基于3D打印技术的重卡自动变速器壳体铸件的快速开发

以重卡自动变速箱壳体铸件为实例,通过MAGMA铸造模拟软件、3D砂型打印、组芯以及砂型重力铸造技术等手段,实现了重卡自动变速箱壳体铸件的快速开发,最终确定了3D打印砂型+组芯+重力浇注的新工艺。     

铸钢件3D打印砂型芯用水基涂料的开发与应用

根据3D打印砂型芯的特点,研究了悬浮剂及粘结剂对3D打印砂型芯用水基流涂涂料流变性的影响,并优化最佳配比。试验了涂层烘干温度对砂型强度的影响,确定最佳烘干温度。通过应用验证,流涂涂层均匀光滑,提高了铸件的表面光洁度。     

3D打印技术在中间车钩铸造质量改进中的应用

中间车钩原铸造工艺采用酯硬化水玻璃砂生产的坭芯易导致铸件内腔皱纹缺陷超标。为了解决此问题,采用了3D打印技术制作覆膜砂坭芯的新工艺。结果表明,使用3D打印的覆膜砂坭芯后,车钩体内腔表面质量得到显著改善,解决了车钩内腔皱纹超标的问题,铸件质量符合JIS-G0588标准规定。     

基于砂型（芯）3D打印的阀门生产工艺实践

以阀门整体砂型(芯)为例,分别从打印设备、工艺制定、质量评定等环节阐述了3D打印在企业生产应用现状,介绍了砂型3D打印在阀门砂型铸造中的应用。结果表明,3D砂型(芯)表面光洁,模型存在阶梯效应,砂型强度满足生产需求。运用3DP技术结合铸造工艺,生产了材质为Z3CN20-09M,6J300核级截止阀,铸件尺寸精度和表面质量良好,经RT、PT检测均合格,验证了工艺的可行性。     

3D打印的气缸盖砂芯

介绍了3D打印的某型柴油机气缸盖铸件砂芯的设计。采用3D打印的砂芯,替代传统的组芯方式,将关键砂芯做成1个整芯。有效避免了铸件因多个砂芯配合的累积误差导致的尺寸不合格,同时降低浇注过程中砂芯晃动导致呛火的概率。     

3D打印技术在气缸盖铸件生产上的应用

介绍了气缸盖的铸件结构及技术要求,并对铸件结构及工艺性进行分析,采取了以下铸造工艺:(1)采用开放式浇注系统,阻流截面位于直浇道底部;(2)利用3D打印技术,打印3块砂芯,#1芯主要做出浇注系统,#2芯将进气道芯、排气道芯、下水腔芯、上水腔芯、后水腔芯等合并为一个3D打印砂芯,#3芯主要做出铸件顶部结构及型腔出气结构,这样可以避免下芯工序,使操作简化;(3)原砂粒度为50/100目,采用高渗透性Al-Si系涂料打底,局部易出现脉纹的地方补刷水基锆英粉涂料。生产结果显示:按照上述工艺生产的铸件外观良好,尺寸精度达到CT9级,符合技术要求。     

铸造3D打印砂型表面粘附问题评估与分析

3D打印方式生产的砂型/芯表面有一层粘附层,严重影响砂型3D打印技术在复杂结构砂型生产领域的应用以及砂型/芯的尺寸精度。通过含缝"8"字抗拉试块对表面粘附层不同层厚位置的强度进行评估,测定粘附层的厚度约为0.4 mm。对3D打印砂型/芯表面粘附层进行系统分析认为:3D打印用树脂较传统生产用树脂黏度低,在砂粒间隙容易扩展流动,喷射形成的卫星滴运动及喷头堵塞形成的雾化喷射导致产生表面粘附层。因此,建议选择合理黏度的树脂粘结剂,不要增加树脂的用量,使用三筛砂或四筛砂减小砂粒间隙,减少型砂中的极小颗粒。对于已经形成粘附层的砂型/芯,通过加热和对砂型芯施加整体震动有利于去除表面粘附层。     

3D打印技术在多级泵铸件中的应用研究

以多级泵整体砂芯为例,分别从制芯、合箱和模具存储环节分析了传统手工制芯工艺现状,介绍了喷墨3D打印机在多级泵砂型铸造中的应用。结果表明,与传统的手工制芯相比,3D打印砂芯表面光洁,均匀一致,外观质量好,无明显缺陷,强度能够满足生产需求;通过1∶1设计的砂芯比例验证了铸件流道尺寸,铸件流道表面质量明显比手工芯好,无劈缝、流痕、砂眼、结疤、缺肉等铸造缺陷。3D砂型打印减少制造环节,节约时间和原材料,提高铸件的尺寸精度和表面质量,降低了复杂结构产品的生产难度。     

基于砂型3D打印技术的气缸体快速铸造工艺开发

运用MAGMA数值模拟软件和采用3D打印砂型芯快速铸造技术,对某型发动机气缸体工艺设计方案进行仿真分析和优化工艺设计。采用3D打印技术进行砂型、砂芯的快速制造,大大减少了型芯数量,提高了铸件尺寸精度,缩短了开发周期。     

3D打印技术在金属铸造领域的研究现状与展望

综述了3D打印在快速熔模铸造、砂型铸造等金属铸造领域的研究现状及发展前景。3D打印技术应用于快速熔模铸造的研究中,多采用3D打印制造的原型替代传统的蜡模作为熔模,表面涂覆浆料,经过焙烧制得型壳,再进行铸件浇注成型;结合3D打印技术的砂型铸造可用于复杂结构的砂型(芯)的制造,其零部件尺寸精度较传统砂型铸造尺寸精度高,且具有高效率和低成本的显著优点。最后重点分析了国内外3D打印发展的现状,提出我国3D打印技术产业现阶段应重点突破高性能原材料、核心零部件与工艺软件的瓶颈,提升我国增材制造产业的核心竞争力。     

3D打印技术在叶片精铸上的应用

详细阐述了基于3D打印技术精密铸造叶片的铸造工艺方法:(1)将型芯切分为4块砂芯,最底层芯为浇道芯,第2层芯为下部叶柄,第3层芯为叶片芯,最上层芯包含上部叶柄及补缩冒口,切分时将叶片结构全部放置于叶片芯中;(2)整个叶片结构的补贴设计为0.8 mm,涂料的涂层厚度控制在0.3 mm内,流涂后将砂芯放置在低温烘干窑中烘干24h;(3)根据型芯序号将型芯组好,并用卡箱螺杆将芯组卡紧固定。生产结果显示:3D打印的型芯精度高,砂型表面质量好,工艺设计不再受产品结构限制,不仅简化了工艺设计难度,铸件的补贴量也比传统铸造大幅度减少。     

3D打印塑胶芯盒在铁路铸钢件中的应用

采用SLS、SLA、FDM及机加工4种工艺,选取了尼龙、光敏树脂、PLA及ABS等4种材质,制备了4种材质的铁路货车侧架字码,并进行了小批量制芯试验,以验证3D打印塑胶芯盒在铁路铸钢件中应用的适用性。结果表明,4种材质芯盒的强度、耐磨性能等满足铸造砂芯生产的要求,3D打印光敏树脂芯盒尺寸精度及表面粗糙度较高,具有加工效率高、制件精度高、成本低、便于修模及结构更改、模具质量轻等诸多优势,适宜于铸钢件的试制及小批量生产。     

3D打印技术在气缸盖铸件开发上的应用

介绍了气缸盖铸件的结构,详细阐述了3D打印气缸盖砂芯的工艺及铸造工艺:(1)将底板芯、进/排气道芯、下水套芯组合在一起,形成1个砂芯,然后将顶盖芯及原装配芯组合在一起;(2)3D打印所用芯砂性能指标为:发气量≤10mL/g,常温抗拉强度≥1.75 MPa,常温抗弯强度≥2.75 MPa;(3)浇注温度为1 440～1 460℃,浇注时间16～18 s,浇注铁液质量200 kg。生产结果显示:铸件的尺寸精度达到了CT8级,铸件的力学性能也达到了设计要求,在开发成本和生产周期上都较传统方式有了很大地提高,实现了复杂铸件的快速开发。     

新的型砂砂芯3D打印服务进入英国市场

正2019年初,型砂打印解决方案公司(Printed SandSolutions)推出为英国铸造业砂型和砂芯快速3D打印服务。交货期可以快至5个工作日。位于英国西米德兰温斯伯利(Wednesbury, West Midlands)的这家专业3D打印工厂由一个拥有30多年砂型砂芯打印经验的工程师团队管理,现已全面     

3D打印在铝合金发动机缸盖型芯中的应用

探讨了选择性激光烧结3D打印技术在开发发动机缸盖型芯方面的应用,总结概括了选择性激光烧结3D打印技术在开发型芯过程中出现的问题,并针对这些问题提出了解决措施和改进方案,主要包括新旧覆膜砂的合理的质量配比、工艺参数的合理设置、最佳的后处理工艺和支撑结构的设计和添加,最后通过改进措施打印出了强度、尺寸精度和表面品质满足使用要求的缸盖内部型芯。     

3D打印技术在缸体铸件生产中的应用

介绍了采用3D打印技术生产铸件的工艺原理,详细阐述了3D打印快速成型技术在缸体铸件生产中的应用。结果显示:随炉试棒的抗拉强度平均值为268 MPa,缸体顶面和缸筒壁硬度平均值分别为201 HB和191 HB,符合技术要求;铸件全尺寸和关键部位的位置度实际测量值都在要求范围内,说明打印的砂芯在浇注过程中变形较小,砂芯的打印精度较高;铸件进行机加工、装机后进行了台架冷试试验,结果良好。最后得出结论:采用3D打印制作全组芯砂型浇注铸件的工艺可以实现快速生产复杂铸件,铸件尺寸合格率高,试验周期大幅缩短,可有效支持产品先期研发工作。     

双臂立柱铸件的质量改进工艺设计

介绍了双臂立柱的铸件结构,为解决原采用传统木模铸造工艺生产时出现的问题,改用3D打印无模铸造方法,提出了一种双臂立柱类产品的3D打印组芯的工艺思路,设计了一种双臂立柱类铸件的3D打印生产工艺。生产结果显示:采用该工艺,无需制作模具,简化了操作过程,降低了生产难度,生产效率达到原来的2倍,并且有效改善了铸件质量,且质量稳定,解决了双臂立柱类铸件在传统铸造过程中操作难、质量容易波动的问题,铸件的废品率由原来的24.3%降至3.4%。     

采用3D打印技术开发柴油机气缸体铸造工艺

介绍了直列4缸柴油机气缸体的铸件结构及技术要求,分析了采用传统工艺生产铸件存在的问题。详细阐述了基于3D打印技术设计的一套组芯、造型工艺,替代传统的手工组芯造型方法。生产结果显示:铸件废品率为4.7%,生产验证过程质量稳定;金相组织和力学性能检测结果均符合技术要求;铸件尺寸、表面质量、气密性检测等按照相关规范检验合格,经内部检测,铸件表面粗糙度小于25μm。3D打印成型技术的使用,简化了操作过程,降低了生产难度,提高了生产效率,推动了汽车发动机新型气缸体的研发进度。     

3D打印材料

文章通过对比几种常用的3D打印技术类型及打印材料,简述了3D打印材料的发展概况,重点介绍了金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料的研究应用,指出了目前3D打印技术及打印材料存在的问题,未来需要投入更多的科研力量促进推广3D打印的产业化,同时也要推进3D打印材料发展,完善3D打印粉体材料的技术标准体系,为3D打印的工业化提供指导。     

3D打印速度的影响因素及改善措施研究

3D打印作为一项先进制造技术,近年来在全世界得到了广泛的重视和发展,打印速度是限制3D打印技术发展的重要瓶颈之一。介绍了限制3D打印速度的主要因素,从打印设备、控制策略、成型工艺方法等方面论述了提高3D打印速度的方法和措施,为今后提高3D打印速度的研究提供了方向和思路。