一种组芯用3D打印砂芯制造技术

本发明专利技术的组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通,填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨孔的面积，使得埋芯骨孔及其内部的芯骨完全位于填砂孔内；从填砂孔埋入的树脂砂，填充在埋芯骨孔插入芯骨后填砂孔和埋芯骨孔形成的内部空间中。该砂芯通过设置埋芯骨孔和填砂孔，并填入树脂砂使砂芯与芯骨有效连接，提高砂芯整体强度，满足组芯要求，提高铸件的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种组芯用3D打印砂芯
本专利技术属于铸造用3D打印砂芯领域，涉及一种高强度的3D打印砂芯，特别涉及一种高强度组芯用3D打印砂芯。
技术介绍
组芯（即组芯造型）是一种用若干块砂芯组合成铸型的造型方法，其不用砂箱等工装，操作简便，生产成本较低，适合于简单产品的铸造生产。但是，若用组芯法生产复杂、中/大型产品，砂芯自身强度无法抵抗金属液压力，会使砂芯（型）开裂，造成炮火现象。同时，3D打印的快速成形技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，具有强大的成形能力，能生产结构非常复杂的产品。使用3D打印可以制作组芯所需的砂型及砂芯，但3D打印只能生产单一材料，不能复合打印砂子、芯骨等，且树脂砂会在300℃失效，而浇注铁水的温度在1300℃以上，因此，用3D组芯方法生产复杂、中/大型产品，必须对3D打印砂芯进行强度强化。目前，本领域中提高普通砂芯强度的常规做法是，在砂芯内部增加芯骨，如公开号为CN103769540A的专利文献，但是由于3D打印技术中，打印材料单一，存在芯骨设计和安装的困难，上述强度增强的方法在3D打印砂芯中应用不多。在3D打印砂芯中，虽然也有极少数涉及该技术的内容，如公开号为CN104707940A的专利文献，但该文献中，只是针对简单的高温冲压砂芯结构，并不涉及包括多个砂芯组合的组芯应用中，由于该冲压砂芯的芯骨结构的设计和安装相对简单，在应用到生产复杂、大型产品的多个砂芯组合的情况下，存在芯骨与砂芯结合不稳定，强度不仅得不到提高甚至会有所降低，从而导致不具备实际应用的能力，不适合一般性的组芯需求。因此，如何设计一种包括芯骨的高强度组芯用3D打印砂芯成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，设计并开发出一种高强度组芯用3D打印砂芯，在3D打印砂芯后，通过设置埋芯骨孔和填砂孔，并填入树脂砂使砂芯与芯骨有效连接，提高砂芯整体强度，满足组芯要求，提高铸件的质量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通，且填砂孔向下延伸的深度超过埋芯骨孔的下端面；填砂孔的左右侧面具有斜度，从而形成顶部小、底部大的空间结构，且填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨孔的面积，使得埋芯骨孔及其内部的芯骨完全位于填砂孔内；从填砂孔埋入的树脂砂，填充在埋芯骨孔插入芯骨后填砂孔和埋芯骨孔形成的内部空间中。进一步的，所述埋芯骨孔与砂芯上表面平行，且与芯骨有0.5-2mm的间隙，保证芯骨能够顺利埋入3D打印砂芯。进一步的，所述埋芯骨孔间隔根据强度要求来确定，间隔值为100-500mm。进一步的，每个埋芯骨孔上包括至少两个填砂孔，填砂孔间隔200-400mm。进一步的，填砂孔的侧面与竖直面的夹角为5-30°。本专利技术的有益效果在于：1)通过芯骨与3D打印砂芯的有效连接，提高砂芯整体强度2-10倍。2）通过提高砂芯强度可降低吃砂量，节约成本。3）砂芯强度大幅提升后，组芯造型可以生产复杂、中/大型产品，且能生产球铁等多种材质产品，扩大了组芯造型的适应性，提高了铸件质量。附图说明图1为本专利技术砂芯的整体结构图。图2为本专利技术砂芯结构的竖直截面图。其中，1、埋芯骨孔2、填砂孔3、芯骨4、树脂砂。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1-2所示，本专利技术中的组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，其中，所述埋芯骨孔间隔根据强度要求来确定，间隔值为100-500mm。埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；优选的，所述埋芯骨孔与砂芯上表面平行，且与芯骨有0.5-2mm的间隙，保证芯骨能够顺利埋入3D打印砂芯。如图2所示，砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，优选的，每个埋芯骨孔上包括至少两个填砂孔，填砂孔间隔200-400mm。填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通，且填砂孔向下延伸的深度超过埋芯骨孔的下端面；填砂孔的左右侧面与竖直面形成夹角，优选为5-30°，使得填砂孔的左右侧面具有斜度，从而形成顶部小、底部大的空间结构，且填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨孔的面积，使得埋芯骨孔及其内部的芯骨完全位于填砂孔内；从填砂孔埋入的树脂砂，填充在埋芯骨孔插入芯骨后填砂孔和埋芯骨孔形成的内部空间中。需要强调的是，与埋芯骨孔配合使用的该填砂孔结构是本专利技术的主要改进之一，通过插入芯骨后，在填砂孔埋入树脂砂，使芯骨与砂芯成为整体，实现砂芯与芯骨的有效连接，提高砂芯强度，从而满足组芯要求，提高铸件的质量。本专利技术所述的3D打印砂芯的设计和制作过程如下：A、整体结构设计和制作：设计3D打印砂芯工艺时，预留埋芯骨孔及填砂孔（如图1所示），得到带有空洞的砂芯。B、埋芯骨孔设计：埋芯骨孔与芯骨有0.5-2mm间隙，保证芯骨能够顺利埋入3D打印砂芯；埋芯骨孔间隔要根据强度要求确定，一般间隔100-500mm；C、填砂孔设计：填砂孔的侧面有5-30°反拔模斜，保证树脂砂填入后与3D打印砂芯有好的连接强度，且砂子不会滑出；填砂孔要与埋芯骨孔呈垂直关系或接近90°夹角，且填砂孔深度要超过埋芯骨孔，使得之后填入的树脂砂能完全包裹芯铁，使砂芯与芯骨成为一个整体；填砂孔间隔200-400mm，每个埋芯骨孔至少有2个及以上填砂孔。D、插入芯骨后，在填砂孔埋入树脂砂，使芯骨与砂芯成为整体，提高砂芯强度。综上所述，本专利技术的高强度组芯用3D打印砂芯，在3D打印砂芯后，通过设置埋芯骨孔和填砂孔，并填入树脂砂使砂芯与芯骨有效连接，提高砂芯整体强度，满足组芯要求，可以生产复杂、中/大型产品，且能生产球铁等多种材质产品，扩大了组芯造型的适应性，提高了铸件质量，并降低了成本。以上对本专利技术所提供的一种高强度组芯用3D打印砂芯进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通，且填砂孔向下延伸的深度超过埋芯骨孔的下端面；填砂孔的左右侧面具有斜度，从而形成顶部小、底部大的空间结构，且填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨孔的面积，使得埋芯骨孔及其内部的芯骨完全位于填砂孔内；从填砂孔埋入的树脂砂，填充在埋芯骨孔插入芯骨后填砂孔和埋芯骨孔形成的内部空间中。

【技术特征摘要】
1.一种组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，所述埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，并与砂芯上表面平行，所述多个埋芯骨孔的间隔根据强度要求来确定，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通，且填砂孔向下延伸的深度超过埋芯骨孔的下端面；填砂孔的左右侧面具有斜度，从而形成顶部小、底部大的空间结构，且填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆文，
申请(专利权)人：宁夏共享模具有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64