基于糖模的溶模铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于糖模的溶模铸造方法，包括：（1）根据不同的制造糖模方法，配制相应的糖料；（2）将配制好的糖料利用三维打印机，制造糖模；（3）将需要的糖模组合修整，形成整体的糖模组；（4）在糖模组的外表面涂上耐火材料和粘结剂，制造型壳；（5）向型壳内注入水，溶化糖模，回收融化的糖液重复利用至步骤（1）；（6）将型壳焙烧；（7）在型壳中浇入金属熔液；（8）待金属熔液冷却后，脱壳得到产品。本发明专利技术采用糖料代替现有技术的蜡料，对缓解石油危机，节约石油资源具有较大的作用，且糖具有易溶于水，原料来源广泛，资源充足，价格低廉，可方便的从植物中提取，对环境无污染等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括：（1）根据不同的制造糖模方法，配制相应的糖料；（2）将配制好的糖料利用三维打印机，制造糖模；（3）将需要的糖模组合修整，形成整体的糖模组；（4）在糖模组的外表面涂上耐火材料和粘结剂，制造型壳；（5）向型壳内注入水，溶化糖模，回收融化的糖液重复利用至步骤（1）；（6）将型壳焙烧；（7）在型壳中浇入金属熔液；（8）待金属熔液冷却后，脱壳得到产品。本专利技术采用糖料代替现有技术的蜡料，对缓解石油危机，节约石油资源具有较大的作用，且糖具有易溶于水，原料来源广泛，资源充足，价格低廉，可方便的从植物中提取，对环境无污染等优点。【专利说明】
本专利技术属于溶模铸造
，尤其是涉及一种。
技术介绍
熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，获得铸件的一种方法。由于熔模铸造获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，故又称“熔模精密铸造”。其工艺流程一般为:制造蜡模一制造型壳一熔化蜡模一型壳的焙烧一浇注一脱壳和清理一成品。熔模铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状，可不加工或很少加工就可直接使用的金属零部件或精美工艺品，所以它是一种近净成形的金属液态成形工艺。近年来，随着三维打印技术的发展，熔模铸造又和快速成型技术结合起来，大大缩短了铸件生产周期，使熔模铸造应用面得以扩大，竞争力增强，从而在与其他工艺竞争中处于有利地位。熔模铸造应该是最具有发展前景的铸造工艺之一。之所以称为熔模，是因为后续工艺是通过熔化或焙烧等方法实现石蜡模的去除。传统熔模铸造多采用蜡料作为制模材料。无论是天然蜡还是合成蜡，在脱蜡工艺中受热时蜡模的膨胀大于型壳的膨胀，往往导致型壳出现微裂纹甚至破裂，影响铸件的尺寸精度。蜡料是一种化工产品，是从石油中提炼的一种副产品。随着工业的飞速发展，石油的需求量越来越大，石油资源日趋枯竭。此外，蜡模中含有有毒物质，清洗模组的有机溶剂也会对人体有害，在焙烧工序时残留在型壳型腔内的蜡料燃烧时产生大量黑烟，对环境造成污染，燃烧后的残留灰分会影响铸件的表面质量。专利文献CN102641989A专利技术了一种冰火铸造技术，以冰模代替蜡模进行熔模铸造，对环境无污染，但是，铸型必须在低温下制取，限制了它的广泛应用。开发新型的高效、环保、优质、经济的铸造工艺是未来的重要发展方向。
技术实现思路
为了克服现有技术所存在的缺陷，满足社会发展和人们生活的需要，本专利技术提供了一种新型、经济、环保的溶模铸造方法，将传统的熔蜡模铸造改为溶糖模铸造，提高了铸件的表面质量，避免了熔模铸造过程中对人体带来的伤害和对环境带来的污染。本专利技术，采用糖作原料，利用三维打印技术，获取糖模来替代传统熔模铸造中的蜡模，然后用水溶解掉糖模的溶模铸造的工艺过程，具体过程包括:(I)模料配制:根据不同的制造糖模方法，配制相应的糖料；(2)制造糖模:将配制好的糖料利用三维打印机，制造糖模；(3)组合糖模:将需要的糖模组合修整，形成整体的糖模组；(4)制备型壳:在糖模组的外表面涂上耐火材料和粘结剂，制造型壳；(5)脱模:向型壳内注入适量的水，溶化掉糖模，回收糖液重复利用至步骤(I)；(6)焙烧:将型壳放在焙烧炉中，进行焙烧；(7)浇注:在烧透的型壳中浇入金属熔液；(8)脱壳:待金属熔液冷却后，脱壳，清理后得到产品。采用糖模铸造代替传统的蜡模铸造，一方面在脱模过程中，避免了传统的加热熔蜡操作，直接采用水溶解其中的糖模即可，避免了传统加热对型壳的影响，且节省了能源，降低了成本投入；另一方面，利用糖料代替蜡料，避免了蜡料对环境的污染和对人体的危害，提高了溶模铸造工艺的安全性和环保性。糖料的选择需要根据制造糖模方法的不同确定。作为优选，所述的制造糖模方法主要是两种:第一种是熔融沉积法:具体过程为:根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出糖模的三维CAD模型，然后对三维CAD模型进行分层处理，得到水平分层的数据信息。同时利用加热装置对喷头加热，以实现喷头内糖料的融化，加热装置受计算机控制，喷头根据水平分层数据信息(每层的数据信息)作χ-y方向的平面运动。三维打印机以气压作为熔融糖料挤压喷射的动力，在合适的条件下，糖料从喷嘴中挤压出来，粘结到工作台面上，然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此重复，直至完成整个糖模的造型。此外，在制作糖模时，根据结构需要同时制作支撑。此时三维打印机需要采用双喷头，一个喷头用于沉积糖模材料，一个喷头用于沉积支撑材料，两个喷头均受同一个加热装置加热，同时也可根据需要设置单独的加热装置，打印过程中糖料和支撑材料均处于熔融状态。糖模打印成型完成后，去除糖模的支撑部分，对糖模表面进行处理，使糖模精度、表面粗糙度等达到要求。上述过程中的加热装置可采用电阻式加热器，加热装置的加热温度根据糖料或者支撑料的熔点确定。采用该方法时，作为进一步优选，所述的糖料可采用麦芽糖或者麦芽糖醇，因为麦芽糖或者麦芽糖醇熔点低，熔融状态下性质稳定，不会出现炭化现象，且极易溶于水，便于脱模。当需要增加支撑时，所述的支撑材料可采用剥离性支撑材料，可选用抗冲击聚苯乙烯(HIPS)和碳酸I丐(CaCO3)按一定比例混合作为支撑材料,作为优选,所述的聚苯乙烯(HIPS)和碳酸钙(CaCO3)的质量比为5?8:1。熔融沉积型糖模打印中材料的优选实验: 申请人:通过深入研究各种糖粉材料的特性，并进行了一系列相关的实验，最终确定了麦芽糖及其氢化处理后的麦芽糖醇是优选的基于熔融沉积型糖模打印材料。常见的糖类有蔗糖为主要成分的白砂糖及单晶冰糖、果糖、葡萄糖、使用白砂糖熔融后很快就分解产生大量气体，高温熔融性能不理想。蔗糖纯度较高的单晶冰糖做加热熔融实验，单晶冰糖由白砂糖提纯溶解后洁净而成，呈单晶状。加热时设定目标加热温度为160°C，单晶冰糖在160°C下完全熔融后颜色略微变黑，但是不产生气泡，熔融后的单晶冰糖加热保温> lOmin，也会分解产生气泡。单晶冰糖在完全熔融后，如果继续加热保温，经过一定时间会分解产生气泡，这对熔融沉积过程十分不利，所以确定加热过程中何时开始熔融沉积过程，何时停止熔融沉积过程显得尤为重要。为确定最佳时间，做了多组糖加热实验。实验分三组，每组加热IOg冰糖粉末，温度设定为158°C，在加热腔到达设定温度后，开始计时，观察腔内冰糖粉末随时间的变化规律，并做记录。a.第一组实验:3分钟时，与壁接触的糖粉熔融，7分钟时糖基本熔融完，同时此时喷出的糖状态正常，15分钟时有少量气泡产生，17分钟时气泡开始大量产生。b.第二组实验:9分钟后糖基本熔融完毕。12分钟，颜色正常，无气泡；15分钟，内壁微量气泡；17分钟，少量气泡；18分钟，较多气泡。c.第三组实验:3分钟，内壁有熔融，熔融部分大概占五分之一 ；6分钟，80%熔融；10分钟，均匀熔融(内壁微量气泡)；14分钟，少量气泡；16分钟，较多气泡，停止加热。当单晶冰糖完全熔融后，即使使用4.0bar的气压也无法将熔融糖喷出，若提高加热温度(理论上温度上升，流体的粘度会减小)，熔融蔗糖糖加速分解，变黑产生气泡，可能引起安全事故。无法喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永，高庆，傅建中，沈洪垚，邱京江，张冏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：