一种3D打印砂、高温及冷却处理工艺及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印砂、高温及冷却处理工艺及其应用，属于3D打印材料技术领域，其3D打印砂高温及冷却处理工艺的技术方案要点是包括如下步骤：（1）天然硅砂高温焙烧处理；将天然硅砂在温度为900‑950℃的焙烧处理，处理时间为90‑100分钟；（2）将高温处理得到的天然硅砂进行冷却处理，使其温度降至50‑80℃，获得打印砂，采用该种工艺处理后，能够保证硅砂在高温下不膨胀收缩，提高硅砂本身的强度，能够有效减轻因膨胀收缩造成的气孔缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印砂、高温及冷却处理工艺及其应用
本专利技术涉及3D打印材料领域，特别涉及一种3D打印砂、高温及冷却处理工艺及其应用。
技术介绍
在铸件生产时，砂型铸造是一种常用的铸造工艺，但铸件的结构形状越复杂，铸模造型也就越麻烦，因此，今天砂型铸模的许多造型任务都要3D打印机来完成。3D打印过程中使用的天然硅砂二氧化硅含量高，具有耐热性好、粒度规整等优点，是铸造砂型的重要材料。目前在铸造的过程中，将树脂作为粘结剂与天然硅砂混合，在固化剂作用下使铸造混合料硬化得到铸造用砂型模，其中天然硅砂的含量占95-99％，因此天然硅砂的质量对产品的性能影响非常大，但是现有技术中提高砂型模强度的方法是增加树脂的含量，树脂含量的增加会使得型模的发气量增加，同时现有的天然硅砂在浇铸的过程中硅砂容易因温度原因出现膨胀收缩的现象，从而影响产品的质量。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一是提供一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，采用该种工艺处理后，能够保证硅砂在高温下不膨胀收缩，提高硅砂本身的强度，能够有效减轻因膨胀收缩造成的气孔缺陷；本专利技术的目的二是提供一种打印砂；本专利技术的目的三是提供一种打印砂在3D打印材料中的应用。本专利技术的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，所述处理工艺包括如下步骤：(1)天然硅砂高温焙烧处理；将天然硅砂在温度为900-950℃的焙烧处理，处理时间为90-100分钟；(2)将高温处理得到的天然硅砂进行冷却处理，使其温度降至50-80℃，获得打印砂。通过采用上述技术方案，将天然硅砂在900-950℃的条件下进行焙烧处理后，能够有效去除天然硅砂表面的杂质，同时天然硅砂在高温焙烧后，能够发生晶型转变，首先β-石英在570℃的条件下转变为α-石英，α-石英随着温度的升高向β鳞石英转变，且在温度为900-950℃的条件下处理90-100分钟后，使得β石英能够在此条件下能够进行充分的晶型转变，硅砂在此温度下焙烧时，能够有效使得石英的体积膨胀，从而有效提高天然硅砂的强度，然后将鳞石英进行快速冷却，保证硅砂膨胀后的体积，从而硅砂的性能更加稳定，在用作砂型时，有效降低出现膨胀收缩的概率，同时降低粘砂现象，提高天然硅砂的使用质量，降低生产成本，此外，本申请中的焙烧温度在900-950℃的区间内时，不仅能够使得石英的晶型进行转变，同时防止因为温度过高而耗费大量的能量，进一步降低生产成本。此外，将硅砂在900-950℃的条件下焙烧90-100分钟后，石英砂中含有的发气物质能够在此时间段内充分的分解以及汽化，从而在浇铸的过程中，有效降低浇铸时在高温下出现脉纹、气孔的概率，提高铸件的表面质量。本专利技术进一步设置为，所述步骤(1)中的高温焙烧处理还包括预热处理，预热处理温度为200-300℃，处理时间为15-20min。通过采用上述技术方案，将天然硅砂进行预热处理后，能够先将天然硅砂表面的部分杂质去掉，同时对硅砂进行预热处理后，能够使得硅砂的温度在短时间内能够快速的升高，从而降低生成成本，提高生产效率。本专利技术进一步设置为，所述步骤(1)中的焙烧处理时间分为三个阶段：第一阶段为火焰接触，时间为15-20min；第二阶段为导热，时间为30min以上；第三阶段为保温；时间为45-50min。通过采用上述技术方案，将天然硅砂直接与火焰接触处理15-20min，然后经过导热管处理30min以上，最后在900-950℃的条件下保温45-50min时，为天然硅砂晶型的转变提高足够的时间，同时在处理的过程中，使得天然硅砂表面粘附的杂质在高温下出现脱落现象，使得硅砂表面裸露的面积更大，提高天然硅砂与树脂、固化剂的粘结强度，同时实验证明，天然硅砂在此条件下焙烧后能够有效提高天然硅砂的强度，降低天然硅砂在高温下出现膨胀收缩的概率，提高铸件的表面质量。本专利技术进一步设置为，所述步骤(1)中的天然硅砂含泥量＜0.18％、含硅量＞99.3％。通过采用上述技术方案，天然硅砂中含泥量＞0.18％时，会使得天然硅砂的强度降低，从而导致砂型的强度也会降低，在运输的过程中容易破裂；天然硅砂的含硅量低于99.3％时，会出现粘砂现象，从而影响产品的表面质量。本专利技术进一步设置为，所述步骤(1)中的天然硅砂的粒度为70-140目。通过采用上述技术方案，天然硅砂的粒度在70-140目时，能够有效保证砂型具有一定的的紧实度，当天然硅砂的粒度小于70目时，砂型的紧实度会提高，从而导致砂型的透气性能降低，从而使得铸件更容易出现皮下气孔的现象，当天然硅砂的粒度超过140目时，砂型的紧实度会很比较低，虽然透气性好，但是砂型的强度会明显降低，因此，天然硅砂的粒度在70-140目的范围内时，能够有效降低出现皮下气孔的现象，同时使得砂型具有良好的强度，提高铸件的表面质量。本专利技术进一步设置为，所述步骤(2)中冷却处理还包括预降温处理，预降温处理为将步骤(1)得到的天然硅砂在5min的时间内降至150-180℃内。通过采用上述技术方案，由于天然硅砂在90-100min的时间内进行充分焙烧后，使得天然硅砂的晶型能够进行充分的转变，从而将天然硅砂在5min的时间内快速冷却后，不会影响天然硅砂因快速冷却而造成的质量问题，既降低生成成本，同时保证天然硅砂的使用质量，降低使用过程中出现脉纹、粘砂、皮下气孔等质量缺陷。本专利技术进一步设置为，所述预降温处理冷却方式采用水冷管和风冷沸腾板共同作用。通过采用上述技术方案，预降温冷却采用水冷管和风冷沸腾板共同作用时，能够提高硅砂冷却的速度，同时也降低生产成本。本专利技术的目的二：提供一种打印砂高温及冷却处理工艺得到的打印砂。本专利技术的目的三：一种打印砂在3D打印材料中的应用。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、将天然硅砂在温度为900-950℃的条件下焙烧处理，有效去除硅砂表面的杂质，提高硅砂的强度以及表面活性，同时在高温焙烧处理后，硅砂的晶型从β-石英转变为α-石英，α-石英在转变为鳞石英，然后快速冷却后，有效降低硅砂在浇铸的过程中出现膨胀收缩的概率，提高铸件的表面质量，降低生产成本，同时在高温焙烧的过程中，硅砂中的发气物质在高温下分解汽化，从而有效降低砂模在高温下出现脉纹以及气孔的概率；2、硅砂预热处理以及硅砂预降温冷却处理，能够提高生产效率，降低生产成本。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，处理工艺包括如下步骤：(1)天然硅砂高温焙烧处理；选择颗粒度在70目的天然硅砂，其含泥量0.17％、含硅量99.4％，将此天然硅砂运送到立式焙烧窑炉内，在温度为900℃的焙烧处理，处理时间为90分钟；(2)将高温处理得到的天然硅砂运入冷却床中进行冷却处理，使其温度降至50℃，获得打印砂。实施例2一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，处理工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，其特征在于：所述处理工艺包括如下步骤：/n（1）天然硅砂高温焙烧处理；将天然硅砂在温度为900-950℃的焙烧处理，处理时间为90-100分钟；/n（2）将高温处理得到的天然硅砂进行冷却处理，使其温度降至50-80℃，获得打印砂。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，其特征在于：所述处理工艺包括如下步骤：
（1）天然硅砂高温焙烧处理；将天然硅砂在温度为900-950℃的焙烧处理，处理时间为90-100分钟；
（2）将高温处理得到的天然硅砂进行冷却处理，使其温度降至50-80℃，获得打印砂。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的高温焙烧处理还包括预热处理，预热处理温度为200-300℃，处理时间为15-20min。


3.根据权利要求1所述的一种3D打印砂高温及冷却处理工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的焙烧处理时间分为三个阶段：第一阶段为火焰接触，时间为15-20min；第二阶段为导热，时间为30min以上；第三阶段为保温；时间为45-50min。


4.根据权利要求1-3任一所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文龙，张力，郑恒生，王荣亮，
申请(专利权)人：天津致勤新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12