用于3D打印的颗粒材料及3D打印的铸造模型制造技术

本发明专利技术公开了一种用于3D打印的颗粒材料及3D打印的铸造模型，该颗粒材料包括硅砂、镁砂、铬铁矿砂、宝珠砂、和镁橄榄石砂之中的任意一种；颗粒材料的粒径范围在0.05mm至0.6mm之间，在粒径范围内包括粒度由小至大的第一粒度至第五粒度，且第一粒度和第五粒度分别为粒径范围的最小粒度和最大粒度；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：第一粒度的含量在5％以下，第二粒度的含量在2％至20％之间，第三粒度的含量在15％至60％之间，第四粒度的含量在20％至50％之间，第五粒度的含量在15％以下。能够使3D打印的铸造模型具有良好的镶嵌性和孔隙互补性，满足了低粘度液体的渗透，从而能够有效提高3D打印的铸型和(或)砂芯的强度。

Granular material for 3D printing and casting model of 3D printing

The invention discloses a method for casting model of 3D printing materials and printing 3D particles, the particles of arbitrary material including silica sand, magnesia and chromite sand, sand, and Sarah magnesium olivine sand in a granular material; the particle size in the range of 0.05mm to 0.6mm in diameter range including grain size by small to large size first to fifth size, and the first fifth were the smallest particle size and particle size of particle size and maximum particle size range of particle size; particle size of materials according to the following contents: configuration of mass ratio of the first particle size below 5%, the content of second particle size between 2% to 20%, the content of third particle size between 15% and 60% in fourth, the size of between 20% to 50%, fifth particle content is below 15%. The 3D casting model has the advantages of good mosaic and pore complementarity, and can satisfy the penetration of the low viscosity liquid, thereby effectively improving the strength of the 3D printing mould and (or) the sand core.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸造及3D打印
，具体来说，涉及一种在铸造铸型和(或)砂芯的成型过程中，用于3D打印的颗粒材料及3D打印的铸造模型。
技术介绍
用于生产、铸造铸型和(或)砂芯的已公知方法有多种，其中3D打印方法为一种无模具的快速成型方法。公开的3D打印方法之中的一种为克洛宁方法。克洛宁方法具体为激光烧结3D成型方法，实现了无模具生产，铸型和(或)砂芯由涂覆有粘结剂的颗粒材料逐层的构造而成，单个松散的颗粒材料由激光射线选择性的加热而实现粘结。但是在实际应用中发现，此技术方法存在效率低、初强度低、最终凝固需要充足的热量，施加热量后收缩变形严重的问题。在公开号为US20050003189A1的申请中，公开了一种用于制造模型的层构造方法，在该方法中将热塑性粒子材料与粉末状粘结剂混合，并且用含水溶剂作为打印介质逐层的打印。其中，粘结剂应该易溶于含水的打印介质中。接下来，模型与包围的粉末脱离，并且可能在后续处理中于热炉中进行干燥，从而提高强度。但是，该专利并不涉及热塑性粒子材料的成分的含量及粒度。在公开的其他3D打印方法中，也存在对工具依赖性高、或初强度低等问题。因此需要设计一种强度高的用于3D打印的颗粒材料。
技术实现思路
针对相关技术中采用3D打印方法铸造的铸型和(或)砂芯强度低的问题，本专利技术提出一种用于3D打印的颗粒材料及3D打印的铸造模型，能够有效提高3D打印的铸型和(或)砂芯的强度。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于3D打印的颗粒材料，颗粒材料包括硅砂、镁砂、铬铁矿砂、宝珠砂、和镁橄榄石砂之中的任意一种；颗粒材料的粒径范围在0.05mm至0.6mm之间，在粒径范围内包括粒度由小至大的第一粒度、第二粒度、第三粒度、第四粒度和第五粒度，第一粒度至第五粒度均为30目、40目、50目、70目、100目、140目、200目、和270目的之一，且第一粒度和第五粒度分别为粒径范围的最小粒度和最大粒度；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：第一粒度的含量在5％以下，第二粒度的含量在2％至20％之间，第三粒度的含量在15％至60％之间，第四粒度的含量在20％至50％之间，第五粒度的含量在15％以下。根据本专利技术的一个实施例，粒径范围为0.05mm至0.2mm；第一粒度为70目、第二粒度为100目、第三粒度为140目、第四粒度为200目、第五粒度为270目；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：70目的含量在5％以下，100目的含量在8％至20％之间，140目的含量在30％至60％之间，200目的含量在20％至35％之间，270目的含量在2％以下。根据本专利技术的一个实施例，粒径范围为0.08mm至0.3mm；第一粒度为50目、第二粒度为70目、第三粒度为100目、第四粒度为140目、第五粒度为200目；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：70目的含量在5％以下，100目的含量在8％至20％之间，140目的含量在30％至60％之间，200目的含量在20％至35％之间，270目的含量在2％以下。根据本专利技术的一个实施例，粒径范围为0.1mm至0.4mm；第一粒度为40目、第二粒度为50目、第三粒度为70目、第四粒度为100目、第五粒度为140目；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：40目的含量在0.8％以下，50目的含量在8％至15％之间，70目的含量在40％至60％之间，100目的含量在20％至35％之间，140目的含量在5％以下。根据本专利技术的一个实施例，粒径范围为0.15mm至0.6mm；第一粒度为30目、第二粒度为40目、第三粒度为50目、第四粒度为70目、第五粒度为100目；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：30目的含量在0.2％以下，40目的含量在2％至10％之间，50目的含量在15％至40％之间，70目的含量在30％至50％之间，100目的含量在5％至15％之间。根据本专利技术的一个实施例，颗粒材料还包括：固化材料；固化材料包括液体材料和固体材料之中的至少一种，固化材料在颗粒材料中的质量比例配置在0.2％至1.5％之间；其中，液体材料包括有机酸、无机酸、醇类、和酯类；固体材料包括PVA、CMC、PVP、MgO和羟乙基纤维素。根据本专利技术的一个实施例，固化材料在颗粒材料中的质量比例配置在0.3％至0.5％之间。根据本专利技术的一个实施例，颗粒材料适用于打印铸型质量在100kg以下的砂芯。根据本专利技术的一个实施例，颗粒材料适用于打印铸型质量在100kg至500kg之间的砂芯。根据本专利技术的一个实施例，颗粒材料适用于打印铸型质量在500kg至1000kg之间的砂芯。根据本专利技术的一个实施例，颗粒材料适用于打印铸型质量在1000kg以上的砂芯。根据本专利技术的一个实施例，硅砂包括：在颗粒材料中的质量比例配置在90％以上的SiO2、配置在1％以下的Fe2O3、和配置在3％以下的Al2O3；镁砂包括：在颗粒材料中的质量比例配置在95％以上的MgO、配置在3％以下的SiO2，和配置在0.5％以下的Fe2O3；铬铁矿砂包括：在颗粒材料中的质量比例配置在46％以上的Cr2O3、配置在29％以下的Fe2O3、和配置在3％以下的SiO2；宝珠砂包括：在颗粒材料中的质量比例配置在70％以上的Al2O3、配置在15％以下的SiO2、和配置在5％以下的Fe2O3；镁橄榄石砂包括：在颗粒材料中的质量比例配置在47％以上的MgO、配置在40％以下的SiO2、和配置在10％以下的Fe2O3。根据本专利技术的另一方面，提供了一种3D打印的铸造模型，铸造模型的材料包括上述颗粒材料，其中铸造模型至少包括铸型和砂芯的之一。根据本专利技术的一个实施例，铸造模型还包括粘结剂；粘结剂包括热塑性聚合物、可溶聚合物、蜡、合成树脂、天然树脂、糖、盐、无机交联剂、和MgCl2中的一种或多种的组合。根据本专利技术的一个实施例，粘结剂的粘度配置在4mPa.s至500mPa.s之间。根据本专利技术的一个实施例，粘结剂的粘度配置在5mPa.s至20mPa.s之间。根据本专利技术的一个实施例，粘结剂在铸造模型中的质量比例配置在0.2％至1.5％之间。本专利技术能够使3D打印的铸造模型具有良好的镶嵌性和孔隙互补性，满足了低粘度液体的渗透，从而能够有效提高3D打印的铸型和(或)砂芯的强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的向颗粒材料喷射粘结剂的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于3D打印的颗粒材料。根据本专利技术实施例的用于3D打印的颗粒材料：该颗粒材料包括硅砂、镁砂、铬铁矿砂、宝珠砂、和镁橄榄石砂之中的任意一种；颗粒材料的粒径范围在0.05mm至0.6mm之间，在粒径范围内包括粒度由小至大的第一粒度、第二粒度、第三粒度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述颗粒材料包括硅砂、镁砂、铬铁矿砂、宝珠砂、和镁橄榄石砂之中的任意一种；颗粒材料的粒径范围在0.05mm至0.6mm之间，在所述粒径范围内包括粒度由小至大的第一粒度、第二粒度、第三粒度、第四粒度和第五粒度，所述第一粒度至第五粒度均为30目、40目、50目、70目、100目、140目、200目、和270目的之一，且所述第一粒度和第五粒度分别为粒径范围的最小粒度和最大粒度；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：所述第一粒度的含量在5％以下，所述第二粒度的含量在2％至20％之间，所述第三粒度的含量在15％至60％之间，所述第四粒度的含量在20％至50％之间，所述第五粒度的含量在15％以下。

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述颗粒材料包括硅砂、镁砂、铬铁矿砂、宝珠砂、和镁橄榄石砂之中的任意一种；颗粒材料的粒径范围在0.05mm至0.6mm之间，在所述粒径范围内包括粒度由小至大的第一粒度、第二粒度、第三粒度、第四粒度和第五粒度，所述第一粒度至第五粒度均为30目、40目、50目、70目、100目、140目、200目、和270目的之一，且所述第一粒度和第五粒度分别为粒径范围的最小粒度和最大粒度；颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：所述第一粒度的含量在5％以下，所述第二粒度的含量在2％至20％之间，所述第三粒度的含量在15％至60％之间，所述第四粒度的含量在20％至50％之间，所述第五粒度的含量在15％以下。2.根据权利要求1所述的用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述粒径范围为0.05mm至0.2mm；所述第一粒度为70目、所述第二粒度为100目、所述第三粒度为140目、所述第四粒度为200目、所述第五粒度为270目；所述颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：70目的含量在5％以下，100目的含量在8％至20％之间，140目的含量在30％至60％之间，200目的含量在20％至35％之间，270目的含量在2％以下。3.根据权利要求1所述的用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述粒径范围为0.08mm至0.3mm；所述第一粒度为50目、所述第二粒度为70目、所述第三粒度为100目、所述第四粒度为140目、所述第五粒度为200目；所述颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：70目的含量在5％以下，100目的含量在8％至20％之间，140目的含量在30％至60％之间，200目的含量在20％至35％之间，270目的含量在2％以下。4.根据权利要求1所述的用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述粒径范围为0.1mm至0.4mm；所述第一粒度为40目、所述第二粒度为50目、所述第三粒度为70目、所述第四粒度为100目、所述第五粒度为140目；所述颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：40目的含量在0.8％以下，50目的含量在8％至15％之间，70目的含量在40％至60％之间，100目的含量在20％至35％之间，140目的含量在5％以下。5.根据权利要求1所述的用于3D打印的颗粒材料，其特征在于，所述粒径范围为0.15mm至0.6mm；所述第一粒度为30目、所述第二粒度为40目、所述第三粒度为50目、所述第四粒度为70目、所述第五粒度为100目；所述颗粒材料的粒度按以下质量比例配置：30目的含量在0.2％以下，40目的含量在2％至10％之间，50目的含量在15％至40％之间，70目的含量在30％至50％之间，100目的含量在5％至15％之间。6.根据权利要求1任一项所述的用于3D打印的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永斌，张景豫，
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