到工件打印完成；
S4：打开真空料筒8下方的电磁阀控制开关，将吸附的多材料混合粉末放入筛分装置中；
S5：开启筛分装置10的振动模式，将混合型砂筛分，直到不同材料的型砂完全区分开，关闭振动模式；
S6：筛分装置10从下往上依次控制气缸打开筛网，将型砂放入铺砂盒6中，水平移动筛分装置将筛网口与不同种类的铺砂口对齐，完成型砂的回收。
S7：取出打印好的砂型工件，清理工作台。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (8)
1.多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，包括成形平台（1）、机架（2）、电机（3）、升降丝杠（4）、导轨（5）和铺砂盒（6），其特征在于：还包括、横梁（7）、真空料筒（8）、管道（9）、筛分装置（10）和负压吸附装置（11），所述机架（2）底部安装有电机（3）和升降丝杠（4），电机（3）和升降丝杠（4）通过同步带连接；所述铺砂盒（6）通过两侧的导轨（5）与机架（2）连接；所述铺砂盒（6）上方与横梁（7）固定连接，筛分装置（10）安装在横梁（7）上，筛分装置（10）沿水平方向移动实现不同材料型砂的落砂；所述铺砂盒（6）与负压吸附装置（11）水平固定连接，同时负压吸附装置（11）通过管道（9）与真空料筒（8）密封连接。
2.根据权利要求1所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，其特征在于： 所述负压吸附装置（11）上设有若干个均匀分布的调压阀。
3.根据权利要求1所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，其特征在于：筛分装置（10）由从上到下若干层不同目数的筛网（10-1）、振动机；每个筛网（10-1）的上方均设有限位框 （10-4）；其中筛网（10-1）的前端连接有活动板（10-2）；活动板（10-2）的两端分别与活动气缸（10-3）的气缸轴连接；活动气缸（10-3）固定在限位框（10-4）上；通过筛网震动对不同粒度型砂进行筛分，通过气缸控制筛网底部平面的移动，将筛好的型砂重新放入铺砂盒（6），从而实现不同材料型砂的分类回收与再利用。
4.根据权利要求1所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化装置，其特征在于：真空料筒（8）下方装有电磁阀控制开关，通过电磁阀控制开关将储存的回收型砂落入筛分装置（10）中。
5.多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1：根据铸件的浇注特性选择几种合适的型砂，将不同材料型砂分别放入铺砂盒（6）的不同料筒中；
S2：开启铺砂作业的开关，铺砂盒（6）和负压吸附装置（11）同时启动，铺砂盒（6）将不同材料的型砂铺到成形平台（1）上，根据不同型砂比重调整负压吸附装置（11）上调压阀的压力大小，将多余的型砂吸附并储存在真空料筒（8）中；
S3：在铺好的型砂面上喷射粘接剂进行打印作业，打印完成后成形平台（1）下移一个层厚的高度，循环进行铺砂和打印作业，直到工件打印完成；
S4：打开真空料筒（8）下方的电磁阀控制开关，将吸附的多材料混合粉末放入筛分装置（10）中；
S5：开启筛分装置（10）的振动模式，将混合型砂筛分，直到不同材料的型砂完全区分开，关闭振动模式；
S6：筛分装置（10）从下往上依次控制气缸打开筛网，将型砂放入铺砂盒（6）中，水平移动筛分装置（10）将筛网与不同种类的铺砂口对齐；
S7：取出打印好的砂型工件，清理工作台。
6.根据权利要求5所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，其特征在于，所述型砂材料包括硅砂、铬铁矿砂、陶瓷粉、锆英砂粉体材料。
7.根据权利要求5所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，其特征在于，所述不同材料的型砂采用不同的粒度，使得型砂的分类回收通过不同目数筛网筛分就可以实现。
8.根据权利要求5所述的多材料粉末床增材制造多孔负压铺砂与回收一体化方法，其特征在于，所述筛分装置（10）可筛分铺砂时多余型砂，也可筛分打印件取出后成形平台（1）剩余的型砂。
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