【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印，具体是涉及一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法。
技术介绍
1、传统砂型铸造需要模具厂家配合来进行生产，不能满足新产品的快速研制及开发需求，且传统工艺制造的模具壁厚通常不小于35mm，不利于铸造过程中的散热与排气。
2、3dp打印技术可利用三维模型造型，能够将传统工艺的模具制造、造型、制芯、合箱等四个工序全部由3d打印及智能成型一个工序实现，但是3dp工艺需要使用粉末作为成型材料，但是3dp打印工艺层厚较厚，打印出的模具精度不高，且打印效率较低。因此，现提供一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，包括以下步骤：
3、s1、装粉
4、将纳米级氧化铝粉装入dlp打印设备的树脂槽中，并向树脂槽中添加粘结剂；
5、s2、打印成型
6、通过dlp打印设备对树脂槽内进行定点照射，粘结剂固化后得到型壳毛坯；
7、s3、脱脂及预热
8、将铸造块料与型壳毛坯放进定向凝固炉的预热仓中，并将铸造块料置于型壳毛坯上方，随后开启预热仓加热，使预热仓内温度达到580～620℃并保温100～140min，使型壳毛坯进行脱脂，同时对铸造块料进行预热；
9、s4、烧结及充型
10、将铸造块料与型壳毛坯转移至定向凝固炉的高温仓
11、s5、逐层凝固
12、使充型后的型壳退出高温仓，对充型后的型壳进行脱模，得到打印型壳与铸件。
13、说明：上述方法通过dlp工艺将氧化铝粉打印为型壳毛坯，并且在进行型壳毛坯烧结的同时可直接进行铸造工序，最终同时得到铸件与型壳；由于铸造与型壳烧结工序同步进行，提高了生产效率，且型壳打印采用dlp工艺，打印精度高、打印速率快，型壳壁厚较薄且可以多次利用，且型壳退出高温仓时铸件可逐层凝固成型，使金属液在重力作用下自动补缩，避免铸件内部出现气孔等缺陷。
14、进一步地，所述步骤s1中，所述纳米级氧化铝粉为球型粉，且平均粒径为0.21nm。
15、说明：球型氧化铝粉稳定性与耐高温性能优异，使打印后的型壳可耐受持续性高温，并保证型壳强度。
16、进一步地，所述步骤s1中，所述粘结剂为光固化树脂。
17、说明：光固化树脂具备良好的粘结性能，且经过高温后的产物无污染，使用安全。
18、进一步地，所述步骤s2中，型壳毛坯的壁厚为5-8mm。
19、说明：控制型壳毛坯的壁厚可保证型壳毛坯具备较高的强度，且具有良好的散热性能。
20、进一步地，所述步骤s3中，预热仓加热过程中升温速度为0.5℃/min。
21、说明：控制升温速度可以避免型壳因升温过快而出现裂纹。
22、进一步地，所述步骤s4中，高温仓升温过程的升温曲线为：600～900℃内的升温速度为1～3℃/min；900～1200℃内的升温速度为0.5～2℃/min，并在1200℃下保温80～100min；随后以0.2～1℃/min的升温速度使高温仓内温度达到1400～1600℃。
23、说明：通过上述升温过程能够保证氧化铝陶瓷晶粒的生长，使烧结后的型壳具备良好的强度和韧性，并且铸造块料能够充分的熔融并更好的充型到型壳内。
24、进一步地，所述步骤s5中，充型后的型壳退出高温仓的方法为：
25、s5-1：充型后的型壳下降4～6mm，并在下降后，向高温仓外的型壳表面喷洒一次冷却气体，喷洒时间4～6s，喷洒流量为1800ml/s；
26、s5-2：多次重复步骤s5-1，且在h1≤1/2h时，充型后的型壳每次下降高度相比上一次增加3～5mm，冷却气体每次的喷洒时间相比上一次延长1～3s；
27、在h1＞1/2h时，充型后的型壳每次下降高度相比上一次减少3～5mm，且冷却气体每次的喷洒时间保持不变，且随后h1每增加10～12mm，冷却气体的喷洒时间减少4～6s，直至充型后的型壳完全退出高温仓；其中，h1为位于高温仓外的型壳高度，h为型壳总高度。
28、说明：通过使充型后的型壳逐渐下降，并向高温仓外的型壳表面喷洒冷却气体，使型壳内的铸件能够逐层冷却成型，且充型后的型壳每次下降高度先增加后减少，使铸件冷却速度也先加快后减慢，保证铸件冷却速度的同时，型壳内的金属液能够充分补缩，提高了铸造的材料利用率，且得到的铸件内部组织均匀、缺陷较少。
29、进一步地，所述充型后的型壳每下降一次，高温仓内的温度升高5～10℃。
30、说明：充型后的型壳每次下降后提高高温仓内温度可保证型壳上方的金属液流动性，使型壳上方的金属液能够充分补缩。
31、进一步地，所述冷却气体为0～20℃的氮气。
32、说明：上述冷却气体具有良好的冷却效果，可快速带走型壳表面散发的热量，使型壳内的铸件凝固成型。
33、本专利技术的有益效果是：
34、(1)本专利技术通过dlp工艺将氧化铝粉打印为型壳毛坯，并且在进行型壳毛坯烧结的同时可直接进行铸造工序，最终同时得到铸件与型壳，提高了生产效率，且型壳的打印精度高、打印速率快，型壳能够多次利用，且型壳退出高温仓时铸件可逐层凝固成型，使金属液能够自动补缩，避免铸件内部出现缺陷。
35、(2)本专利技术通过充型后的型壳逐渐下降，并向高温仓外的型壳表面喷洒冷却气体，使型壳内的铸件能够逐层冷却成型，且充型后的型壳每次下降高度先增加后减少，使铸件冷却速度也先加快后减慢，保证铸件冷却速度的同时，型壳内的金属液能够充分补缩，提高了铸造的材料利用率，且得到的铸件内部组织均匀、缺陷较少。
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1.一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述纳米级氧化铝粉为球型粉，且平均粒径为0.21nm。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述粘结剂为光固化树脂。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤S2中，型壳毛坯的壁厚为5-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤S3中，预热仓加热过程中升温速度为0.5℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤S4中，高温仓升温过程的升温曲线为：600～900℃内的升温速度为1～3℃/min；900～1200℃内的升温速度为0.5～2℃/min，并在1200℃下保温80～100min；随后以0.2～1℃/min的升温速度使高温仓内温度达到1400～1600℃。
7.根据
8.根据权利要求7所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述充型后的型壳每下降一次，高温仓内的温度升高5～10℃。
9.根据权利要求7所述的一种3D打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述冷却气体为0～20℃的氮气。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述纳米级氧化铝粉为球型粉，且平均粒径为0.21nm。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述粘结剂为光固化树脂。
4.根据权利要求1所述的一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤s2中，型壳毛坯的壁厚为5-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种3d打印型壳逐层凝固的铸件方法，其特征在于，所述步骤s3中，预热仓加热过程中升温速度为0.5℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种3d打印型壳逐层凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：张江龙，布国亮，周宁，王非，党晨轩，姚陪建，喻伟，刘宇航，薛璞煊，陈润祥，
申请(专利权)人：陕西斯瑞铜合金创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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