[发明专利]一种砂型冷冻打印层间预冷装置

说明书

本发明公开了一种砂型冷冻打印层间预冷装置，包括铺砂装置，其中铺砂装置位于负压低温成形室的上方，其中所述铺砂装置包括若干个独立的铺砂槽、空心铺砂辊、冷却室、刮砂板和可开闭挡板；每个所述铺砂槽出料口处转动设有可开闭挡板，用于按需铺设低温预混砂，通过对空心铺砂辊和刮砂板提供冷量，在刮平和压实低温型砂过程中进一步冷却预混型砂。采用本装置进行砂型冷冻3D打印，预混型砂的低温温度精确可控，对实现砂型冷冻打印层间预冷具有重要意义。

技术领域

本发明属于涉及能够实现冷冻砂型高尺寸精度3D打印制造技术领域，一种砂型冷冻打印层间预冷装置。

背景技术

砂型3D打印技术是一种主要基于微滴喷射原理的快速成形技术。冷冻砂型3D打印采用水基溶液做砂型铸造用粘结剂，在低温环境下将预混砂逐层冰冻成固体以保持其形状，不同于其他3D打印技术在室温下或加热打印材料。冷冻砂型在高温熔体冲击下，自然溃散，浇注过程中无强烈刺激性气体产生。该方法不使用树脂，粘结剂主要成分是水，起到环保的作用，符合现代绿色制造的理念。

在微滴喷射纯水冷冻粘结型砂的过程中，铺砂工艺对设备的正常运行和铸件的成形质量有着重要的影响。如图1中，现在的砂型冷冻打印装置，包括真空上料装置（1），混砂装置（2），铺砂装置（3），阵列喷头（4），负压低温成形室（5），其中所述真空上料装置（1）位于所述铺砂装置（3）上方并与混砂装置（2）的进料口相连，铺砂装置（3）位于负压低温成形室（5）的上方；三维运动系统（7）位于所述负压低温成形室（5）的上方；阵列喷头（4）通过第一伺服电机滑动设置在所述三维运动系统（7）上，可实现在三自由度方向上的移动；阵列喷头（4）用于按需喷射纯水，凝固砂型；铺砂装置（3）通过第二伺服电机与所述三维运动系统（7）滑动连接。

传统铺砂装置使用普通铺砂辊或刮砂板很难保证预混砂温度控制在-40℃～-10℃的范围内，从而影响喷头打印的成形精度。并且预混干冰或液氮的低温型砂在铺砂过程中也存在平整度较差、致密度不均匀的问题，影响冷冻铸型的形状尺寸精度和铸件基础性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种砂型冷冻打印层间预冷装置，该装置主要解决低温预混砂在铺砂过程中平整度较差、致密度不均匀和层间预冷等问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种砂型冷冻打印层间预冷装置，包括铺砂装置，其中铺砂装置位于负压低温成形室的上方，其中所述铺砂装置包括若干个独立的铺砂槽、空心铺砂辊、冷却室、刮砂板和可开闭挡板；每个所述铺砂槽出料口处转动设有可开闭挡板，用于按需铺设低温预混砂。

本发明进一步改进在于：其中可开闭挡板位于铺砂槽的下方，在控制系统的控制下，通过打开和关闭可开闭挡板按需铺砂；刮砂板设置在可开闭挡板旁，用于将铺砂槽铺放出的型砂进行一次刮平；其中所述空心铺砂辊的内腔为中空状，刮砂板与冷却室相连接固定，其中所述空心铺砂辊位于所述冷却室内且一端通过连接杆与所述刮砂板连接固定；用于对型砂进行二次刮平和压力紧实。

本发明进一步改进在于：所述可开闭挡板的一端通过回程弹簧与所述铺砂槽连接固定。

本发明进一步改进在于：所述空心铺砂辊中可通入干冰或液氮，控制铺砂辊的表面温度在-40℃～-10℃。

本发明进一步改进在于：在冷却室的内腔可通入干冰或液氮。

本发明进一步改进在于：所述可开闭挡板满足预混型砂顺利从出砂口流出，可开闭挡板的倾角为60°，出砂口宽度为6 mm。

本发明进一步改进在于：所述可开闭挡板通过旋转销轴与螺旋驱动电机连接；或者通过旋转销轴与旋转气缸控制开闭角度按需铺砂。

本发明进一步改进在于：铺砂装置内安装有振动电机，防止预混型砂变形和粘结。