【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造和先进铸造相关，更具体地，涉及一种基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法。
技术介绍
1、随着科技的发展，铝合金因其优良的性能特点(密度低、耐腐蚀、易加工、无磁、低温性能优良)在船舶和海洋工程中得到成功应用。铝合金在船舶及海洋装备上的应用，可降低船舶及船用装备的整体质量，提高船舶灵活性，降低海水对船体及船用装备的腐蚀影响，消除船体磁性，具有广阔的推广前景。特别是高端铝合金铸件，在复杂形状成形、制造成本、耐盐雾腐蚀等方面具有突出的优势和应用潜力。铝合金在舰船上既可应用于一类受力结构件，如船体、大型舰船甲板室、舰船舰桥，也可用于二类的非受力构件或受力较小的构件，如各种栖装件、油箱、水箱、门、窗、盖等，以及三类的装饰件或绝热隔声等功能制件。
2、随着先进数字化铸造技术的最新发展，铸造铝合金在复杂曲面、复杂结构、薄壁结构零部件成形中展现出独特的优势，在舰船装备中拥有广阔的应用前景。特别是原来主要用于航空复杂结构薄壁零件的高性能al-si系合金zl114a、zl107等，因其既具有良好的力学性能和铸造性能，又具有优良的抗蚀稳定性和可加工性能，在船舶及海洋工程高性能结构件的制造方面具有很好的应用潜力。
3、泵壳类零件是舰船中使用最广泛的一类零部件，这类零件具有壁厚不均匀、薄壁位置多、流道结构复杂等特点，目前其材质主要为钢，并且要求内部流道具有高的尺寸精度和表面粗糙度。张彬等人在《卧式多级泵铸钢泵壳的铸造工艺研究及实践》中指出，采用传统的砂型铸造方法需要将泵体分成两部分分别铸出，然后通过螺栓
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法及产品，通过覆膜粉体激光选区烧结技术和砂型表面涂料涂覆技术一体化精密成型复杂结构铝合金泵壳类零件，提高了该类零件的尺寸精度和表面粗糙度。首先针对泵壳零件的结构特点、铝合金砂型铸造工艺设计原则、激光选择性烧结技术特点和要求重新设计了适合铝合金泵壳铸造的铸造工艺(即新的且适合的浇注系统、冒口、冷铁、加工余量等)和砂型模型(包含筛选那个分块方法、止口、定位槽、排气孔、吊装和搬运等)。新的铸造工艺无需设计拔模斜度，满足铝合金泵壳铸造要求；新的砂型模型的定位槽有利于定位准确，排气孔有利于气体排出，止口可以防止飞边和跑火，这些设计能够减少加工余量、增加尺寸精度、提高铸件力学性能。采用覆膜宝珠砂激光选区烧结技术可以精确打印出高终强度的砂型，高目数、角形系数小的宝珠砂使打印出的砂型表面粗糙度低，配合砂型砂纸打磨、三层涂料处理技术可以获得低粗糙度的砂型表面，这些均有利于提高最终铸件的尺寸精度和降低表面粗糙度。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，步骤如下：
4、s1、铸造工艺及砂型设计：根据泵壳零件的结构、铝合金砂型铸造工艺设计原则、激光选择性烧结方法设计泵壳零件的砂型；
5、s2、使用覆膜粉体激光选择性烧结技术打印砂型：根据步骤s1中设计的砂型用激光选区烧结打印机分块打印砂型；
6、s3、砂型清理、固化和加工：将打印好的砂型通过压缩气体将未烧结的宝珠砂吹走，得到全部由烧结覆膜宝珠砂组成的砂型；将砂型放入烘箱中加热固化；固化后取出砂型，使用五轴雕刻机加工底面不平整部位，使底面变得平整且尺寸和设计要求相一致；
7、s4、砂型表面打磨和涂覆涂料：对于砂型流道位置的表面先使用砂纸打磨掉表面大尺寸的层纹，然后在砂型表面涂覆多层涂料；
8、s5、砂型组装和造型：将分块砂型通过定位槽组合在一起，周围填砂造型后固化；待砂型固化后使用热风机对砂型内部加热；
9、s6、铝合金熔炼及浇注：使用坩埚电阻炉熔炼铝合金，待铝合金熔化后进行精炼和变质处理，打渣后浇注；冷却后去除浇冒口，得到泵壳零件坯体；
10、s7、铸件后处理：对泵壳零件坯体进行热处理，热处理后对铸件进行机械加工和喷砂处理，最终得到泵壳零件产品。
11、在步骤s1中：首先根据泵壳零件的结构、铝合金砂型铸造工艺设计原则和激光选区烧结方法设计铸造工艺图；考虑到激光选区烧结方法的优势，在设计时不需要设计拔模斜度，加工余量可以比普通砂型铸造工艺减少10～30％；冒口的形状设计为随形的腰形冒口；缩尺为1％～1.4％；为了便于清砂和组型，砂型分为多块打印，并在砂型上设计止口(防止跑火)、定位槽(便于定位)、搬运和吊装位置(便于搬运和吊装)、随形气道(便于排气)。
12、在步骤s2中：砂型的材料为覆膜宝珠砂，宝珠砂的粒径在70-200目；覆膜宝珠砂需要达到如下性能指标：热态抗拉2.4-2.8mpa、常温抗拉7-9mpa、灼烧减量2.3-2.9％、发气量15-20ml/g；3d打印的参数是：激光功率600-1000w、层厚0.2-0.4mm、扫描速度2000mm/s-4500mm/s、光斑直径3-7mm。
13、在步骤s3中：固化温度为100-180℃，升温速率为10-15℃/min，保温时间为2-4h。
14、在步骤s4：表面大尺寸层纹打磨所用砂纸的目数为400-800目。涂料使用水基涂料。涂覆的涂料分为三层，第一层为腻子，将腻子手工涂覆在砂型流道位置并烘干，烘干后使用600-1000目砂纸打磨涂料，目的是消除小尺寸层纹，进一步提高表面粗糙度；第二层涂料为波美度为56-60bé的水基涂料，涂覆方法为流涂，并在流涂后不断旋转砂型，防止部分位置涂料过厚或者产生流痕；待消光后，流涂第三层涂料，涂料波美度为52-55°bé，流涂过程和第二层相同。待消光后将涂覆涂料的砂型放入烘箱中在150-200℃温度保温60-120分钟，使涂料充分干燥；烘干后取出砂型，使用800-1200目砂纸打磨砂型流道位置的涂料不均匀位置和具有流痕位置。
15、在步骤s5中：组型后需在气孔处插入导气绳；砂型内腔的烘型温度为100-150℃，时间为1-2h。
16、在步骤s6中：先开启电阻炉，不加铝锭，空炉升温至760-80℃，然后加入铝锭，铝合金的牌号为zl114a、zl107、zl101a中的一种。待铝锭熔化后控制铝液温度在700-740℃，此时，将旋转除气机放置在电阻炉上方，将石墨转子伸入铝液中，石墨转子边旋转边吹氩气。转速控制在400-600转/分钟，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
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7.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，铝锭的牌号为ZL114A、ZL107、ZL101A中的一种。
9.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的基于覆膜粉体激光烧结技术的铝合金泵壳制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹磊，何生平，王新璋，姚平坤，李广宇，姚山，房灿峰，刘文文，孙长海，
申请(专利权)人：国家电投集团铝电投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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