【技术实现步骤摘要】
增材制造同步刷涂铸造涂料的铸型或型芯制备方法
[0001]本专利技术涉及增材制造
，更具体地，涉及增材制造同步刷涂铸造涂料的铸型或型芯制备方法，尤其涉及一种分层挤出成形同步涂刷铸造涂料打印高表面精度的铸型或型芯的方法。
技术介绍
[0002]分层挤出成形增材制造技术是一种基于浆料挤出的新型快速成形方法，与选择性激光烧结、微喷粘接等常用快速成形技术相比，分层挤出成形陶瓷型芯能够在常温、无需激光辐射的条件下成形三维陶瓷样品，具有设备成本低、材料体系绿色环保等突出优点，拓宽了快速成型技术在铸造领域的应用，是一种极具前景的复杂型芯制备手段。铸型和型芯是铸造至关重要的一环，广泛应用于各种铸件的铸造。
[0003]利用分层挤出成型技术制备铸型和型芯可以有效提高效率，尤其适用于小批量多品种快速短流程铸造，但是分层挤出直接成形的铸型和型芯具有以下问题：表面精度不够、界面反应厚度较大、铸型和型芯应用温度区间有限等。但打印后难以对复杂结构的铸型内腔进行施涂，即使简单结构的铸型，以及型芯虽然可进行涂刷，但降低了制造效率，增加了时间成本，同时由于铸型和型芯在涂刷铸造涂料前已干燥固化，因此也减弱了铸造涂料的渗透效率。
[0004]基于此，现有技术研究了基于分层挤出成形增材制造，解决铸型和型芯表面精度差、成形效率低的典型问题。公开了施加同步刷涂铸造涂料的方式直接成型具有复杂结构和高表面精度的铸型和型芯，利用刷涂铸造涂料同步填充打印形成的层间台阶和粗大型(芯)砂形成的粗糙表面，提高铸型和型芯内腔表面光洁度至Ra 10>‑
25μm，接近精密铸造的表面精度。本技术解决了分层挤出成形增材制造技术打印过程产生层间台阶和粗大型(芯)砂形成的粗糙表面的典型问题，提高了分层挤出成形增材制造产品的表面精度，降低了后处理成本，提高了生产效率，可用于复杂结构高表面精度铸型和型芯的短流程快速制造。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的问题和铸造技术的发展需要，本专利技术提供了一种分层挤出成形同步刷涂铸造涂料成形高表面精度的铸型或型芯的方法，目的在于解决分层挤出成形增材制造技术打印过程产生层间台阶和粗大型(芯)砂形成的粗糙表面的典型问题，达到利用分层挤出成形增材制造技术制造高表面精度铸型和型芯的目标。
[0006]为了实现上述专利技术目的，提供了一种分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料的表面精度提高的铸型或型芯制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)制备打印浆料和刷涂浆料，所述打印浆料中陶瓷粉体的粒径为10～150μm，所述刷涂浆料中陶瓷粉体的粒径小于10μm；
[0008](2)根据待打印铸型或型芯的三维模型数据，设置打印参数和刷涂参数；先开始利用步骤(1)制得的打印浆料打印铸型或型芯的横截面至少一层，然后开始利用步骤(1)制得
的刷涂浆料刷涂打印铸型或型芯的表面，并同时进行打印，直至先完成打印，随后完成待打印件表面的刷涂；
[0009](3)将步骤(2)得到的铸型烘干，或者将步骤(2)得到的型芯烘干后再烧结，即得到表面精度提高的铸型或型芯。
[0010]优选地，步骤(2)中，打印铸型或型芯的横截面2
‑
5层后，然后开始刷涂铸型或型芯的表面。
[0011]优选地，所述涂刷的厚度为0.1～0.2mm。
[0012]优选地，步骤(2)中，完成打印件表面的刷涂后，再刷涂打印件的最后一次打印的横截面，以提高打印面的精度。
[0013]优选地，所述打印浆料中陶瓷粉体和所述刷涂浆料中陶瓷粉体各自独立地选自氧化硅、氧化铝或氧化钇。
[0014]优选地，所述打印浆料中粘结剂和所述刷涂浆料中粘结剂各自独立地选自硅溶胶、硅酸乙酯、钇溶胶或聚乙烯吡咯烷酮。
[0015]优选地，所述铸型为型壳。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0017](1)本专利技术提出了一种分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料成形复杂结构高表面精度铸型和型芯的方法，铸型和型芯的基体材料采用不同颗粒度的氧化硅粉料，有利于成形具有高强度和较好孔隙率的铸型和型芯，在分层挤出打印过程中同步配备了涂刷铸造涂料过程，使得铸型和型芯一次成形，增强了铸造涂料的渗透性和均匀性，同时提高了成形效率，缩减了时间成本，铸型和型芯在烧结过程中填埋于耐火粉料中，并设计了合理的焙烧工艺曲线，有效预防铸型和型芯的变形开裂的不良情况，最后对铸型和型芯进行一定的打磨处理。最终成形的铸型和型芯的表面粗糙度可达到Ra 10
‑
25μm，优于直接分层挤出成形的铸型和型芯表面精度。
[0018](2)本专利技术优选地，完成待打印件表面的刷涂后，再刷涂待打印件的打印面，以提高打印面的精度。实验验证可知，铸型表面经过涂刷后，表面粗糙度由Ra～70μm降低至Ra～20μm，这说明表面精度大幅提高，涂刷具有显著的效果。同时，由于涂刷与打印同步进行，铸型成形与加工的时间缩短了约40％，大大提高了铸型成形的效率。
附图说明
[0019]图1为分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料打印高表面质量铸型和型芯的示意图。
[0020]图2为实施例1同步刷涂铸造涂料分层挤出成形铸型的表面微观结构。
[0021]图3为对比例1未经同步刷涂铸造涂料分层挤出成形铸型的表面微观结构。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]图1为分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料打印高表面质量铸型、型壳和型芯的示意图。
[0024]本专利技术一种分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料打印高表面精度铸型、型壳和型芯的方法，所述成形方法包括以下步骤：
[0025]步骤1：原材料准备，所述准备过程包括：
[0026]S1：选用适当粒径的型(芯)砂(氧化硅、氧化铝、氧化钇等)以及有机粘结剂以质量比(80
‑
85):(20
‑
15)混合均匀作为浆料，根据铸件需要所选粒径为10～150μm，所述粘结剂为硅溶胶、硅酸乙酯或钇溶胶等、聚乙烯吡咯烷酮等和去离子水(无水乙醇)混合物，其质量比为(9
‑
15)：(91
‑
85)；
[0027]S2：向搅拌均匀的浆料滴入适量消泡剂并搅拌均匀，消泡剂的质量为浆料总质量的0.1
‑
0.3％，所述消泡剂为正丁醇溶液；
[0028]S3：将陶瓷粉体、粘结剂、消泡剂等混合均匀，制成打印浆料；
[0029]S4：根据铸件表面精度需要选用型(芯)砂细粉末(氧化硅、氧化铝、氧化钇等)、乙醇、硅溶胶、聚乙烯醇缩丁醛(PVB本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料的表面精度提高的铸型或型芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备打印浆料和刷涂浆料，所述打印浆料中陶瓷粉体的粒径为10～150μm，所述刷涂浆料中陶瓷粉体的粒径小于10μm；(2)根据待打印铸型或型芯的三维模型数据，设置打印参数和刷涂参数；先开始利用步骤(1)制得的打印浆料打印铸型或型芯的横截面至少一层，然后开始利用步骤(1)制得的刷涂浆料刷涂打印铸型或型芯的表面，并同时进行打印，直至先完成打印，随后完成待打印件表面的刷涂；(3)将步骤(2)得到的铸型烘干，或者将步骤(2)得到的型芯烘干后再烧结，即得到表面精度提高的铸型或型芯。2.如权利要求1所述的分层挤出成形增材制造同步刷涂铸造涂料的表面精度提高的铸型或型芯制备方法，其特征在于，步骤(2)中，打印铸型或型芯的横截面2
‑
5层后，然后开始刷涂铸型或型芯的表面。3.如权利要求1或2所述的分层挤出成形增...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫旺，高妞，樊索，尹正豪，王亚松，姚俊卿，施洋，董选普，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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