【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铸造，尤其涉及一种大型铸钢件3d打印砂型浇注系统及造型方法。
技术介绍
1、大型铸钢件的制造业是国家装备制造的基础行业，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要标志。大型铸钢件广泛应用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备以及装备制造业，其制造直接关系到国家重点工程项目的质量、安全及进度，对于国计民生具有重要的意义。而浇注系统是大型铸钢件铸造工艺设计中的一个重要组成部分。浇注系统是砂型中引导液态金属进入型腔的通道。浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇口组成，浇注系统直接影响到大型铸钢件的质量和成品率。
2、传统铸造方式主要采用耐火砖或陶瓷砖管作为浇注系统，其具有耐火度高、质量轻、含气量少等优点，通常用于砂型铸造。
3、砂型3d打印技术作为一种新兴的制造技术，以数字化设计为基础，通过逐层打印的方式构建砂型，具有独特的优势，该技术不仅能够缩短生产周期、降低成本，还能提高铸件的精度和质量。对于中小型铸件，尺寸和吨位小，浇注时间短，浇注系统受高温钢水侵蚀时间短，浇注系统采用砂型浇道即可满足制造要求，目前中小型铸钢件(净重20吨以下)已基本能实现全流程智能铸造。
4、但净重20吨以上的大型铸钢件由于尺寸和吨位大，浇注系统长时间受高温钢水侵蚀，仍采用3d打印砂型浇注系统极易出现型砂脱落、卷入铸件的情况，形成铸造缺陷。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种大型铸钢件3d打印砂型浇注系统及造型方法，用以解决现有造型方法制备的砂
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种大型铸钢件3d打印砂型浇注系统的造型方法，包括如下步骤：
3、步骤1、建立砂型的三维模型：建立预留出浇注系统内浇道的位置及陶瓷砖管预留间隙的整体砂型的三维模型；
4、步骤2、将整体砂型的三维模型导入3d打印机，进行3d打印、清砂、施涂、烘干、组型；
5、步骤3、将陶瓷砖管外表面涂抹800℃以上高温粉化的耐高温环氧树脂胶，并卧置于砂型预留的内浇道位置，常温下24小时耐高温环氧树脂胶完全固化；
6、步骤4、造型：将步骤3中卧置于砂型内的陶瓷砖管引出，并依次连接砂型外部的横浇道和直浇道，形成整个浇注系统；
7、步骤5、浇注：将精炼后的钢水用精炼底漏包依次通过直浇道、横浇道、内浇道浇注，浇注完成后向冒口内撒入覆盖剂；
8、步骤6、打箱清理：冒口根部温度降到300℃以下时打箱清理；
9、步骤7、精整探伤，打磨铸件表面至符合探伤的粗糙度，进行超声波探伤。
10、进一步地，所述造型方法在建立砂型的三维模型之前还包括如下步骤：
11、s1、利用三维软件建立铸件的三维模型，设计铸造工艺，结合铸造工艺设计原则和铸件特点，设计冒口位置及尺寸，确定铸件钢水重量；
12、s2、设计浇注系统：根据铸件钢水重量和铸件钢水充型时的上升速度，设置包孔尺寸；根据包孔总截面积：直浇道总截面积：横浇道总截面积：内水口总截面积的比例关系，确定浇注系统直浇道、横浇道、内浇道尺寸。
13、具体地，步骤s1中所述冒口尺寸采用模数法确定，其中铸件模数m铸＝铸件体积/铸件表面积，冒口模数m冒＝km铸，其中k为安全系数，其数值范围为1-1.25，m铸、m冒单位为cm，铸件体积单位为cm3，铸件表面积单位为cm2。
14、优选地，步骤s2中所述包孔总截面积：直浇道总截面积：横浇道总截面积：内水口总截面积＝1:(1.8～2):(1.8～2):(2.0～2.5)。
15、需要说明的是，步骤4中所述浇注系统形成后，用呋喃树脂石英砂填满砂型周围。
16、示例性地，步骤5中所述覆盖剂为碳化稻壳。
17、另一方面，本专利技术实施例还提供了一种大型铸钢件3d打印砂型浇注系统，采用所述的造型方法制备。
18、具体地，所述浇注系统包括直浇道、横浇道和内浇道；所述直浇道、横浇道位于3d打印砂型外部，与位于砂型内部的内浇道相连；所述内浇道与砂型之间存在间隙，所述间隙填充满耐高温环氧树脂胶。
19、优选地，所述内浇道材料为陶瓷砖管。
20、进一步地，所述3d打印砂型与内浇道之间的间隙为0.8-1.2mm。
21、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
22、1、本专利技术20吨以上大型铸钢件3d打印砂型浇注系统的造型方法，在砂型三维模型建立时预留出浇注系统内浇道的位置，并在整体砂型制造完成后，采用陶瓷砖管作为内浇道卧置于砂型预留位置，极大提高了浇注系统耐高温、耐侵蚀性，避免了浇注系统由于浇注过程时间长造成的型砂脱落、卷入铸件的问题，满足大型铸钢件长时间浇注的使用要求。
23、2、本专利技术通过在将陶瓷砖管卧置于砂型预留位置之前将耐高温环氧树脂胶涂抹在陶瓷砖管外表面，填满陶瓷砖管与砂型的间隙；有效避免了浇注过程中受高温钢水压力而使陶瓷砖管破碎卷入铸件的问题，确保铸件整体质量好、探伤合格率高。
24、3、本专利技术针对陶瓷砖管及耐高温环氧树脂胶高温粉化的特点，在设计砂型三维模型同时预留浇注系统位置并设计预留合理间隙，确保陶瓷砖管按照设计的浇道位置和尺寸布置在3d打印砂型内部，以及浇注过程中不会破碎。
25、4、采用本专利技术的大型铸钢件3d打印砂型浇注系统造型方法制备得到的净重超过30吨的大型铸钢垫铁生产出的铸件整体质量好，探伤一次合格，未发现因浇注系统破坏导致铸件内部存在缺陷的情况，探伤结果单个面积缺陷小于40cm2/1000cm2，累计面积缺陷小于300cm2/1000cm2。
26、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种大型铸钢件3D打印砂型浇注系统的造型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，在建立砂型的三维模型之前，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，步骤S1中所述冒口尺寸采用模数法确定：铸件模数M铸＝铸件体积/铸件表面积，冒口模数M冒＝kM铸，其中k为安全系数，其数值范围为1-1.25，M铸、M冒单位为cm，铸件体积单位为cm3，铸件表面积单位为cm2。
4.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，步骤S2中所述包孔总截面积：直浇道总截面积：横浇道总截面积：内水口总截面积＝1:(1.8～2):(1.8～2):(2.0～2.5)。
5.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，步骤4中所述浇注系统形成后，用呋喃树脂石英砂填满砂型周围。
6.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，步骤5中所述覆盖剂为碳化稻壳。
7.一种大型铸钢件3D打印砂型浇注系统，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的造型方法制备。
8.根据权利要求7所述的
9.根据权利要求8所述的浇注系统，其特征在于，所述内浇道材料为陶瓷砖管。
10.根据权利要求8所述的浇注系统，其特征在于，所述3D打印砂型与内浇道之间的间隙为0.8-1.2mm。
...【技术特征摘要】
1.一种大型铸钢件3d打印砂型浇注系统的造型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的造型方法，其特征在于，在建立砂型的三维模型之前，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，步骤s1中所述冒口尺寸采用模数法确定：铸件模数m铸＝铸件体积/铸件表面积，冒口模数m冒＝km铸，其中k为安全系数，其数值范围为1-1.25，m铸、m冒单位为cm，铸件体积单位为cm3，铸件表面积单位为cm2。
4.根据权利要求2所述的造型方法，其特征在于，步骤s2中所述包孔总截面积：直浇道总截面积：横浇道总截面积：内水口总截面积＝1:(1.8～2):(1.8～2):(2.0～2.5)。
5.根据权利要求1所述的造型方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，廖琼，许诺，王莉，杜延强，胡志强，
申请(专利权)人：天津重型装备工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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