本發(fā)明涉及鑄造砂芯制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶直冷冷鐵的3D打印砂芯的制作方法。

背景技術(shù)：

隨著3D打印技術(shù)的推廣與應(yīng)用，目前使用3D打印砂芯進(jìn)行鑄造生產(chǎn)的方法已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)逐漸流行。該方法無需考慮類似傳統(tǒng)工藝的起模和撤料問題，可實現(xiàn)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)砂芯的一次性高精度打印，大大提高鑄造工藝設(shè)計的靈活性。球墨鑄鐵件澆注中，由于凝固過程金相組織的轉(zhuǎn)變，晶粒間隙很難得到鐵液充分補充，故比灰鐵更容易產(chǎn)生縮松縮孔。在工藝設(shè)計時，需要使用冷鐵控制凝固順序，降低熱節(jié)處模數(shù)，以保證鑄件的縮松等級要求。手工制芯時冷鐵可以提前預(yù)埋，冷鐵和砂芯之間不存在配合間隙，而對于3D打印砂芯，由于不能提前預(yù)埋冷鐵，需要在砂芯打印完成后再進(jìn)行冷鐵粘接，這就加大了冷鐵使用的難度。特別是與鑄件直接接觸的直冷冷鐵，在以往的生產(chǎn)過程中，我們首先在砂芯需要放置冷鐵部位打印出一個放置冷鐵的凹坑，在砂芯完成流涂烘干后，將冷鐵粘入凹坑中。若先粘冷鐵后流涂，涂料鉆入冷鐵與砂芯配合間隙，冷鐵沿周的涂料無法烘干。所使用的冷鐵通常為鑄鐵冷鐵，但這種操作方法存在以下問題：1、冷鐵槽在經(jīng)過流涂烘干后，由于有涂料層的覆蓋，冷鐵難以粘接，特別是直冷冷鐵在組芯過程中容易脫落；2、鑄鐵冷鐵尺寸精度差，與砂芯凹坑的配合間隙不均勻，縫隙通常較大，澆注過程鐵水易鉆入冷鐵間隙沖掉冷鐵，尤其是粘接在頂面的冷鐵；3、鐵水容易與冷鐵間隙中的膠發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氣體，造成冷鐵周圍鑄件的氣孔類質(zhì)量缺陷問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中帶直冷冷鐵的3D打印砂芯的冷鐵放置工藝存在的問題，提供一種帶冷鐵的3D打印砂芯的制作方法，以解決直冷冷鐵易脫落，安裝間隙大的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種帶直冷冷鐵的3D打印砂芯的制作方法，依次包括如下過程：砂芯結(jié)構(gòu)設(shè)計、砂芯3D打印、砂芯流涂、冷鐵安裝；所述砂芯結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在需要設(shè)置冷鐵的砂芯部位設(shè)計用于配合安裝冷鐵的凹坑,所述凹坑對應(yīng)鑄件開口方位設(shè)有與砂芯一體成型的凸出砂芯對應(yīng)的鑄件輪廓的密封蓋；所述砂芯3D打印過程中，將帶密封蓋的砂芯通過3D打印設(shè)備打印出來；然后進(jìn)行砂芯流涂，待砂芯表面的流涂層干燥后進(jìn)行冷鐵安裝，安裝時，將凸出的密封蓋打磨掉以露出凹坑對應(yīng)鑄件側(cè)的開口，清除凹坑內(nèi)散沙，然后將冷鐵配合安裝并固定在凹坑內(nèi)，最后在外露的冷鐵端面補刷耐火涂層，完成帶冷鐵的3D打印砂芯的制作。

本發(fā)明的砂芯制作方法，改變了冷鐵安裝和流涂工藝，并在安裝冷鐵的凹坑口部設(shè)有密封蓋可以壁免流涂時，涂料進(jìn)入凹坑內(nèi)，以防止冷鐵粘接不牢固的問題。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷鐵包括附壁冷鐵和懸臂冷鐵，所述附壁冷鐵指冷鐵在重力方向有砂芯支撐，位于形成鑄件向下的面或側(cè)面對應(yīng)的砂芯的頂面或側(cè)面，所述懸臂冷鐵位于形成鑄件向上的面所對應(yīng)的砂芯的向下面上，所述附壁冷鐵安裝前在與鑄件非接觸的與凹坑配合的表面涂膠后對應(yīng)粘接于凹坑一內(nèi)，所述附壁冷鐵的截面形狀與凹坑一的對應(yīng)的截面形狀相同并且間隙配合；所述懸臂冷鐵對應(yīng)安裝于凹坑二內(nèi)，所述懸臂冷鐵對應(yīng)凹坑二內(nèi)部的一端設(shè)有徑向外凸的臺階，所述凹坑二對應(yīng)懸臂冷鐵的臺階端設(shè)有與臺階外形尺寸相同的向砂芯背對凹坑二一側(cè)貫通的通孔，所述通孔內(nèi)配合粘接有頂部粘芯，所述頂部粘芯與砂芯材料相同，單獨制作，懸臂冷鐵安裝時，將懸臂冷鐵從凹坑二對應(yīng)的通孔側(cè)配合裝入凹坑二內(nèi)，然后將頂部粘芯配合粘接在凹坑二對應(yīng)的通孔內(nèi)，最后對冷鐵的外露面補刷耐火涂層，完成懸臂冷鐵的安裝。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，附壁冷鐵借助砂芯的支撐，配合粘接在凹坑內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。懸臂冷鐵結(jié)構(gòu)與凹坑之間通過設(shè)置相互配合的臺階結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)冷鐵重力方向的支撐固定，解決了懸臂冷鐵重力方向無法固定支撐的問題；凹坑背側(cè)對應(yīng)的砂芯部位設(shè)置通孔，便于冷鐵的安裝，安裝后采用頂部粘芯封堵通孔，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

為提高冷鐵的尺寸精度，所述冷鐵為機械切削加工而成，并且冷鐵外周與凹坑內(nèi)壁之間設(shè)有0.2—0.3mm的安裝間隙。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案所述密封蓋的厚度為3—5mm，截面尺寸比對應(yīng)的凹坑尺寸大3—5mm。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的帶附壁冷鐵的下砂芯的結(jié)構(gòu)示意圖（未裝冷鐵前的結(jié)構(gòu)）。

圖2為安裝附壁冷鐵后的下砂芯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為帶臂冷鐵的下砂芯的結(jié)構(gòu)示意圖（未裝冷鐵前的結(jié)構(gòu)）。

圖4為安裝懸臂冷鐵后的下砂芯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為砂芯的裝配示意圖。

其中，1為下砂芯；2凹坑一；3密封蓋一；4附壁冷鐵；5密封蓋二；6上砂芯；7凸坑二；8通孔；9懸臂冷鐵；10頂部粘芯；11鑄件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的帶直冷冷鐵的3D打印砂芯的制作方法。

如圖1—圖5所示，本發(fā)明的帶直冷冷鐵的3D打印砂芯的制作方法，依次包括如下過程：芯結(jié)構(gòu)設(shè)計、砂芯3D打印、砂芯流涂、冷鐵安裝。

如圖1所示和圖3所示，砂芯結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在需要設(shè)置冷鐵的砂芯的相應(yīng)部位設(shè)計用于配合安裝冷鐵的凹坑,凹坑對應(yīng)鑄件開口方位設(shè)有與砂芯一體成型的凸出砂芯對應(yīng)的鑄件輪廓的密封蓋。本實施例中以用于3D打印的的直冷冷鐵為例，該類直冷冷鐵包括附壁冷鐵和懸臂冷鐵。如圖5所示，附壁冷鐵4指冷鐵在重力方向有砂芯支撐，位于形成鑄件11向下面或側(cè)面對應(yīng)的砂芯的頂面或側(cè)面，懸臂冷鐵9位于形成鑄件11向上的面所對應(yīng)的上砂芯6的向下面上。

下面分別說明帶附壁冷鐵的下砂芯和帶懸壁冷鐵的上砂芯的制作方法。

帶附壁冷鐵的下砂芯在3D打印砂芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如圖1所示，在設(shè)置附壁冷鐵的部位設(shè)置凹坑一2，凹坑一2對應(yīng)鑄件的口部設(shè)有與下砂芯1一體的密封蓋一3，該密封蓋一3與下砂芯1通過3D打印整體成形。砂芯3D打印過程中，將帶密封蓋一的下砂芯通過3D打印設(shè)備打印出來；然后進(jìn)行砂芯流涂，待砂芯表面的流涂層干燥后進(jìn)行附壁冷鐵的安裝，如圖2所示，將下砂芯2上凸出的密封蓋一3打磨掉以露出凹坑一2對應(yīng)鑄件側(cè)的開口，清除凹坑一2內(nèi)散沙，然后將附壁冷鐵4與砂芯的接觸部位涂一層粘結(jié)劑與凹坑一2的內(nèi)壁配合粘接牢固，最后在外露的附壁冷鐵端面補刷耐火涂層，完成帶冷鐵的3D打印下砂芯的制作。

如圖3所示，帶懸臂冷鐵的上砂芯結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在放置懸臂冷鐵9的上砂芯6的部位對應(yīng)設(shè)置凹坑二7，凹坑二7對應(yīng)鑄件的口部設(shè)有與上砂芯6一體的密封蓋二5，該密封蓋二與上砂芯通過3D打印整體成形。為便于懸臂冷鐵的安裝，懸臂冷鐵9對應(yīng)凹坑二7內(nèi)部的一端設(shè)有徑向外凸的臺階，凹坑二7對應(yīng)懸臂冷鐵9的臺階端設(shè)有與臺階外形尺寸相同的向砂芯背對凹坑二一側(cè)貫通的通孔8。帶密封蓋二、凹坑二和通孔的上砂芯通過3D打印一體成形后，進(jìn)行砂芯流涂，接著進(jìn)行冷鐵安裝。如圖4所示，懸臂冷鐵安裝時，將懸臂冷鐵9從上方的通孔8一側(cè)配合裝入凹坑二7內(nèi)，然后在通孔內(nèi)配合粘接一頂部粘芯10，該頂部粘芯10與砂芯材料相同單獨制作的，最后對懸臂冷鐵9的下端的外露端面補刷耐火涂層，完成懸臂冷鐵的安裝。本結(jié)構(gòu)中，懸臂冷鐵結(jié)構(gòu)與凹坑之間通過設(shè)置相互配合的臺階結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)冷鐵重力方向的支撐固定，解決了懸臂冷鐵重力方向無法固定支撐的問題；凹坑二7背側(cè)對應(yīng)的砂芯部位設(shè)置通孔8，便于冷鐵的安裝，安裝后采用頂部粘芯10封堵通孔，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

為提高冷鐵與砂芯凹坑的配合精度，上述各冷鐵為機械切削加工而成，并且冷鐵的截面形狀與凹坑的對應(yīng)部位的截面形狀相同并且間隙配合，其配合間隙為0.2—0.3 mm；各密封蓋的厚度為3—5mm，截面尺寸比對應(yīng)的凹坑尺寸大3—5mm，方便與砂芯一體打印成形。

本發(fā)明的砂芯制作方法，改變了冷鐵安裝和流涂工藝，并在安裝冷鐵的凹坑口部設(shè)有密封蓋可以壁免流涂時，涂料進(jìn)入凹坑內(nèi)，以防止冷鐵粘接不牢固的問題。同時，冷鐵采用加工冷鐵，尺寸精度高，與凹坑配合間隙均勻可控，粘接的用膠量少，不易發(fā)氣，解決了冷鐵周圍嗆火問題。