3D打印砂芯中冷铁的设置方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别涉一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法。
背景技术
现今3D打印技术在铸造行业使用广泛，特别适用于吨位较小、结构复杂的铸件，但是相对与传统铸造方法，3D打印技术也存在一些缺点，其中难以解决的问题之一是冷铁的放置，在铸造工艺设计中，冷铁设置较重要，基本所有铸件的工艺设计都要采用冷铁。
3D打印砂芯精度较高，但由于实际现场的冷铁因反复使用和加工粗糙的影响，冷铁的尺寸不精准，导致无法顺利嵌入至3D打印砂芯中，因此需要进一步加工或者修整3D打印砂芯，才可将冷铁嵌入至3D砂芯中，这样耗时耗力，严重影响3D打印砂芯的精度及浇注铸件的精度，最终影响铸件质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，综合考虑工艺设计过程中冷铁放置的可行性，提供几种冷铁的放置方法，包括配合间隙的设计、流涂过程堵塞问题的处理方法、薄壁类铸件的冷铁放置方法及容易出现冷铁脱落问题的处理方法，旨在解决3D打印砂芯冷铁放置难的问题，进一步体现3D打印砂芯的优势。
一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，包括以下步骤：
根据铸件的结构在3D打印砂芯上设计放置冷铁的位置，在放置冷铁的位置上设置冷铁腔，冷铁腔形状与冷铁匹配，冷铁腔与冷铁之间有间隙；在冷铁腔内嵌入冷铁。
在其中一个实施例中，冷铁采用圆柱形，当冷铁型号选用φ60mm*60mm和φ80mm*80mm时，冷铁腔与冷铁之间直径方向的间隙为2mm～3mm，长度方向间隙为3mm～4mm；当冷铁型号选用φ100mm*100mm和φ100mm*150mm时，冷铁腔与冷铁之间直径方向的间隙为4mm～5mm，长度方向间隙为5mm～6mm。通过预留冷铁腔与冷铁之间的间隙，可使冷铁顺利的嵌入冷铁腔内，间隙设计必须合理，间隙太小不起作用，间隙太大冷铁无法嵌入冷铁腔内，由于冷铁型号越大，尺寸偏差越大，因此间隙量随着冷铁尺寸的增加而增加。
在其中一个实施例中，在冷铁腔内嵌入冷铁步骤前，在冷铁腔内嵌入消失模工装，然后对3D打印砂芯进行流涂，取出消失模工装，将冷铁嵌入冷铁腔内。由于流涂过程中，涂料会流入冷铁腔内，导致冷铁腔尺寸减小，因此在对3D打印砂芯进行流涂操作前，采用消失模工装嵌入冷铁腔内，可有效防止涂料流入冷铁腔内，待流涂操作完成后，将消失模工装取出，再将冷铁嵌入冷铁腔内。
进一步地，消失模工装形状与冷铁腔匹配；消失模工装的材质采用消失模，这样可以重复使用。
进一步地，消失模工装与冷铁腔的间隙量为2mm～3mm；消失模工装的长度比冷铁的长度长15mm～20mm，这样方便流涂操作完成后将消失模工装取出。
在其中一个实施例中，3D打印砂芯用于铸造叶片类薄壁铸件时，3D打印砂芯的型腔厚度小于冷铁的长度，3D打印砂芯的型腔与冷铁腔连通，在远离3D打印砂芯的型腔的砂芯外表面设置冷铁放置槽，冷铁放置槽与冷铁腔连通，将冷铁通过冷铁放置槽嵌入至冷铁腔内，且使冷铁的一端面与3D打印砂芯的型腔壁平齐，再采用洛矿砂填充紧实冷铁放置槽。
进一步地，冷铁放置槽尺寸大于冷铁，便于将冷铁通过冷铁放置槽嵌入到冷铁腔内。
在其中一个实施例中，3D打印砂芯的设置冷铁的型腔面与水平面成锐角时，3D打印砂芯的型腔与冷铁腔连通，在远离3D打印砂芯的型腔的砂芯外表面设置冷铁放置槽，冷铁放置槽与冷铁腔连通，在冷铁的一端面固定设置防脱落工装，将冷铁通过冷铁放置槽嵌入至冷铁腔内，且使冷铁的远离防脱落工装端面与3D打印砂芯的型腔壁平齐，再采用洛矿砂填充紧实冷铁放置槽。当3D打印砂芯的设置冷铁的型腔面与水平面成锐角时，冷铁由于受到重力作用从冷铁腔内脱落，因此需要在冷铁的一端设置防脱落工装，再将冷铁通过冷铁放置槽嵌入至冷铁腔内的同时，将防脱落工装卡在冷铁放置槽内，并且使冷铁的远离防脱落工装端面与3D打印砂芯的型腔壁平齐，再采用洛矿砂填充紧实冷铁放置槽，待树脂砂完全固化后，冷铁镶嵌完成。
进一步地，防脱落工装的长度方向的尺寸大于冷铁的截面长度尺寸。
进一步地，防脱落工装采用方钢制成。
进一步地，冷铁与防脱落工装采用焊接方式固定连接。
本发明提供了上述几种3D打印砂芯中的冷铁放置方法，克服了许多工艺设计过程中，冷铁位置设计的局限，提高了冷铁放置的稳定性，为现场工人在3D打印砂芯刷涂以及冷铁放置方面节省了大量体力，大幅缩短了3D打印砂芯冷铁镶嵌的时间，为铸件整个生产周期节省时间。
附图说明
图1为冷铁腔与冷铁间隙示意图；
图2为消失模工装配合示意图；
图3为薄壁铸件3D打印砂芯示意图；
图4为设置冷铁的型腔面与水平面成锐角的示3D打印砂芯意图；
图5为冷铁与防脱落工装固定连接示意图。
10-3D打印砂芯；20-冷铁；30-冷铁腔；40-消失模工装；50-3D打印砂芯的型腔面；60-冷铁放置槽；70-防脱落工装。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合具体实施例并参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
实施例一：
本实施例提供一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，请参见图1所示，包括以下步骤：
根据铸件的结构在3D打印砂芯10上设计放置冷铁20的位置，在放置冷铁20的位置上设置冷铁腔30，冷铁腔30形状与冷铁20匹配，冷铁腔30与冷铁20之间有间隙；在冷铁腔30内嵌入冷铁20。
具体地，其中冷铁20采用圆柱形，当冷铁20型号选用φ60mm*60mm和φ80mm*80mm时，冷铁腔30与冷铁20之间直径方向的间隙为2mm～3mm，长度方向间隙为3mm～4mm；当冷铁20型号选用φ100mm*100mm和φ100mm*150mm时，冷铁腔30与冷铁20之间直径方向的间隙为4mm～5mm，长度方向间隙为5mm～6mm。通过预留冷铁腔30与冷铁20之间的间隙，可使冷铁20顺利的嵌入冷铁腔30内，间隙设计必须合理，间隙太小不起作用，间隙太大冷铁20无法嵌入冷铁腔30内，由于冷铁20型号也大，尺寸偏差越大，因此间隙量随着冷铁20尺寸的增加而增加。
实施例二：
当需要对3D打印砂芯面进行流涂操作并嵌入冷铁时，本实施例提供一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，请参见图2所示，包括以下步骤：
根据铸件的结构在3D打印砂芯10上设计放置冷铁20的位置，在放置冷铁20的位置上设置冷铁腔30，冷铁腔30形状与冷铁20匹配，冷铁腔30与冷铁20之间有间隙；在冷铁腔30内嵌入消失模工装40，然后对3D打印砂芯10进行流涂，取出消失模工装40，将冷铁20嵌入冷铁腔30内。其中消失模工装40形状与冷铁腔30匹配；消失模工装40的材质采用消失模，这样可以重复使用；且消失模工装40与冷铁腔30的间隙量为2mm～3mm；消失模工装40的长度比冷铁20的长度长15mm～20mm，这样方便流涂操作完成后将消失模工装40取出。由于流涂过程中，涂料会流入冷铁腔30内，导致冷铁腔30尺寸减小，因此在对3D打印砂芯10进行流涂操作前，采用消失模工装40嵌入冷铁腔30内，可有效防止涂料流入冷铁腔30内，待流涂操作完成后，将消失模工装40取出，再将冷铁20嵌入冷铁腔30内。
实施例三：
当3D打印砂芯用于铸造叶片类薄壁铸件时，本实施例提供一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，请参见图3所示，包括以下步骤：
根据铸件的结构在3D打印砂芯10上设计放置冷铁20的位置，在放置冷铁20的位置上设置冷铁腔30，3D打印砂芯10的型腔与冷铁腔30连通，冷铁腔30形状与冷铁20匹配，冷铁腔30与冷铁20之间有间隙；由于3D打印砂芯10的型腔厚度小于冷铁20的长度，冷铁20难以从3D打印砂芯的型腔面50嵌入冷铁腔30内，因此需要在远离3D打印砂芯10的型腔的砂芯外表面设置冷铁放置槽60，冷铁放置槽60与冷铁腔30连通，且冷铁放置槽60尺寸大于冷铁20，便于将冷铁20通过冷铁放置槽60嵌入到冷铁腔30内。然后将冷铁20通过冷铁放置槽60嵌入至冷铁腔30内，且使冷铁20的一端面与3D打印砂芯10的型腔壁平齐，再采用洛矿砂填充紧实冷铁放置槽60。
实施例四：
当3D打印砂芯的设置冷铁的型腔面与水平面成锐角时，本实施例提供一种3D打印砂芯中冷铁的设置方法，请参见图4和5所示，包括以下步骤：
根据铸件的结构在3D打印砂芯10上设计放置冷铁20的位置，在放置冷铁20的位置上设置冷铁腔30，3D打印砂芯10的型腔与冷铁腔30连通，冷铁腔30形状与冷铁20匹配，冷铁腔30与冷铁20之间有间隙；由于3D打印砂芯10的设置冷铁20的型腔面与水平面成锐角，冷铁20由于受到重力作用从冷铁腔30内脱落，因此在远离3D打印砂芯10的型腔的砂芯外表面设置冷铁放置槽60，冷铁放置槽60与冷铁腔30连通，且在冷铁20的一端面焊接固定连接采用方钢制成的防脱落工装70，其中防脱落工装70的长度方向的尺寸大于冷铁20的截面长度尺寸，将冷铁20通过冷铁放置槽60嵌入至冷铁腔30内的同时，将防脱落工装70卡在冷铁放置槽60内，并且使冷铁20的远离防脱落工装70端面与3D打印砂芯10的型腔壁平齐，再采用洛矿砂填充紧实冷铁放置槽60，待树脂砂完全固化后，冷铁20镶嵌完成。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
