[发明专利]一种3D打印型芯的外部强化系统

说明书

技术领域

本发明应用于3D打印型芯铸造生产领域，具体涉及一种3D打印型芯的外部强化系统。

背景技术

随着3D打印技术的推广与应用，目前使用3D打印型芯进行铸造生产的方法已经在行业内逐渐流行，其铸造流程包括型芯打印、流涂烘干、砂芯组装及浇注，最终得到所需铸件。该技术不用使用模具制型，无需考虑传统工艺的起模和撤料问题，可实现各种复杂结构型芯的一次性高精度打印，增加了铸造工艺设计方法的灵活性，同时节约了模具制造成本，非常适合于试验件或小批量铸件的铸造；由于3D打印型芯打印的成本相对较高，为节约打印成本，同时缩短打印周期，我们希望尽量减少3D打印型芯的设计体积，但为了保证砂芯有足够强度抵抗铁水充型过程中的浮力，这就需要对砂芯外围进行强化。现有技术多数采用将组装完成的型芯放入钢制砂箱中，外围进行树脂砂填埋，以获得足够的外围强度，但这种方法往往难以找到匹配的砂箱，因而需要消耗大量的树脂砂用量，导致生产成本提高，无法满足多品种产品的生产需要。比如公开号为CN103658527A的专利文献，公开了一种冰箱冷藏箱吸塑模模具铸件的真空密封造型方法，其采用树脂砂，导致型芯强度不够，容易变形。因此如何设计一种既能减少成本又能强化型芯的系统成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种3D打印型芯的外部强化系统，该系统使用干砂替代了树脂砂，同时能提高3D打印型芯的外部强度，且所用干砂可循环使用，生产成本大大降低，满足多品种铸件的生产过程需求。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种3D打印型芯的外部强化系统，包括：双层砂箱，所述双层砂箱包括：内箱、底板、垫块、外箱和顶板，其中，所述内箱为半封闭箱体，由1个下箱板和4个侧箱板连接形成，所述下箱板和侧箱板表面均设有排气槽，其外围设有砂网；所述底板位于所述内箱底部，所述底板上设有多个与所述下箱板排气槽错位的抽气孔；所述垫块位于所述底板上，且其顶面与所述内箱底面连接，用于承载内箱；所述外箱是由4个侧箱板连接形成的外围箱体，用于嵌套在所述内箱上，其外部设有横向加强筋和纵向加强筋； 所述顶板位于所述砂箱顶部，用于密封所述内箱与外箱；负压系统，所述负压系统包括：抽气接头、电控调节阀、连接管道、净化槽和真空泵，其中，所述抽气接头固定设置于所述净化槽的侧壁上，其一端贯穿所述净化槽的侧壁并延伸进入净化槽中，另一端与所述内箱底板上的抽气孔连通，所述电控调节阀设于所述抽气接头与所述抽气孔之间，用于监测所述砂箱内气压，并调节控制气压值，所述连接管道一端与所述净化槽相连接，另一端与所述真空泵连接，用于排气，所述真空泵位于系统末端，用于抽取所述砂箱内的气体；阻气薄膜，所述阻气薄膜包括覆在砂箱顶部和3D型芯外围的塑料薄膜，用于阻隔外界气体及型芯内气体进入砂箱，使砂箱内部形成封闭状态，当负压系统运行时形成负压状态。

发明人发现，根据本发明实施例的该系统，使用干砂替代树脂砂，提高3D打印型芯的外部强度，使之足以抵抗铁水浮力，且所用干砂可循环使用，生产成本大大降低；此外双层砂箱可按照最大产品的铸型轮廓尺寸制作，可满足多品种铸件的生产过程需要；同时由于树脂砂用量大大减少，浇注过程铸型发气量减小，铸件的气孔类缺陷明显改善。

根据本发明的实施例，所述净化槽为水槽，用于将气体粉尘混合物分离，沉淀净化所述负压系统抽出的气体；所述净化槽还包括排出口，其位于所述净化槽的底部，通过将气体粉尘混合物分离的沉淀排出。

根据本发明的实施例，所述内箱和外箱均为焊接形成，所述垫块与底板，内箱与垫块，外箱与底板，顶板与内箱、外箱的连接均为焊接，优选的，为无缝满焊，用于保证其整体的密封性。

根据本发明的实施例，所述内箱的下箱板和侧箱板为20mm厚钢板，每个钢板30%的面积设置排气槽，所述砂网为钢丝材质，其孔径小于40目砂粒直径，铆接在所述排气槽外围。

根据本发明的实施例，所述底板为厚度为80mm的方形钢板，其长宽尺寸比所述内箱各大出160mm，钢板中心均布多个抽气孔，优选为3个，抽气孔内车有螺纹，用于对接所述负压系统抽气接头；所述垫块为高80mm的方形钢板。

根据本发明的实施例，所述外箱为20mm厚钢板，其轮廓尺寸与所述底板相同，且其外部两侧还对称设有4个吊把。

根据本发明的实施例，所述顶板为厚度20mm的环形钢板，其内环大小与内箱相同，其外环大小与外箱相同。

根据本发明的实施例，所述抽气接头上车有与抽气孔配套的螺纹，可旋入所述抽气孔。