一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法技术

本发明专利技术公布一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，操作步骤：（1）获取多组三维模型数据；（2）打印三维模型，填充密度7%—11%；（3）在每个3D模样上设置大于等于一个出气孔，出气孔直径6—8mm；（4）制造型壳：将电热刀放置在蜡质浇注系统的表面使其熔化并与3D模样连接，采用电热刀修整3D模样与蜡质浇注系统的结合端，使蜡质浇注系统与3D模样表面紧贴，在3D模样表面挂砂、挂涂料；（5）脱掉蜡质浇注系统的蜡；（6）焙烧脱3D模样的PLA材料或ABS树脂。本发明专利技术采用开源软件绘制三维图形，利用FDM技术打印3D模样，选择熔模铸造生产铸件，减少生产时间和费用，快速响应市场、生产出价格低廉的艺术铸品。

Rapid investment casting method for casting art piece of cast steel pieces

The invention discloses a casting method, rapid casting single steel casting art casting steps: (1) to obtain multiple sets of 3D model data; (2) 3D printing, packing density of 7% - 11%; (3) set in each 3D look is greater than or equal to an air outlet, an air outlet hole diameter 6 - 8mm; (4) manufacturing shell: the electric knife placed so that it is melted in the surface wax casting system and connected with the 3D shape, combined with the use of electric knife trimming 3D pattern and wax casting system, the wax casting system and close to the surface of 3D pattern, 3D pattern in the surface of sand, Hang Hang coating; (5) remove wax pouring system of wax; (6) 3D roasting and shape of PLA material or ABS resin. The invention adopts the open source software rendering 3D graphics, the use of FDM technology to print the 3D appearance, choice of investment casting castings, reduce production time and cost, rapid response to market and produce low price art casting.

【技术实现步骤摘要】
一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法
本专利技术涉及艺术铸品铸造领域，具体涉及一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法。
技术介绍
3D打印技术制造速度快、成本低，可制造复杂零件，并可预先消除缺陷；而铸造则几乎可以成形任何一种金属，且不受零件大小形状的限制，成本低廉，但从设计到模型、模型到铸件其铸造周期较长。3D打印技术与传统铸造技术相结合形成快速铸造技术，其基本原理是利用3D打印技术直接或间接地制造铸造用消失模、聚乙烯模、蜡样、模板、铸型、型芯或型壳，然后结合传统铸造工艺，快捷地铸造出艺术铸品。而现有艺术铸品的制造工艺通常是根据客户提供的模型参数，设计人员综合考虑提供的模型尺寸，制模时受温度变化对收缩率影响等因素，调整模型参数，并将调整后的参数作为厂家制作模具的依据。实际操作中，厂家按照调整后参数制作出的模具，其最终参数与客户提供的模型参数不一致，存在一定偏差。这种情况下，需要根据偏差的情况，重新调整模型参数，厂家再次重新制作模具，如此反复，直至制作出的模具与客户提供的模型参数一致。可见，现有单件铸钢件艺术铸品由于是单件或小批量生产，从接受客户订单、制作出模具，到根据模具制作出成品的周期，大于等于需要10天以上。对于单件或小批量的生产，周期长，且该过程中需要制作模具，模具本身制作成本较高，相对于最终销售额，整个生产成本提高。基于此，研究并开发设计一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有单件艺术铸品生产过程中制作出成品时间长、成本高，现提供具体涉及一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，采用FDM技术打印3D模样，熔模铸造生产出艺术铸品模样，将3D打印技术与熔模铸造技术创造性的结合一起，制造出满足客户个性化需求的金属材质艺术铸品，解决了现有单件艺术铸品生产工艺周期长、成本高等问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，包括以下操作步骤，步骤（1）获取多组艺术铸品三维模型数据，根据三维模型数据获得三维图形；步骤（2）采用熔融沉积FDM技术打印三维模型，设置3D模样打印的填充密度为7%—11%，获得多个3D打印模样，3D模样打印材质为PLA材料或ABS树脂；步骤（3）在每个3D模样上设置大于等于一个出气孔，出气孔的直径为6—8mm；步骤（4）制造型壳：将电热刀放置在蜡质浇注系统的表面使其熔化并与3D模样连接，然后采用电热刀修整3D模样与蜡质浇注系统的结合端，使蜡质浇注系统与3D模样表面紧贴，最后在3D模样表面挂砂、挂涂料，在3D模样表面形成型壳；步骤（5）脱掉蜡质浇注系统的蜡步骤（6）：焙烧脱3D模样的PLA材料或ABS树脂；步骤（7）：熔炼浇注；修补出气孔处砂壳，焙烧型壳，向型壳内浇注熔炼的金属液。本专利技术技术方案中，专利技术人采用开源软件MeshMixer编辑艺术铸品三维模型参数，如在3D打印设备中设置每组三维模型参数的填充密度、打印速度等，可编辑出多组艺术铸品三维模型数据，根据三维模型数据获得多个三维图形，将多个三维图形通过3D打印设备打印，获得多个艺术铸品3D模样。将多个艺术铸品模样同时送往工厂加工，依次进行制造型壳、脱蜡质浇注系统的蜡、焙烧脱掉3D模样PLA材料或ABS树脂、熔炼浇注。其中经脱蜡质浇注系统的蜡、焙烧脱掉3D模样PLA材料或ABS树脂后，将采用FDM技术打印出3D模样、以及蜡质浇注系统均焙烧掉，形成与3D模样形状相同的空型壳。熔炼浇注具体操作方法是将熔炼的金属液浇注在空型壳内。现有技术中，熔模铸造的工艺流程是：制定工艺包括设计工艺方案和工艺参数—制作压型—蜡模—焊接—制造型壳包括挂砂和脱蜡—浇注—冷却—清理—检测。试生产中，如果检测后铸件不合格，则需要修改工艺方案与工艺参数不合适，送模具厂修改压型，再次进行上述循环，费时费力，影响了企业快速响应市场需求。专利技术人针对上述缺陷利用开源软件绘制或编辑三维图形，设计多组三维模型数据，生成3D打印代码，并优选设置采用熔融沉积FDM打印时3D模样的填充密度，打印速度，然后打印，确保3D模样的质量，将多个艺术铸品模样分别在表面设置出气孔、制造制壳、脱蜡质浇注系统中的蜡、焙烧脱PLA/ABS等工序处理，最终选择成品成型最佳、表面平整的艺术铸品三维模型数据作为生产艺术铸品的三维模型数据。从上述分析可知，本技术方案所述的单件铸钢件艺术铸品的工艺方法，极大的缩短了从接受订单到交付工艺品成品的时间，一般只要5-7天。且获得的工艺品成型性好，表面平整，能够更好的满足客户的个性化需求。本技术方案中采用的3D打印技术属于增材制造方法，原材料利用率高、单件成本与生产批量无关。目前，主要的3D打印技术有熔融沉积FDM，选择性激光烧结SLS，立体印刷SLA，三维打印3DP等，其中FDM技术的设备与原材料价格便宜、成型时间短、成品的精度应满足使用要求，成为人们的精选。本专利技术所述操作方法，极大缩短了艺术铸品成品的生产时间，由原来的3—4周，缩短为5—7天，降低生产成本。本技术方案中3D打印获得3D模样的具体流程为：获得三维图形、打印前检查、生成3D打印代码，打印与后处理。其中，步骤（2）中设置3D打印软件打印三维图形时，在打印软件中设置3D模样填充密度为7%—11%。本技术方案中，采用熔融沉积FDM技术打印艺术铸品。熔融沉积的工作原理为：直径为1.75mm材料ABS/PLA经过喷头后发生2个变化：直径变细、固态变成了熔融态。工作时，喷头在XY平面内做水平运动，打印完一层后，向Z方向运行，逐层打印得到成型件。打印过程中设置3D打印参数的填充密度为7—11%，该填充密度表示所打印的工艺品模样所用材料的量。工艺品的模样为层层喷料堆叠而成的实物，如果填充密度设置较高，则浪费了较多原材料和时间，如果填充密度设置较低，则打印出的模样因支撑力不够无法成型。优选，填充密度为7—11%，打印机喷头不需花较多时间来打印模样的内部结构，打印速度得到提高，且同时节省打印机所用PLA/ABS材料，不影响3D打印机的精度，利于工艺品模样成型。其中，在本技术方案中在每个3D模样上设置大于等于一个出气孔，出气孔的设置将3D模样内部与外界连通，便于快速将后续脱蜡质浇注系统中的蜡、焙烧3D模样的PLA/ABS，产生的液体流出，产生的烟气或液体迅速排出，同时缓解进入3D模样内部气体产生的气压，防止压力过大胀坏型壳。出气孔直径为6—8mm，对出气孔直径的选择，出气孔直径较大则制造的型壳垮塌，较小则通气作用差。其中，在制造型壳的具体操作中，电热刀放置在蜡质浇注系统的表面，使蜡质浇注系统与电热刀接触面发生熔化，熔化的蜡具有粘性，可将3D模样与蜡质浇注系统粘接在一起，蜡质浇注系统紧贴在3D模样表面。在3D模样与蜡质浇注系统的结合端出现不平整的地方，可采用电热刀进行修整使表面相对平整，预防在对3D型壳挂砂、挂涂层时，表面出现凹凸不平整之处，影响型壳的表面平整性，最终确保铸造出的艺术铸品表面平整。其中蜡质浇注系统为由浇口盆、直浇道、横浇道、内浇道中的至少一种组成的结构，且该结构及其作用为本领域的公知常识，不再详述。在蜡质浇注系统上可粘接多个3D模样，形成模组，然后根据3D模样的质量确定挂砂、挂涂料的层数，在蜡质浇注系统、3D模样外表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：包括以下操作步骤，步骤（1）获取多组艺术铸品三维模型数据，根据三维模型数据获得三维图形；步骤（2）采用熔融沉积FDM技术打印三维模型，设置3D模样打印的填充密度为7%—11%，获得多个3D打印模样，3D模样打印材质为PLA材料或ABS树脂；步骤（3）在每个3D模样上设置大于等于一个出气孔，出气孔的直径为6—8mm；步骤（4）制造型壳：将电热刀放置在蜡质浇注系统的表面使其熔化并与3D模样连接，然后采用电热刀修整3D模样与蜡质浇注系统的结合端，使蜡质浇注系统与3D模样表面紧贴，最后在3D模样表面挂砂、挂涂料，在3D模样表面形成型壳；步骤（5）脱掉蜡质浇注系统的蜡；步骤（6）：焙烧脱3D模样的PLA材料或ABS树脂；步骤（7）：熔炼浇注；修补出气孔处砂壳，焙烧型壳，向型壳内浇注熔炼的金属液。

【技术特征摘要】
1.一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：包括以下操作步骤，步骤（1）获取多组艺术铸品三维模型数据，根据三维模型数据获得三维图形；步骤（2）采用熔融沉积FDM技术打印三维模型，设置3D模样打印的填充密度为7%—11%，获得多个3D打印模样，3D模样打印材质为PLA材料或ABS树脂；步骤（3）在每个3D模样上设置大于等于一个出气孔，出气孔的直径为6—8mm；步骤（4）制造型壳：将电热刀放置在蜡质浇注系统的表面使其熔化并与3D模样连接，然后采用电热刀修整3D模样与蜡质浇注系统的结合端，使蜡质浇注系统与3D模样表面紧贴，最后在3D模样表面挂砂、挂涂料，在3D模样表面形成型壳；步骤（5）脱掉蜡质浇注系统的蜡；步骤（6）：焙烧脱3D模样的PLA材料或ABS树脂；步骤（7）：熔炼浇注；修补出气孔处砂壳，焙烧型壳，向型壳内浇注熔炼的金属液。2.根据权利要求1所述的一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤（2）打印三维模型，打印速度小于等于50mm/s，温度195—210℃。3.根据权利要求2所述的一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤（2）打印三维模型采用分块打印，3D模样之间通过连接件粘接。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤（3）中出气孔为粘接蜡棒，其按3D模样表面积每50—80mm2设置一个分布，3D模样表面出气孔之间的距离为50—60mm。5.根据权利要求4所述的一种单件铸钢件艺术铸品的快速熔模铸造方法，其特征在于：所述出气孔的长度为5—8mm，出气孔与蜡质浇注系统的内浇道之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅骏，殷国富，蔺虹斌，吴代建，谯攀，贾定磊，冯姗，沈伟，何敬德，
申请(专利权)人：四川大学，四川工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川,51