CN117245060A - 一种可铸光敏树脂3d打印熔模铸造制壳工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用光敏树脂作为3D打印材料，具有良好的成型性能和力学性能，可以制造出复杂形状的铸件，通过热处理或冷处理的方式，可以有效去除铸件表面的砂层或其他杂质，提高铸件的表面质量和使用性能，采用锆砂作为面层砂，可以有效地防止型壳在高温下发生突然膨胀和破裂，提高了型壳的强度和稳定性，减少了铸件的缺陷和变形，其热膨胀系数仅为硅砂的1/3，在高温条件下，体积膨胀较小，不会发生体积突然膨胀现象，因而型壳质量得到提高，另外，锆砂不易与铁的氧化物发生化学反应，因而具有很好的抗粘砂作用，使得铸件质量得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法。
背景技术
随着科技的发展，3D打印技术在各个领域得到了广泛的应用，特别是在精密铸造领域，3D打印技术可以大大提高铸件的精度和质量。
然而，传统的3D打印可铸光敏树脂以及熔模铸造还不是很成熟，脱壳工艺存在一些问题，如铸件表面粗糙、内部缺陷等，这是因为硅砂的热膨胀系数较大，在1000℃时，SiO2会发生同素异晶转变现象，体积会在瞬间发生胀大，因而造成型壳微小破裂，降低了型壳的质量，而且硅砂容易与铁的氧化物发生化学反应，引起铸件粘砂。
这些问题影响了铸件的使用性能和寿命。因此，开发一种新的3D打印可铸光敏树脂熔模铸造制壳工艺方法，以提高铸件的质量和性能，具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，以解决上述背景技术中提出的现有的3D打印可铸光敏树脂以及熔模铸造存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，包括以下步骤：
S1、设计并制造3D打印模具；
S2、制备光敏树脂浆料；
S3、光固化成型；
S4、制作模壳；
S5、熔模铸造；
S6、脱壳处理。
优选的，S1步骤中，所述的设计并制造3D打印模具的具体步骤为：
a)根据铸造零件的形状和尺寸，使用计算机辅助设计(如CAD)软件设计3D模型；
b)通过3D打印机将模型实体化，得到3D打印模具。
优选的，S2步骤中，所述的制备光敏树脂浆料的具体步骤为：
a)根据3D打印模具的结构和尺寸，选择合适的光敏树脂材料；
b)按照一定的比例将光敏树脂材料混合均匀，得到光敏树脂浆料。
优选的，S3步骤中，所述的光固化成型的具体步骤为：
a)将光敏树脂浆料倒入3D打印模具中，开启光固化设备；
b)使光敏树脂浆料在紫外光的照射下固化成型，得到3D打印熔模。
优选的，S4步骤中，所述的制作模壳的具体步骤为：
a)用硅溶胶作粘结剂；
b)用粒度分组为15的锆砂作面层砂；
c)用粒度分组为30的莫来石涂覆第二、第三层；
d)用涂粒度分组为60的硅砂涂覆第四至第六层；
e)在920℃保温2H烤壳，脱去可铸光敏树脂。
优选的，S5步骤中，所述的熔模铸造的具体步骤为：
a)将金属或合金熔化后，倒入熔模中；
b)待金属或合金冷却凝固后，得到铸件。
优选的，S6步骤中，所述的脱壳处理的具体步骤为：
a)对铸件进行热处理或冷处理；
b)去除铸件表面的砂层或其他杂质，得到光洁的铸件。
优选的，所述的光敏树脂材料是由丙烯酸树脂、光引发剂、填料和助剂组成的。
优选的，所述的光引发剂是苯甲酮类或硫醇类化合物。
优选的，所述的金属或合金是钢、铝、铜、镍或其合金之一。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用光敏树脂作为3D打印材料，具有良好的成型性能和力学性能，可以制造出复杂形状的铸件。同时，通过热处理或冷处理的方式，可以有效去除铸件表面的砂层或其他杂质，提高铸件的表面质量和使用性能；
2、该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用锆砂作为面层砂，可以有效地防止型壳在高温下发生突然膨胀和破裂，提高了型壳的强度和稳定性，减少了铸件的缺陷和变形；
3、该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用莫来石作为第二、第三层涂覆材料，可以增加型壳的耐火性和抗渗性，防止金属或合金在铸造过程中渗透到型壳中，影响铸件的质量；
4、该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用硅溶胶作为粘结剂，可以提高型壳的粘结强度和耐热性，同时也便于脱壳工艺，减少了铸件表面的粘砂和粗糙度。
5、该可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法采用热膨胀系数小而均匀的锆砂，其热膨胀系数仅为硅砂的1/3，在高温条件下，体积膨胀较小，不会发生体积突然膨胀现象，因而型壳质量得到提高，另外，锆砂不易与铁的氧化物发生化学反应，因而具有很好的抗粘砂作用，使得铸件质量得到提高。
附图说明
图1为本发明一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法的工艺步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，包括以下步骤：
S1、设计并制造3D打印模具；
S2、制备光敏树脂浆料；
S3、光固化成型；
S4、制作模壳；
S5、熔模铸造；
S6、脱壳处理。
S1步骤中，设计并制造3D打印模具的具体步骤为：
a)根据铸造零件的形状和尺寸，使用计算机辅助设计(如CAD)软件设计3D模型；
b)通过3D打印机将模型实体化，得到3D打印模具。
具体的，采用3D打印技术制造模具，可以根据铸件的形状和尺寸精确地设计和制造模具，提高了模具的准确性和复杂性，降低了模具的制造成本和时间；
S2步骤中，制备光敏树脂浆料的具体步骤为：
a)根据3D打印模具的结构和尺寸，选择合适的光敏树脂材料；
b)按照一定的比例将光敏树脂材料混合均匀，得到光敏树脂浆料。
具体的，选择合适的光敏树脂材料，可以保证光敏树脂浆料的流动性和固化性，适应不同的模具结构和尺寸。
S3步骤中，光固化成型的具体步骤为：
a)将光敏树脂浆料倒入3D打印模具中，开启光固化设备；
b)使光敏树脂浆料在紫外光的照射下固化成型，得到3D打印熔模。
具体的，采用光固化成型技术，可以快速地将光敏树脂浆料在模具中固化成型，得到3D打印熔模，简化了熔模制作过程，提高了熔模的质量，并且具有良好的成型性能和力学性能，可以制造出复杂形状的铸件。
S4步骤中，制作模壳的具体步骤为：
a)用硅溶胶作粘结剂；
b)用粒度分组为15的锆砂作面层砂；
c)用粒度分组为30的莫来石涂覆第二、第三层；
d)用涂粒度分组为60的硅砂涂覆第四至第六层；
e)在920℃保温2H烤壳，脱去可铸光敏树脂。
具体的，采用锆砂作为面层砂，可以有效地防止型壳在高温下发生突然膨胀和破裂，提高了型壳的强度和稳定性，减少了铸件的缺陷和变形，采用莫来石作为第二、第三层涂覆材料，可以增加型壳的耐火性和抗渗性，防止金属或合金在铸造过程中渗透到型壳中，影响铸件的质量，采用硅溶胶作为粘结剂，可以提高型壳的粘结强度和耐热性，同时也便于脱壳工艺，减少了铸件表面的粘砂和粗糙度。
具体的，采用热膨胀系数小而均匀的锆砂，其热膨胀系数仅为硅砂的1/3，在高温条件下，体积膨胀较小，不会发生体积突然膨胀现象，因而型壳质量得到提高，另外，锆砂不易与铁的氧化物发生化学反应，因而具有很好的抗粘砂作用，使得铸件质量得到提高。
S5步骤中，熔模铸造的具体步骤为：
a)将金属或合金熔化后，倒入熔模中；
b)待金属或合金冷却凝固后，得到铸件。
具体的，采用熔模铸造技术，可以将金属或合金熔化后倒入熔模中，得到铸件，实现了精密铸造的目的。
S6步骤中，脱壳处理的具体步骤为：
a)对铸件进行热处理或冷处理；
b)去除铸件表面的砂层或其他杂质，得到光洁的铸件。
具体的，通过热处理或冷处理的方式，可以有效去除铸件表面的砂层或其他杂质，提高铸件的表面质量和使用性能。
光敏树脂材料是由丙烯酸树脂、光引发剂、填料和助剂组成的。具体的，明确了光敏树脂材料的组成成分，可以提高光敏树脂材料的性能和稳定性，增加其可铸性。
光引发剂是苯甲酮类或硫醇类化合物。具体的，明确了光引发剂的种类，可以提高光敏树脂材料的固化速度和效率，缩短光固化成型时间。
金属或合金是钢、铝、铜、镍或其合金之一。具体的，明确了金属或合金的种类，可以选择合适的金属或合金进行熔模铸造，适应不同的铸件需求。
实施例一
本实施例的目的是制造一个钢制的齿轮零件，具体步骤如下：
S1、使用CAD软件设计齿轮零件的3D模型，导出为STL格式的文件；
S2、使用3D打印机将STL文件打印成实体模具，模具材料为聚乙烯醇(PVA)，模具尺寸为50mm×50mm×10mm；
S3、按照重量比为100:2:5:3的比例将丙烯酸树脂、苯甲酮、石英粉和硅油混合均匀，得到光敏树脂浆料；
S4、将光敏树脂浆料倒入模具中，开启紫外光固化机，使光敏树脂浆料在紫外光的照射下固化成型，得到3D打印熔模，固化时间为10分钟；
S5、用硅溶胶作粘结剂，用粒度分组为15的锆砂作面层砂，用粒度分组为30的莫来石涂覆第二、第三层，用粒度分组为60的硅砂涂覆第四至第六层，制作模壳；
S6、在920℃保温2H烤壳，脱去可铸光敏树脂和PVA模具；
S7、将钢水熔化后，倒入熔模中，待钢水冷却凝固后，得到钢制齿轮零件；
S8、对钢制齿轮零件进行热处理或冷处理，去除钢制齿轮零件表面的砂层或其他杂质，得到光洁的钢制齿轮零件。
实施例二
本实施例的目的是制造一个铝合金的汽车轮毂零件，具体步骤如下：
S1、使用CAD软件设计汽车轮毂零件的3D模型，导出为STL格式的文件；
S2、使用3D打印机将STL文件打印成实体模具，模具材料为聚乙二醇(PEG)，模具尺寸为200mm×200mm×50mm；
S3、按照重量比为100:3:10:5的比例将丙烯酸树脂、硫醇、玻璃微珠和滑石粉混合均匀，得到光敏树脂浆料；
S4、将光敏树脂浆料倒入模具中，开启激光固化机，使光敏树脂浆料在激光的扫描下固化成型，得到3D打印熔模，固化时间为20分钟；
S5、用硅溶胶作粘结剂，用粒度分组为15的锆砂作面层砂，用粒度分组为30的莫来石涂覆第二、第三层，用粒度分组为60的硅砂涂覆第四至第六层，制作模壳；
S6、在920℃保温2H烤壳，脱去可铸光敏树脂和PEG模具；
S7、将铝合金水熔化后，倒入熔模中，待铝合金水冷却凝固后，得到铝合金汽车轮毂零件；
S8、对铝合金汽车轮毂零件进行热处理或冷处理，去除铝合金汽车轮毂零件表面的砂层或其他杂质，得到光洁的铝合金汽车轮毂零件。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设计并制造3D打印模具；
S2、制备光敏树脂浆料；
S3、光固化成型；
S4、制作模壳；
S5、熔模铸造；
S6、脱壳处理。
2.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S1步骤中，所述的设计并制造3D打印模具的具体步骤为：
a)根据铸造零件的形状和尺寸，使用计算机辅助设计软件设计3D模型；
b)通过3D打印机将模型实体化，得到3D打印模具。
3.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S2步骤中，所述的制备光敏树脂浆料的具体步骤为：
a)根据3D打印模具的结构和尺寸，选择合适的光敏树脂材料；
b)按照一定的比例将光敏树脂材料混合均匀，得到光敏树脂浆料。
4.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S3步骤中，所述的光固化成型的具体步骤为：
a)将光敏树脂浆料倒入3D打印模具中，开启光固化设备；
b)使光敏树脂浆料在紫外光的照射下固化成型，得到3D打印熔模。
5.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S4步骤中，所述的制作模壳的具体步骤为：
a)用硅溶胶作粘结剂；
b)用粒度分组为15的锆砂作面层砂；
c)用粒度分组为30的莫来石涂覆第二、第三层；
d)用涂粒度分组为60的硅砂涂覆第四至第六层；
e)在920℃保温2H烤壳，脱去可铸光敏树脂。
6.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S5步骤中，所述的熔模铸造的具体步骤为：
a)将金属或合金熔化后，倒入熔模中；
b)待金属或合金冷却凝固后，得到铸件。
7.根据权利要求1所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于，
S6步骤中，所述的脱壳处理的具体步骤为：
a)对铸件进行热处理或冷处理；
b)去除铸件表面的砂层或其他杂质，得到光洁的铸件。
8.根据权利要求4所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于：所述的光敏树脂材料是由丙烯酸树脂、光引发剂、填料和助剂组成的。
9.根据权利要求7所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于：所述的光引发剂是苯甲酮类或硫醇类化合物。
10.根据权利要求6所述的一种可铸光敏树脂3D打印熔模铸造制壳工艺方法，其特征在于：所述的金属或合金是钢、铝、铜、镍或其合金之一。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311356977.2A CN117245060A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种可铸光敏树脂3d打印熔模铸造制壳工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| CN117245060A true CN117245060A (zh) | 2023-12-19 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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2023
- 2023-10-19 CN CN202311356977.2A patent/CN117245060A/zh active Pending
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