一种3D打印砂型铸造预埋冷铁的方法
技术领域
本发明描述的是一种3D打印砂型铸造，铸造顶面预埋冷铁的方法，适用于3D砂型铸造过程中冷铁的固定。
背景技术
在铸造工艺设计时大部分铸件需要设计冒口和冷铁用以控制金属液凝固顺序，来减小或转移铸件内部的缩孔、缩松等缺陷。
由于现有的3D打印砂型铸造技术的限制，在3D打印砂型过程中打印不能放置冷铁，在3D打印砂型铸造工艺设计时，需要在砂型对应的冷铁位置处，设计冷铁孔。砂型打印完成后，将冷铁粘接在对应孔的位置。因此经常存在的问题，合箱完成后，型腔顶面有冷铁时，冷铁受重力作用存在掉落至型腔内部的风险，冷铁掉入型腔后，铸件报废；通用的冷铁由于多次使用，部分冷铁尺寸存在约±1至±3mm的尺寸误差，故冷铁存在下不进去，导致现场的操作难度大，或者下进去后间隙过大，铸件皮缝大，呛气孔风险增大，铸件质量差；为解决此类问题，部分3D打印砂型铸造工艺设计时采用新制加工台阶冷铁，这种方式解决了冷铁尺寸精度和冷铁掉落的问题，但是大幅度提高了铸件生产成本。
发明内容
本发明目的是设计了一种3D打印砂型冷铁预埋的方法，解决冷铁精度或冷铁掉落问题，操作简单，降低生产成本和劳动强度，提高打印铸件质量。
一种3D打印砂型铸造工艺冷铁预埋的方法，具体步骤为：
第一步：3D打印砂型铸造工艺设计时，在砂型对应冷铁位置，延冷铁最大轮廓外10mm-50mm的范围内掏空，将砂型冷铁附近设计为掏空砂型，掏空砂型上形成一定的掏空结构；
第二步：在掏空结构的凹槽内根据冷铁需要数量对应设置一定数量的高度5-10mm的冷铁定位，冷铁定位延周设置3-5mm间隙，以便于冷铁放置在工艺设计的正确位置上；
第三步：在掏空结构的凹槽延周设置2-10°的反斜度，防止翻型、组型后在重力影响下，冷铁和树脂砂掉落至型腔；
第四步：组型时，根据冷铁定位，将每个冷铁放置在对应的工艺设计位置；
第五步：冷铁延周掏空部位，根据周围基准面，填树脂砂至掏空前形状，待树脂砂经过5-10分钟硬化后可以翻转砂型继续组型。
作为本发明的进一步限定，为了降低高冷铁精度导致的加工成本增加，所述的冷铁精度可以大幅度低于目前所要求的冷铁尺寸精度。
本发明提供的方法简单有效的解决了3D打印砂型铸造过程中铸件顶面冷铁掉落型腔的问题，降低了对冷铁尺寸精度的要求，提高了铸件冷铁面质量，并实现冷铁在3D打印砂型上多次重复使用，大幅度降低了3D打印砂型铸造生产铸件的成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1：某汽缸仿真模拟后顶面冷铁布置图
图2：某汽缸顶面传统3D打印砂型图
图3：某汽缸顶面传统3D打印砂型剖面图(未放置冷铁)
图4：某汽缸顶面传统3D打印砂型剖面图(放置冷铁)
图5：本发明的某汽缸顶面对应的3D打印砂型图
图6：本发明的某汽缸顶面对应的3D打印砂型剖面图(未放置冷铁)
图7：本发明的某汽缸顶面对应的3D打印砂型剖面图(放置冷铁)
其中，1-铸件；2-冷铁1；3-冷铁2；4-砂型；5-冷铁孔；6-掏空结构的砂型；7-掏空结构；8-掏空结构中的反斜度；9-冷铁定位；10-树脂砂区域。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明。
一种汽缸铸件，根据铸造仿真模拟结果，如图1是汽缸仿真模拟后顶面冷铁布置图，铸件(1)顶面需要放置冷铁1(2)和冷铁2(3)用以控制金属液凝固过程，保证铸件内部质量。
根据模拟结果设计3D打印砂型铸造工艺顶面砂型，图2为汽缸顶部传统3D打印砂型图，图3是汽缸顶部传统3D打印砂型剖面图，砂型(4)上显示设置有冷铁孔(5)，未放置冷铁。
传统的冷铁布置如图4所示，砂型(4)组型时将冷铁1(2)和冷铁2(3)粘接在图中对应位置，组型时砂型开口朝下，由于粘接硬化需要2-4个小时，并且粘接力有限，同时冷铁自身重力大，组型后受到重力作用，冷铁掉落在型腔风险极大。
本发明3D打印汽缸砂型铸造预埋冷铁的具体工艺步骤如下：
3D打印砂型铸造工艺设计时，在砂型对应冷铁位置，延冷铁最大轮廓外15mm以内的范围内掏空，形成掏空砂型(6)，掏空砂型(6)上形成一定的掏空结构(7)；
进一步，需要预埋2个冷铁，在掏空结构(7)的凹槽内设置2个高度5mm冷铁定位(9)，冷铁定位(9)延周设置3mm间隙；
进一步，在掏空结构(7)的凹槽延周设置5度的反斜度，所设计的汽缸顶面3D打印砂型图如图5、图6所示；
从图6砂型剖面图中可以看到，在掏空结构(7)的凹槽内设置冷铁定位(9)，冷铁定位(9)延周设置间隙，在掏空结构的凹槽延周设置反斜度(8)；
进一步，组型时，根据冷铁定(9)位放置对应冷铁1(2)和冷铁2(3)；
进一步，在冷铁延周掏空部位填树脂砂至掏空前形状，形成填树脂砂区域(10)；
进一步，待树脂砂硬化10分钟后可以翻转砂型继续组型。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
