【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于熔模铸造，涉及空心光敏树脂模型壳的制作及其应用，具体涉及一种3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法及其应用。
技术介绍
1、熔模铸造又称失蜡铸造，是精密铸造工艺方法的一种。熔模铸造工艺过程为：先用熔模材料制成模型并将其组成模型组，在模型组上涂挂多层耐火材料，待涂料层干燥硬化后，将模型组加热，熔出模料形成型壳，型壳焙烧后浇注金属液，从而获得与熔模形状一致的铸件。熔模铸造可生产结构复杂、尺寸精度要求高、表面光洁度要求高的铸件，同时近净成型的铸件简化了后续机加工制造工序，降低了成本，保留了铸件表面的致密层，一定程度上延长了铸件的使用寿命，被广泛应用于航空航天、兵器船舶、石油化工、汽车等领域。尤其适用于航空工业、航空发动机等技术的发展，也促进了钛合金、高温合金等材料熔模铸造技术的进步，实现了从铸造等轴晶空心涡轮叶片到定向柱晶和单晶空心涡轮叶片，以及整铸机匣、涡轮转子、导向器等关键部件的技术突破，因此熔模铸造已成为航空航发等行业制造技术中不可缺少的重要工艺手段。
2、业内悉知，硅溶胶是熔模铸造常用的一种优质粘结剂，由于其使用方便，易配成高粉液比的优质涂料，涂料的稳定性好，并且型壳制造时不需要化学硬化，无污染，工序简单，所制备型壳高温性能好，具有一定的型壳高温强度及高温抗变形能力，因此成为了国内外熔模铸造业的主要型壳制作材料。现阶段熔模铸造所使用的模型大多为金属模具压制而成的蜡模，而金属模具的制作存在结构复杂、周期长、价格昂贵等特点，且金属模具修正困难，在单件科研、少量非定型产品的开发中，传统的金属模具制备
3、而3d打印技术是一种以数字模型文件为基础，采用逐层打印的方式来构造物体的技术，也被称为快速成型技术或增材制造技术。运用粉末状、丝状金属或非金属材料作为基体，可直接打印成与相应数字模型完全一致的三维物理实体。以某航空科研涡轴发动机用机匣铸件为例，采用传统模具制作单件熔模的一个周期约40天，而采用3d打印技术制作单件熔模仅需5天，可大大缩短铸件生产周期，且3d打印熔模的方法省去了制作金属模具的成本，在单件科研产品的快速开发和未定型产品的小批量生产方面，具有明显的周期优势和经济优势，得到了业内广泛应用。光固化立体成型(sla)，其作为3d打印的一种，是以光敏树脂为原料，在特定波长的紫外光照射下由液态变成固态，由点到丝、由线到面逐渐固化成型。3d打印的光敏树脂模，具有表面光洁度高、尺寸精度高、形状稳定好等优点，正在被广泛应用于熔模铸造。但3d打印光敏树脂模的热膨胀系数比型壳耐火材料的热膨胀系数大很多，作为熔模在型壳制作过程的脱蜡环节和焙烧环节中，型壳涨裂问题一直困扰着大家，轻则改变型壳内部尺寸导致后续铸件变形，重则型壳直接报废。
4、此现阶段迫切需要找出一种新型3d打印光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法及其应用，解决了熔模铸造用型壳难制作以及成本高的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供一种3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法：先绘制铸件三维图并设计浇注系统，对其整体增加收缩率后3d打印空心光敏树脂模；再将空心光敏树脂模与浇口杯蜡模、排气孔蜡头相结合，制备初始型壳；然后加热熔化掉浇口杯蜡模及排气孔蜡头的中温蜡，并在浇口杯和排气孔相连的空心光敏树脂模的端面上刺出透气孔；随后对空心光敏树脂模进行闪烧，并完成初始型壳的焙烧；最后封堵排气孔，完成熔模铸造用型壳的制作。
4、具体的，包括如下步骤：
5、步骤1、根据图纸要求绘制铸件三维图，并设计浇注系统；
6、步骤2、对所述铸件三维图及浇注系统增加收缩率后3d打印空心光敏树脂模；
7、步骤3、制作浇口杯蜡模，并将制作好的浇口杯蜡模按工艺要求粘接在空心光敏树脂模的顶部；
8、步骤4、将排气孔蜡头的一端粘接在空心光敏树脂模及浇注系统的厚大部位后形成模型组；
9、步骤5、对步骤4得到的模型组进行至少6层硅溶胶与耐火材料的涂挂，在模型组外表面形成初始型壳；
10、步骤6、将初始型壳中的排气孔蜡头对应模型组厚大部位的另一端的端面对应的型壳锯掉，露出排气孔蜡头的蜡模端面；
11、步骤7、加热熔化掉浇口杯蜡模及排气孔蜡头的中温蜡，并在浇口杯与排气孔蜡头之间的空心光敏树脂模面及熔化掉蜡后的初始型壳上刺出透气孔，使得空心光敏树脂模空腔与初始型壳外连通；
12、步骤8、将电炉空炉进行第一次升温，达到预定温度后保温，将初始型壳装炉，并对空心光敏树脂模进行闪烧，待明火消失后，关闭炉门；随后电炉进行第二次升温，达到预定温度后保温，然后关闭电源；随炉冷却至室温后，完成初始型壳的焙烧；
13、步骤9、将排气孔对应的排气孔专用型壳堵头安装到步骤8得到初始型壳的排气孔上，然后将硅溶胶、锆英粉、上店砂混合成料泥，将混合好的料泥包裹在专用排气孔型壳堵头外围及排气孔周边的型壳上，自然干燥后，完成熔模铸造用型壳的制作。
14、具体的，在步骤3中，所述浇口杯蜡模采用通用模具压制而成，并能够防止金属液旋转。
15、具体的，在步骤5中，根据所述模型组的大小对模型组进行6-11层硅溶胶与耐火材料的涂挂，所述耐火材料选用锆英粉和锆英砂；或者，上店粉和上店砂；
16、第1层涂挂使用硅溶胶与锆英粉混合涂料并撒锆英砂，其余层涂挂使用硅溶胶与上店粉混合涂料并撒上店砂。
17、具体的，所述硅溶胶和锆英粉比例为1:(2.9-3.3)，第1层使用的锆英砂为60-120目；所述硅溶胶和上店粉比例为1:(2.9-3.4)，其余层使用的撒砂为18-80目的上店砂。
18、具体的，步骤7中，所述加热是采用便携式喷火枪喷出火焰进行加热。
19、具体的，在步骤7中，所述透气孔采用金属针刺出，所述透气孔的直径为2mm-20mm。
20、具体的，在步骤8中，所述电炉采用电阻炉，第一次升温至预定温度700℃-1000℃，保温时间为0.5-3h，第二次升温至预定温度700℃-1000℃保温时间为0.5-3h。
21、具体的，其特征在于，在步骤9中，所述料泥中硅溶胶、锆英粉、上店砂的质量比为1：(3.5-4.5)：(1.7-2.3)，且包裹后料泥的厚度为6mm-20mm。
22、另一方面，本专利技术还提供一种3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的应用，具体步骤如下：
23、步骤1、基于熔模铸造用型壳，采用真空熔炼炉浇注得到铸件；
24、步骤2、清理步骤1得到铸件的表面模壳，并切除浇冒口，打磨铸件表面毛刺；
25、步骤3、对步骤2中处理后的铸件热处理后，进行x射线检测、荧光检测以及尺寸精度检验。
26、与现有技术相比，本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于：先绘制铸件三维图并设计浇注系统，对其整体增加收缩率后3D打印空心光敏树脂模；再将空心光敏树脂模与浇口杯蜡模、排气孔蜡头相结合，制备初始型壳；然后加热熔化掉浇口杯蜡模及排气孔蜡头的中温蜡，并在浇口杯和排气孔相连的空心光敏树脂模的端面上刺出透气孔；随后对空心光敏树脂模进行闪烧，并完成初始型壳的焙烧；最后封堵排气孔，完成熔模铸造用型壳的制作。
2.根据权利要求1所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤3中，所述浇口杯蜡模采用通用模具压制而成，并能够防止金属液旋转。
4.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤5中，根据所述模型组的大小对模型组进行6-11层硅溶胶与耐火材料的涂挂，所述耐火材料选用锆英粉和锆英砂；或者，上店粉和上店砂；
5.根据权利要求4所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方
6.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，步骤7中所述加热是采用便携式喷火枪喷出火焰进行加热。
7.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤7中，所述透气孔采用金属针刺出，所述透气孔的直径为2mm-20mm。
8.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤8中，所述电炉采用电阻炉，第一次升温至预定温度700℃-1000℃，保温时间为0.5-3h，第二次升温至预定温度700℃-1000℃，保温时间为0.5-3h。
9.根据权利要求2所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤9中，所述料泥中硅溶胶、锆英粉、上店砂的质量比为1：(3.5-4.5)：(1.7-2.3)，且包裹后料泥的厚度为6mm-20mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述3D打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的应用，其特征在于，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于：先绘制铸件三维图并设计浇注系统，对其整体增加收缩率后3d打印空心光敏树脂模；再将空心光敏树脂模与浇口杯蜡模、排气孔蜡头相结合，制备初始型壳；然后加热熔化掉浇口杯蜡模及排气孔蜡头的中温蜡，并在浇口杯和排气孔相连的空心光敏树脂模的端面上刺出透气孔；随后对空心光敏树脂模进行闪烧，并完成初始型壳的焙烧；最后封堵排气孔，完成熔模铸造用型壳的制作。
2.根据权利要求1所述3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤3中，所述浇口杯蜡模采用通用模具压制而成，并能够防止金属液旋转。
4.根据权利要求2所述3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，在步骤5中，根据所述模型组的大小对模型组进行6-11层硅溶胶与耐火材料的涂挂，所述耐火材料选用锆英粉和锆英砂；或者，上店粉和上店砂；
5.根据权利要求4所述3d打印空心光敏树脂模熔模铸造用型壳的制作方法，其特征在于，所述硅溶胶和锆英粉比例为1:(2.9-3.3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛祥义，张飞飞，黄旗，李小军，张继聪，武继礼，姚彪，
申请(专利权)人：西安超晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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