基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法技术

本发明专利技术公开基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，具体为：S1，对铸件铸造工艺进行仿真优化；S2，完成浇注系统蜡模压制；S3，完成铸件蜡模打印；S4，按照铸件工艺进行浇注系统蜡模及铸件蜡模组树、清洗；S5，进行蜡模模组面层沾浆及淋砂；S6，使用S5工艺进行第2层沾浆及淋砂；S7，对蜡模窄槽部位使用宝珠砂进行填砂；S8，在真空状态下对蜡模窄槽部位灌浆；S9，进行第3层沾浆及淋砂；S10，进行第4～7层沾浆及淋砂；S11，封浆，使用S10浆料沾浆，不淋砂；S12，进行脱蜡、焙烧完成制壳。该方法解决了在生产及浇注时，陶瓷型芯易断裂，造成陶瓷型芯报废、陶瓷型芯移位及铸件穿皮的缺陷问题。陶瓷型芯移位及铸件穿皮的缺陷问题。陶瓷型芯移位及铸件穿皮的缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法


[0001]本专利技术属于精密铸造
，主要涉及一种基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法。

技术介绍

[0002]随着新型燃气轮机功率和性能的大幅度提升，其热端部件火焰筒铸件的高温性能不断提高，铸件结构也越来越复杂，多为水滴型窄槽异型结构，壁厚较薄，最小壁厚仅1～2mm，此类铸件多采用熔模精密铸造方法生产，对于复杂的水滴型窄槽异型环类铸件，通常的方法是先设计生产制造陶瓷型芯，再压蜡、组树、制壳形成铸件用模壳。然而，因铸件窄槽开口尺寸仅有2mm，内部水滴型最小宽度4mm，深度10mm左右，在生产陶瓷型芯、压蜡、模壳焙烧、浇注时，陶瓷型芯易从2mm处断裂，造成陶瓷型芯报废、陶瓷型芯移位、铸件穿皮等缺陷。且此类异型铸件生产，陶瓷型芯及铸件均易产生变形，为了满足铸件设计尺寸要求，需多次试制并修改陶瓷型芯及蜡模模具结构及尺寸，铸件开发周期很长，无法满足铸件产品快速、高精度开发要求。
[0003]检索专利《一种具有狭小内腔铸件的熔模铸造方法》(专利号：ZL202011062158.3)是对铸件蜡模进行涂挂、撒砂，完成面层型壳以及2
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5层背层型壳后，对狭小内腔用填充砂进行填充并捣实，之后再进行外部型壳制作完成整体制壳，该方法使用湿砂对内腔进行填充，填充时内腔开口为5～15mm，且内腔为两端开口型，更容易填砂；检索专利《一种预防熔模铸造内漏的中封填砂工艺》(专利号：ZL201711410289.4)是在蜡模第四层制壳时采用硅溶胶、莫来粉浆料，只涂挂浆料不撒砂，干燥后孔内填砂，并将孔口封死后续层次均采用硅溶胶、莫来粉浆料直到制壳完成，所描述的铸件盲孔、沟槽开口从其工艺方案分析均在5mm以上，其专利技术明确写出如果在面层、第二层或第三层采用中封填砂工艺，会导致型壳强度低，导致型壳在浇注时不能承受钢水压力，型壳破裂出现内漏或漏壳缺陷，第二层采用填砂工艺内漏率高达70％；检索文献“窄流道封闭式叶轮的制壳工艺”(《特种铸造及有色合金》2006年第26卷第12期)制壳工艺是涂挂3层面层后灌干砂提高成品率，叶轮内腔小端开口尺寸4.5mm；检索文献“一款复杂窄流道不锈钢导叶的精铸工艺研究”(《铸造技术》2021年第42卷第8期)是对沾浆敷砂困难，缝隙小，砂子进入困难的内腔灌浆时采用化学硬化的原理提高现有模壳的强度方法完成模壳制备；检索文献“复杂型腔结构钛合金精铸件型壳工艺研究”(《材料开发与应用》2014年第29卷第4期)窄槽采用多次背层浆料不进行撒砂操作的工艺完成模壳制备。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，解决了在生产陶瓷型芯、压蜡、模壳焙烧、浇注时，陶瓷型芯易断裂，造成陶瓷型芯报废、陶瓷型芯移位及铸件穿皮的缺陷问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，具
体步骤包含以下操作：
[0006]步骤1，根据铸件结构、要求及材质设计铸件铸造工艺，并使用Procast铸造仿真模拟软件对铸件铸造工艺进行仿真优化；
[0007]步骤2，根据铸件铸造工艺，设计制造铸件浇注系统模具，并完成浇注系统蜡模压制；
[0008]步骤3，完成铸件蜡模打印；
[0009]步骤4，按照铸件工艺进行浇注系统蜡模及铸件蜡模组树、清洗；
[0010]步骤5，进行蜡模模组面层沾浆及淋砂；
[0011]步骤6，使用步骤5工艺进行第2层沾浆及淋砂；
[0012]步骤7，对蜡模窄槽部位使用宝珠砂(200目)进行填砂，并在填充时进行微震以保证内腔紧实；
[0013]步骤8，在真空状态下对蜡模窄槽部位进行2～3次灌浆，每次间隔2分钟，灌浆时需进行微震；
[0014]步骤9，进行第3层沾浆及淋砂；
[0015]步骤10，进行第4～7层沾浆及淋砂；
[0016]步骤11，进行封浆，使用步骤10浆料沾浆，不淋砂；
[0017]步骤12，进行脱蜡、焙烧完成制壳。
[0018]本专利技术的特征还在于，
[0019]步骤3中，使用的是高精度蜡型3D打印机，所述蜡模3D打印机使用的原材料为100％真蜡，打印表面光洁度高，打印后无需进行浸蜡可直接使用。
[0020]步骤5中，蜡模模组面层沾浆用的面层浆料由锆英粉及硅溶胶组成，其中锆英粉和硅溶胶粉液比为3.1～3.4:1，浆料中的锆英粉粒径大小为280～320目；浆料粘度为36秒(4#流杯检测)；淋砂使用80～120目锆英砂。
[0021]步骤8中，浆料由锆英粉及硅溶胶组成，其中锆英粉和硅溶胶粉液比为2.0～2.3:1，浆料中的锆英粉粒径大小为280～320目；浆料粘度为20秒(4#流杯检测)。
[0022]步骤9中，第3层沾浆使用的浆料由上店粉及硅溶胶组成，其中上店粉(200～240目)和硅溶胶粉液比为2.2～2.4:1，浆料中的上店粉的粒径大小为200～240目；浆料粘度为23秒(4#流杯检测)；淋砂使用30～60目上店砂。
[0023]步骤10中，第4～7层沾浆使用的浆料由上店粉及硅溶胶组成，其中上店粉和硅溶胶粉液比为1.8～2.0:1，浆料中的上店粉的粒径大小为200～240目；浆料粘度为17秒(4#流杯检测)；淋砂使用16～30目上店砂。
[0024]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术方法提供的水滴型窄槽异型铸件模壳制备方法，使用高精度3D打印完成了蜡模成型，使用宝珠砂填砂真空灌浆工艺完成了水滴型窄槽制壳，模壳强度与陶芯强度相当，解决熔模铸造铸件模壳生产过程中因铸件有水滴型或漏斗型窄槽等需使用陶瓷型芯制壳，在生产陶瓷型芯、压蜡、模壳焙烧、浇注时，陶瓷型芯易断裂，造成陶瓷型芯报废、陶瓷型芯移位、铸件穿皮缺陷且铸件开发周期长的问题。进而，节约了生产成本，提高了铸件成品率且大大缩短了产品开发的周期。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例1中进气环铸件结构示意图；
[0026]图2是图1中A
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A界面的结构示意图。
[0027]图中，1.某燃气轮机火焰筒进气环铸件。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0029]本专利技术提供一种基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，具体步骤包含以下操作：
[0030]步骤1，根据铸件结构、要求及材质设计铸件铸造工艺，并使用Procast铸造仿真模拟软件对铸件铸造工艺进行仿真优化；
[0031]步骤2，根据铸件铸造工艺，设计制造铸件浇注系统模具，并完成浇注系统蜡模压制；
[0032]步骤3，使用高精度蜡型3D打印机(高精度蜡型3D打印机型号为ProJet MJP2500W)完成铸件蜡模打印，此蜡模3D打印使用原材料为100％真蜡，打印表面光洁度高，打印后无需进行浸蜡可直接使用；
[0033]步骤4，按照铸件工艺进行浇注系统蜡模及铸件蜡模组树、清洗；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，其特征在于，具体步骤包含以下操作：步骤1，根据铸件结构、要求及材质设计铸件铸造工艺，并使用Procast铸造仿真模拟软件对铸件铸造工艺进行仿真优化；步骤2，根据铸件铸造工艺，设计制造铸件浇注系统模具，并完成浇注系统蜡模压制；步骤3，完成铸件蜡模打印；步骤4，按照铸件工艺进行浇注系统蜡模及铸件蜡模组树、清洗；步骤5，进行蜡模模组面层沾浆及淋砂；步骤6，使用步骤5工艺进行第2层沾浆及淋砂；步骤7，对蜡模窄槽部位使用宝珠砂进行填砂；步骤8，在真空状态下对蜡模窄槽部位进行2～3次灌浆；步骤9，进行第3层沾浆及淋砂；步骤10，进行第4～7层沾浆及淋砂；步骤11，进行封浆，使用步骤10浆料沾浆，不淋砂；步骤12，进行脱蜡、焙烧完成制壳。2.根据权利要求1所述的基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，其特征在于，步骤3中，使用的是高精度蜡型3D打印机，所述蜡模3D打印机使用的原材料为100％真蜡。3.根据权利要求1所述的基于3D打印蜡模水滴型窄槽铸件模壳制备方法，其特征在于，步骤5中，蜡模模组面层沾...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩红涛，张怀章，杨国超，李丰，马永健，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：