铸造方法及铸造模具技术

本发明专利技术涉及金属铸造技术领域，尤其涉及一种铸造方法及铸造模具。本公开实施例提供的铸造方法，包括：绘制铸件的三维模型；对铸件的三维模型进行处理，得到铸造模具的三维模型；对铸造模具的三维模型进行结构处理，得到浇注模具的三维模型；使用UV光固化陶瓷浆料根据浇注模具的三维模型通过3D打印的方式打印出浇注模具的素坯；对浇注模具的素坯进行后处理；对浇注模具的素坯进行脱脂烧结处理，得到铸型的烧结件；使用浇注模具进行浇注，得到铸件。本申请公开的铸造方法采用3D打印的方式打印出浇注模具，有效地避免了出现产生气泡缺陷；避免了出现塑料模具外壳的脱除导致铸型产生变形和缺陷；操作方法更加简单，且用时减少，更加便捷。捷。捷。

【技术实现步骤摘要】
铸造方法及铸造模具


[0001]本专利技术涉及金属铸造
，尤其涉及一种铸造方法及铸造模具。

技术介绍

[0002]目前，高端金属零部件多采用精密铸造获得，例如航空发动机涡轮叶片、涡流器、旋流器等。复杂的零件如航空发动机空心涡轮叶片，铸造工艺复杂，周期长，一般包括如下步骤：设计制备型芯模具、制备陶瓷型芯、设计制备压蜡模具、压蜡模、挂浆制壳、焙烧脱蜡、浇注等。其中，模具的设计和制造需要较长的周期和较大的成本，且修改困难。
[0003]现有技术中，关于铸型模具的制造方法包括陶瓷注浆法，该方法基于光固化快速成型的型芯型壳一体化石膏铸型制造方法，属于石膏铸型快速制造领域，包括：S1采用光固化快速成型设备制造用于灌注石膏铸型的原型树脂件；S2配制浆料；S3在真空注型机中，将步骤S1制得的原型树脂件和步骤S2配制的浆料，进行充型浇注，浇注后静置待凝固，制得石膏素坯；S4将石膏素坯烧结去除原型树脂件，制得石膏铸型。
[0004]现有的铸型模具的制造方法由于采用灌浆成型容易产生气泡缺陷，且对于精细结构不易充型；塑料模具外壳的脱除容易使铸型产生变形和缺陷；三维模型设计更复杂，对设计要求更高，耗时长。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种铸造方法及铸造模具，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。
[0006]本专利技术的第一个方面是提供一种铸造方法，包括绘制铸件的三维模型；对铸件的三维模型进行处理，得到铸造模具的三维模型；对铸造模具的三维模型进行结构处理，得到浇注模具的三维模型；使用UV光固化陶瓷浆料根据浇注模具的三维模型通过3D打印的方式打印出浇注模具的素坯；对浇注模具的素坯进行后处理；使用浇注模具进行浇注，得到铸件。
[0007]在根据第一方面的可选的实施例中，对铸件的三维模型进行处理，具体包括：对铸件的三维模型进行抽壳处理，得到模腔的三维模型；在模腔的三维模型上绘制浇口的三维模型；绘制连通浇口和模腔的过滤通孔，得到铸造模具的三维模型。需要说明的是，本申请中根据铸件的三维模型进行抽壳处理，得到模腔的三维模型，使得绘制模腔的三维模型的操作更加简单便捷，提高了绘图速率。
[0008]在根据第一方面的可选的实施例中，对铸造模具的三维模型进行结构处理，还包括：在铸造模具的三维模型上绘制加强筋、冷却空腔和型芯槽；对绘制有加强筋、冷却空腔和型芯槽的铸造模具的三维模型进行分型处理，得到浇注模具的三维模型。需要说明的是，绘制加强筋用于提高铸造模具结构的稳定性，保证浇注过程的稳定性，设置冷却空腔可有效地对铸造模具进行散热，设置型芯槽便于在完成金属液的浇注冷却后，去除型芯，进而便于去除铸造模具。
[0009]在根据第一方面的可选的实施例中，对绘制有加强筋、冷却空腔和型芯槽的铸造模具的三维模型进行分型处理，具体包括：以铸造模具的弯折处为分型面，沿着分型面将铸造模具的三维模型分割为至少两个铸型单元；在相邻两个铸型单元绘制装配结构。需要说明的是，以铸造模具的弯折处为分型面，将铸造模具的三维模型分割为至少两个铸型单元，分块进行打印，可将复杂结构简单化，可保证打印出复杂的零件模型，同时分块打印，每一铸型单元的素坯在进行后处理过程中，便于进行后处理，便于对内腔进行精准处理，保证铸型单元的结构精度，进而保证铸造模具的精度，使得加工的铸件更加精密。
[0010]在根据第一方面的可选的实施例中，对浇注模具的素坯进行后处理，具体包括：清洗、干燥；去除多余支撑结构；对表面缺陷进行检查和修补；将相邻两个铸型单元进行粘接。需要说明的是，在对浇注模具的素坯进行后处理过程中，清洗，干燥可保证浇注模具的素坯内部的清洁，避免打印残渣影响浇注铸件的精度；去除多余支撑结构可将多余的支撑件去除避免影响浇注铸件；对表面缺陷进行检查和修补，进一步确保浇注模具素坯结构的准确性与稳定性；将相邻两个铸型单元进行粘接，分型打印之后，分别进行检测后，进行组装得到组装的浇注模具。
[0011]在根据第一方面的可选的实施例中，使用热固化剂和UV光固化陶瓷浆料混合组成的粘接剂将相邻两个铸型单元进行粘接；其中，热固化剂的质量占比为UV光固化陶瓷浆料的0.01％～1％。需要说明的是，粘接剂采用热固化剂和UV光固化陶瓷浆料混合组成，可更好地对相邻两个铸型单元进行融合粘接，进一步保证粘接的稳定性。
[0012]在根据第一方面的可选的实施例中，将相邻两个铸型单元进行粘接，具体包括：组装全部的铸型单元；在组装后的相邻两个铸型单元的分型面处涂设粘接剂，并用UV光照射固化；将固化后的浇注模具进行烘烤，烘烤温度为60℃～150℃，烘烤时间为5min～60min。需要说明的是，在分型面处涂设粘接剂，并用UV光照射固化，随后进行烘烤。可有效地保证相邻两个铸型单元粘接的牢固性。
[0013]在根据第一方面的可选的实施例中，UV光固化陶瓷浆料包括陶瓷粉体和液体粘结剂；液体粘结剂包括UV组分和助剂；UV组分包含UV单体、UV交联剂、UV低聚物和UV活性稀释剂；助剂包括分散剂，光引发剂和阻聚剂；UV单体包括水溶性UV单体和高折射率UV单体。需要说明的是，为了更好地适应3D打印，在本申请中公开的UV光固化陶瓷浆料中包含有液体粘结剂，进一步地，液体粘结剂中包含有UV组分，且UV组分中的水溶性UV单体和高折射率UV单体；其中的水溶性UV单体材料的添加使得打印出的浇注模具的素坯直接采用水进行清洗即可，使得清洗过程更加简单，然而在传统技术中，在清洗过程中，需要采用专门的清洗剂进行清洗，清洗过程复杂，且费时费力；其中的高折射率UV单体可有效地提高打印出的浇注模具的素坯的精度；其中的UV交联剂为多官能团活性UV材料，为树脂聚合固化提供交联点，使陶瓷素坯具有较高的强度；其中的UV活性稀释剂为低粘度UV材料，用于降低浆料黏度并保证浆料的光固化活性；UV低聚物为长链或大分子UV材料，用于提高陶瓷素坯的力学性能，降低固化收缩率，调节浆料的塑性；其中的UV低聚物用于保证液体粘结剂适宜的聚合收缩率。同时助剂中的分散剂用于调整浆料适宜的黏度；助剂中的光引发剂用于保证适宜的聚合效率；助剂中的阻聚剂用于保证UV光固化陶瓷浆料长时间储存不产生自聚合。
[0014]在根据第一方面的可选的实施例中，陶瓷粉体的体积含量占比为40％～75％，液体粘结剂的体积含量占比为25％～60％，助剂的质量占比不超过液体粘结剂的20％；和/
或，水溶性UV单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、水性聚氨酯树脂、聚乙烯醇接枝\嵌段丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种；和/或，高折射率UV单体为苯乙氧基改性丙烯酸酯类单体、苯基苯酚乙氧基丙烯酸酯、聚乙二醇邻苯基苯醚丙烯酸酯、2
‑
苯硫基乙基丙烯酸酯、DSMAgiSyn 2818、(8)乙氧化四溴双酚A二丙烯酸酯、(4)乙氧化双酚S二丙烯酸酯、(10)乙氧化双酚S二丙烯酸酯、9,9
‑
双[4
‑
(2
‑
丙烯酰氧基)苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造方法，其特征在于，包括：绘制铸件的三维模型；对所述铸件的三维模型进行处理，得到铸造模具的三维模型；对所述铸造模具的三维模型进行结构处理，得到浇注模具的三维模型；使用UV光固化陶瓷浆料根据所述浇注模具的三维模型通过3D打印的方式打印出浇注模具的素坯；对所述浇注模具的素坯进行后处理；对所述浇注模具的素坯进行脱脂烧结处理，得到铸型的烧结件；使用所述浇注模具进行浇注，得到所述铸件。2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述对所述铸件的三维模型进行处理，具体包括：对所述铸件的三维模型进行抽壳处理，得到模腔的三维模型；在所述模腔的三维模型上绘制浇口的三维模型；绘制连通所述浇口和所述模腔的过滤通孔，得到所述铸造模具的三维模型。3.根据权利要求2所述的铸造方法，其特征在于，对所述铸造模具的三维模型进行结构处理，还包括：在所述铸造模具的三维模型上绘制加强筋、冷却空腔和型芯槽；对绘制有加强筋、冷却空腔和型芯槽的铸造模具的三维模型进行分型处理，得到所述浇注模具的三维模型。4.根据权利要求3所述的铸造方法，其特征在于，对绘制有加强筋、冷却空腔和型芯槽的铸造模具的三维模型进行分型处理，具体包括：以铸造模具的弯折处为分型面，沿着所述分型面将所述铸造模具的三维模型分割为至少两个铸型单元；在相邻两个铸型单元绘制装配结构。5.根据权利要求1至4中任一项所述的铸造方法，其特征在于，所述对所述浇注模具素坯进行后处理，具体包括：清洗、干燥；去除多余支撑结构；对表面缺陷进行检查和修补；将相邻两个铸型单元进行粘接。6.根据权利要求5所述的铸造方法，其特征在于，使用热固化剂和所述UV光固化陶瓷浆料混合组成的粘接剂将相邻两个铸型单元进行粘接；其中，所述热固化剂的质量占比为所述UV光固化陶瓷浆料的0.01％～1％。7.根据权利要求6所述的铸造方法，其特征在于，所述将相邻两个铸型单元进行粘接，具体包括：组装全部的所述铸型单元；在组装后的相邻两个所述铸型单元的分型面处涂设所述粘接剂，并用UV光照射固化；将固化后的所述浇注模具进行烘烤，烘烤温度为60℃～150℃，烘烤时间为5min～60min。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的铸造方法，其特征在于，所述UV光固化陶瓷浆料包括陶瓷粉体和液体粘结剂；所述液体粘结剂包括UV组分和助剂；所述UV组分包含UV单体、UV交联剂、UV低聚物和UV活性稀释剂；所述助剂包括分散剂，光引发剂和阻聚剂；所述UV单体包括水溶性UV单体和高折射率UV单体。9.根据权利要求8所述的铸造方法，其特征在于，所述陶瓷粉体的体积含量占比为40％～75％，所述液体粘结剂的体积含量占比为25％～60％，所述助剂的质量占比不超过所述液体粘结剂的20％；和/或，所述水溶性UV单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、水性聚氨酯树脂、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡可辉，吕志刚，冯骞，赵鹏程，王浩源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：