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。     

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。     

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。     

3D打印呋喃树脂砂芯强度影响因素的研究

介绍了3D打印呋喃树脂砂芯强度影响因素的研究方法:使用工业级3D打印机,按照不同的参数打印φ40 mm的抗压试块,抗压试块经120℃烘干硬化20 min后,自然冷却至室温,通过打印过程参数的变化,进行了3因素3水平正交试验和极差分析。试验结果表明:(1)影响3D打印砂芯强度的因素主次顺序为下砂口宽度、打印层厚度、紧实板角度;(2)铺砂器下砂口宽度越大,砂芯强度越高;铺砂厚度越小,砂芯强度越高;铺砂器紧实板角度越大,砂芯强度越高。     

提高铸造用3D打印砂芯(型)强度的方法

针对影响铸造用3D打印砂芯(型)强度的因素进行研究,以指导3D打印砂芯(型)更好的应用于不同的铸造场合。具体为通过对砂芯(型)3D打印工艺参数、外部引入热能及机械振动等因素进行试验对比,得出各因素对3D打印砂芯(型)强度的影响规律。研究发现,从工艺参数方面提高树脂浓度与喷液量、提高固化剂比例,以及引入外部热能与振动,均可增强3D打印砂芯(型)强度,从而满足各类铸造需求。     

机床滑鞍钳口部位铸造质量改进

介绍了机床滑鞍的铸件结构及技术要求,详细阐述了原来采用的传统铸造工艺及出现的问题,针对滑鞍钳口处出现的夹砂及尺寸问题,采取了以下措施:利用3D打印技术将钳口处内外结构及出气冒口整体由3D砂芯带出,3D打印砂芯最小吃砂量30~40 mm,并在外侧设置10 mm倒稍斜度,防止出芯时脱落;模具结构设计时去除钳口结构,并在砂芯底平面和模具上表面设置能够相互定位的凸台和凹槽。生产结果显示:铸件的钳口缺陷发生率不到1%,有效解决了夹砂及尺寸问题。     

利用3D打印技术无模铸造压缩机气缸铸件

介绍了压缩机气缸铸件的结构及技术要求,详细阐述了该铸件的生产工艺:利用3D打印无模铸造不必考虑起模性的特点,合理布局浇注系统。生产结果显示:(1)气缸铸件的浇注系统布局紧凑,位于铸件空腔内部,铸件工艺出品率可达到80%以上;(2)采用全组芯工艺,砂铁比可以控制在2.5以下;(3)砂芯数量大幅减少,降低操作人员的技能要求,铸型定位简单、精准,生产的铸件壁厚尺寸均匀、同心度高;(4)利用3D打印技术生产首件铸件,研发周期可以缩短70%以上。     

CP型叶轮铸造3D打印工艺研究

依据叶轮的结构特点,运用铸造3D打印工艺,采用合理的砂芯分型方案,大大减少砂芯数量,有效控制了尺寸精度,减少冷隔、穿皮等缺陷的发生;简化叶轮组芯步骤,提高了生产效率;提高出品率,节省各项成本。     

基于3D打印的某型柴油机缸盖铸造成型工艺

介绍了某型船用柴油机缸盖采用3D打印砂芯的铸造成型过程,结合3D打印技术优势对复杂的型芯进行整合,并设计专用的排气孔、冷铁孔、坭条槽、定位等装置,减少了铸件皮缝数量,提高了铸件表面品质和尺寸精度。     

F级重型燃气轮机涡轮轴承座的生产工艺

介绍了F级重型燃气轮机涡轮轴承座铸件的结构及技术要求,详细阐述了其铸造工艺:采用开放式浇注系统,设计S型横浇道,使铁液从铸件底部均匀平稳进流,避免了5个筋板融合不良的问题;采用3D打印制芯方法,替代了传统的手工制芯方法,空腔筋板处的砂芯设计了专用的芯骨,并在芯骨上缠绕排气管,增加砂芯强度并解决了排气不畅的问题;使用"宝...     

新机器打破3D打印砂芯“除去附砂”的工艺瓶颈

<正>举起手中的绘图刷子，轻轻地掸掉物件上的微粒。这并不是考古挖掘，而是一幕铸造场景，代表了金属铸造最现代的工艺之一：3D打印砂芯工艺中的一项既费力又耗时的工艺瓶颈。随着技术的发展，铸造厂可以将3D打印从原型设计转移到批量生产中，密苏里州赖特市的阿尔法铸造厂（Alpha Foundry，美国铸造协会成员）正在这样为其客户服务。从3D打印砂芯上除去附着的附砂，也就是“除去附砂（depowdering）”，对于大批量生产来说，这是严重影响传统交付周期的工艺瓶颈。（译者注：此处depowdering，直译为除/脱粉，是指除去附着在3D打印砂型砂芯表面的松散的砂子/或浮砂浮粉。这些松散的砂子/或浮砂粉在浇注过程中容易脱落，严重影响铸件质量）     

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。     

用3D打印技术改进430B型滑鞍铸件质量

介绍了430B型滑鞍铸件的结构特点,原工艺由于形成滑鞍导轨内腔的砂芯较长,如果做成整体砂芯,不但制芯困难,浇注时砂芯也容易变形或折断,无法保证尺寸精度;如果将纵向导轨内的砂芯分为两段制作,对操作人员的技能成熟度依赖性较高,若砂芯发生晃动,容易引起尺寸不均匀或者呛火;若将分段砂芯固定过紧,会使砂芯受力不均匀,芯头拐角容易被压溃,导致铸件夹砂。利用3D打印无模铸造工艺,将铸件的内腔蘑菇芯和上型进行整合,同时将形成430B型滑鞍铸件下部轮廓的砂芯用下型带出,生产的铸件均无夹砂、尺寸超差等缺陷,质量改进效果显著。     

复杂结构空心高压涡轮导向叶片精密铸造工艺

对双联复杂结构空心高压涡轮叶片的精密铸造工艺进行了研究。结果表明,采用硅基陶瓷型芯为主芯并组合石英管,使制备空心叶片铸造用陶瓷型芯工艺过程明显简单化,提高了陶瓷型芯的成品率。采用该型芯成功制备了合格的双联空心高压涡轮叶片。     

陶粒砂与硅砂在3D打印砂型中的性能对比研究

对比研究了陶粒砂与硅砂在3D打印铸造砂型中的性能,试验采用铸造3D打印机分别以陶粒砂和硅砂打印砂型,并用打印出的柴油机缸盖和机床床身砂型浇注铸件,对比结果显示:(1)采用3D打印机同参数打印的砂芯,陶粒砂砂芯抗压强度较硅砂砂芯高出18%,紧实度也高于硅砂,透气性高出25%;(2)陶粒砂砂芯浇注的柴油机缸盖铸件无粘砂和脉状纹缺陷,合格率高于硅砂浇注的铸件;(3)对于较大的机床铸件,陶粒砂铸件相比硅砂铸件存在较多的机械粘砂缺陷,但清理较为容易,陶粒砂因膨胀系数低,铸件内腔不易产生脉状纹缺陷;(4)陶粒砂的再生率为99.25%,较硅砂94.36%的再生率存在明显优势。     

3D打印砂芯(型)在铁路铸钢件中的应用研究

研究了3DP和SLS两种砂芯(型)3D打印工艺在铁路铸钢件中的应用。分别采用上述两种工艺打印砂样并测试了砂样常规性能,打印了铁路钩舌砂芯并开展了铸造试验。结果表明,两种工艺打印砂样的常温强度和发气量均满足铸造生产要求;均可在无需开模的情况下快速打印钩舌砂芯,得到的铸件尺寸精确、表面光洁。     

汽车发动机缸体铸件现代铸造工艺发展的演变

介绍了中小型缸体铸造工艺的传统主流工艺和非主流工艺,详细阐述了六分法芯包组立浇工艺的特征和基本原理,提出了采用六分法芯包组芯工艺生产铸件的先进性:(1)保证了薄壁高精度灰铸铁发动机缸体的尺寸和壁厚及其公差,以及大批量生产时的尺寸稳定性;(2)通过砂芯的激光刻字为每一套缸体的砂芯打上二维码,同时在铸件上生成唯一的ID号,实现了铸件生产过程中的可追溯性;(3)多功能集成化组芯设计,突破了油道、水套、废气冷却系统等铸造缸体集成化的关键技术问题;(4)由于提高了尺寸精度并实现了功能集成化设计,从而进一步实现了轻量化。     

6DL3缸体铸件的生产工艺

介绍了6DL3缸体铸件的结构及技术要求,详细阐述了铸件的生产工艺,得出以下结论:(1)采用半封闭、阶梯式浇注系统,铁液充型平稳,没有出现紊流现象;(2)采用合理的制芯工艺、涂料工艺、组芯设计,以及合理的砂芯之间、型芯之间配合间隙设计,铸件未出现尺寸问题;(3)缸顶面的出水孔采取左右分盒以及缸顶面抽芯方式,实现了批量生产,增加了水孔位置准确度;(4)用芯撑支撑凸轮轴芯,解决了变形及漂芯造成废品的问题;(5)采取增强配合芯头强度、增大芯头尺寸、减小配合间隙的方式,解决了浇注泄漏的问题。     

GF线用大型球墨铸铁砂箱的铸造工艺

介绍了大型复杂球墨铸铁砂箱的铸造工艺.针对该铸件容易产生的缩孔、缩松、断芯及气孔缺陷采取了如下措施:(1)在铸件顶部设置多个热冒口,实现多点进铁补缩;(2)提高砂型和砂芯刚度;(3)使用冷铁,选择合理的浇注温度;(4)采用螺纹钢筋芯骨,提高侧面砂芯的刚度,并使用马鞍形组合芯撑防止砂芯变形;(5)砂箱内腔大砂芯采用钢板内衬,提高砂芯刚度,减少芯砂用量,从而减少发气量,并通过在钢板上钻排气眼,改善砂芯和型腔排气.生产结果表明,上述铸造缺陷均已消除.