一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法技术

本发明专利技术提供了一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法，该方法包括：数据获取方法，成型工艺设计及模拟优化浇注工艺，3D打印SLS蜡模，浇注系统消失模泡沫成型，工艺组树和制壳，焙烧脱模，真空浇注、增压凝固，金属构件清理、打磨、抛光全工艺步骤。本发明专利技术的铸造方法结合了3D打印、熔模铸造、消失模铸造的优点为大型复杂薄壁高温金属构件的快速研制提供了可靠的技术方案，采用真空增压浇注方法解决了透气性不好、补缩距离不足等问题；且将大型复杂薄壁高温金属构件生产周期从1‑3个月缩短为10个工作日内，实现了大型复杂薄壁高温金属构件的快速生产。

A casting method for large and complex thin-walled high temperature metal components in 3D printing

The invention provides a casting method for 3D printing forming a large complex thin-walled high temperature metal component, the method includes: data acquisition methods, the design of forming process and optimization of casting process, 3D printing SLS wax casting system lost foam molding, process group tree and shell, roasting stripping, vacuum casting, pressure solidification. Metal parts cleaning, polishing, the whole process steps. The casting method of the invention combines the rapid development of 3D printing, investment casting, the advantage of EPC Casting for large complex thin-walled high temperature metal component provides reliable solutions, using vacuum pressurizing casting method to solve the permeability is not good, the feeding distance is insufficient; and a large complex thin-walled high temperature metal component production from the 1 cycle shortened 3 months for 10 working days, to achieve a rapid production of large complex thin-walled high temperature metal component.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法
本专利技术属于金属成型方法领域，具体涉及一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法。
技术介绍
在大型复杂高温金属构件的研发过程中，大多采用开模具的方法，进行熔模精密铸造或砂型铸造，生产过程存在很多困难，熔模精密铸造制壳工序十分困难且经常由于模壳强度和裂纹导致失败，砂型铸造表面及尺寸很难达到要求。3D打印蜡模代替模具蜡模主要用于熔模铸造的硅熔胶工艺、水玻璃工艺、石膏型工艺(低温铝、铜、金、银、锌等中低温合金)，由于蜡模强度、壳模制作、焙烧脱模等原因，3D打印中小蜡模件成型金属构件工艺相对成熟，在打印大型蜡模或组合大型打印蜡模中，除铝合金采用石膏型外，铸钢等高温金属工艺方法仍处于探索阶段。3D打印代替模具进行构件制造，无论成本、制造周期、可调整性等具有明显优势，3D打印大型构件研制工艺探索和定型具有巨大的经济和社会意义。本专利技术通过将多种技术复合，实现大型复杂薄壁高温金属构件的规模化和快速化生产。利用3D打印蜡模或组合蜡模将复杂构件一体化制造；利用熔模铸造灵活补缩和喷涂工艺保证复杂构件内部质量和表面光洁度；采用消失模泡沫制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)金属构件数据获取：通过正向设计或逆向工程设计获取金属构件三维数据；(2)成型工艺设计及模拟优化浇注工艺：通过云数据处理、支撑、镂空、切片技术优化步骤(1)所得的金属构件三维数据，再通过铸造工艺模拟优化软件对优化的金属构件三维数据进行铸造工艺设计和定型，同时在优化的金属构件三维数据上设计浇注系统和浇注速度，得到预设计金属构件三维实体数据模型STL文件，在3D打印设备的工控机上对所述STL文件的三维实体数据模型进行切片分层处理，层厚为0.07‑0.1mm；(3)3D打印SLS蜡模：在工作台上用铺粉辊铺一层粒径为5‑...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)金属构件数据获取：通过正向设计或逆向工程设计获取金属构件三维数据；(2)成型工艺设计及模拟优化浇注工艺：通过云数据处理、支撑、镂空、切片技术优化步骤(1)所得的金属构件三维数据，再通过铸造工艺模拟优化软件对优化的金属构件三维数据进行铸造工艺设计和定型，同时在优化的金属构件三维数据上设计浇注系统和浇注速度，得到预设计金属构件三维实体数据模型STL文件，在3D打印设备的工控机上对所述STL文件的三维实体数据模型进行切片分层处理，层厚为0.07-0.1mm；(3)3D打印SLS蜡模：在工作台上用铺粉辊铺一层粒径为5-20微米的工程塑料粉末，由激光器发出的激光束在3D立体打印机的控制下，根据步骤(2)所得的分层处理过的预设计金属构件三维实体数据模型一体打印成型，得到粗制的金属构件实体，再对粗制的金属构件实体进行浸蜡、打磨、抛光、烘干处理，得到所需金属构件SLS蜡模；(4)浇注系统消失模泡沫成型：在步骤(3)所得的金属构件SLS蜡模基础上，采用消失模铸造工艺得到浇注系统模壳模型；其中，消失模材料为可发泡聚苯乙烯EPS；(5)工艺组树和制壳：将步骤(4)所得的浇注系统模壳模型进行浇注和补缩系统组合，得到完整、光滑的模壳模型，再对完整、光滑的模壳模型制2-3层壳体；其中，第1-2层壳的浆料为锆英粉和硅溶胶复配物，第2-3层壳的浆料为莫来石粉末和硅溶胶复配物，待2-3层壳体自然干燥后，放入含有质量分数为1％的棕刚玉砂的圆形或方形铁制箱中进行填充、紧实和固化干燥；(6)焙烧脱模：将步骤(5)所得的制有壳体的模壳模型以每小时升温30-40℃的速率加热升温至180-220℃，在此温度上保温4-6h，然后再以每小时升温50℃的速率加热升温至500℃，在此温度上保温2-3h，焙烧脱去EPS蜡模，得到铸型；(7)真空浇注、增压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彬，夏建强，徐宏，常峰，
申请(专利权)人：安徽恒利增材制造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34