無模砂型快速製造新工藝的製作方法

2023-10-22 01:32:17

專利名稱：無模砂型快速製造新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及無模成型工藝，特別是將砂粒分層堆積成砂型的無模砂型 快速製造工藝。
背景技術：
無模砂型快速製造工藝的基本方法是將砂粒分層堆積，各層砂粒依靠 樹脂和固化劑粘結在一起構成砂型。在現有技術中，樹脂和固化劑的施加 方法主要有兩種， 一種是在每層鋪好的幹砂上，用掃描的方式在砂型輪廓
之內依次噴射樹脂和固化劑；另一種是先將樹脂與幹砂混合好後，再於每 層鋪好的砂粒上用掃描的方式在砂型輪廓之內噴射固化劑。由於樹脂和 (或)固化劑(以下統稱粘結劑)的掃描軌跡是線條形的，所以粘結劑的 分布不均勻，在掃描線上粘結劑的量最多，且過量，掃描線之間的粘結劑 則是通過掃描線上的粘結劑的擴散作用得到的。這樣就帶來以下問題 1、砂型內部掃描線之間的強度較弱，砂型的整體強度難以提高；2、如要 提高砂型內部掃描線之間的強度，掃描線上的粘結劑用量就要更多，總的 粘結劑用量就要增大；3、如果將製成的砂型用作鑄型，砂型中的掃描線 上的過量粘結劑就會引發過燒問題，反而降低鑄型強度，澆注後影響鑄件 質量；4、如果為了提高砂型強度而增加粘結劑用量，那麼當將砂型用作 鑄型的時候，不但過燒問題更加嚴重，而且由於粘結劑總量增加，導致在 澆注過程中的發氣量加大，更嚴重地影響鑄件質量，而且由於所釋放的氣 體是不良氣體而不利於環保。

發明內容
本發明的目的是提供一種無模砂型快速製造新工藝，以解決製成的砂 型內部粘結劑分布不均勻帶來的問題。
為此，本發明所述的無模砂型快速製造新工藝，將幹砂分層堆積，並 用樹脂和固化劑將各層砂粒粘結形成砂型，特別地，在進行分層堆積之 前，將幹砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處於鬆散狀態之時進行分層堆積，在進行分層堆積的時候，在每層鋪好的樹脂砂上，於 砂型輪廓之外的位置施加中和劑，使所述位置的樹脂砂保持鬆散狀態，待 分層堆積完成並且樹脂砂固化達到一定強度後，清除鬆散的樹脂砂得到所 需砂型。由於本發明在進行分層堆積之前就已經將樹脂和固化劑均勻混合 在幹砂中，所以製成的砂型其內部的樹脂和固化劑分布非常均勻，從而解 決了現有技術砂型內部粘結劑分布不均勻帶來的各種問題。
本發明的優點是1、製得的砂型內部粘結劑分布均勻，能夠顯著提 高砂型整體強度；2、無需通過局部過量的粘結劑的擴散作用來布施粘結 劑，所以總的粘結劑用量得以減小；3、由於不存在粘結劑局部過量的問 題，以及在不增加粘結劑用量的前提下能顯著提高砂型強度，所以製得的 砂型能夠很好地滿足用作鑄型的要求，可杜絕過燒和發氣量大的問題，有 利於保證鑄件質量，並且有利於環保。


圖1是中和劑在鋪好的樹脂砂上的施加位置示意圖。
具體實施例方式
本發明的實施步驟與現有的無模砂型快速製造工藝基本一樣，也是先 由計算機獲得砂型每一層截面的輪廓數據，再由計算機控制無模砂型製造 設備按照分層厚度將砂粒逐層堆疊成一個三維實體。本發明的創新點在 於，在進行分層堆積之前，首先將幹砂、樹脂和固化劑混合成均勻的樹脂 砂，在樹脂與固化劑的膠聯反應還未完成之前，也就是在樹脂砂尚處於松 散狀態的時候，立即用無模砂型製造設備對樹脂砂進行分層堆積，在堆積 過程中，在每層鋪好的樹脂砂上於砂型的輪廓之外施加中和劑，例如在圖 1所示的一層已鋪好的樹脂砂1上，兩個同心圓之間的打網格線的區域屬 於砂型輪廓之外的區域，也就是需要施加中和劑的區域，其它的空白區域 屬於砂型輪廓之內的區域，也就是構成砂型實體部分的區域。中和劑的施 加可由計算機根據砂型每一層截面的輪廓數據，控制無模砂型製造設備的 噴射頭以掃描方式噴射完成，掃描軌跡可以是如圖所示的網格形。通常 地，無模砂型製造設備在每次鋪好一層砂後還會進行一次壓實動作，本發明最好在樹脂砂壓實後即刻噴射中和劑，這樣中和效果會比較好。噴射頭 的掃描線寬度應根據中和劑的擴散程度來調整，確保中和劑不會擴散到砂 型輪廓以內。當所有層的樹脂砂堆積完成後，繼續等待樹脂與固化劑的膠 聯反應全部完成或者基本完成。當樹脂砂固化達到一定強度後，清除鬆散 的樹脂砂便可得到所需砂型，例如以圖l所示的圖形逐層堆積固化，並且 清除鬆散的樹脂砂後就可以得到一個帶有空心圓柱體型腔的砂型，將該砂 型用作鑄型，往空心圓柱體型腔內澆注鐵水就可以得到一個薄壁狀的圓 管。本發明所述的樹脂和固化劑(固化劑又稱催化劑)，可採用與現有的無模砂型快速製造工藝相同的類型。例如常用的樹脂包括呋喃樹脂、PEP SET樹脂等，常用的固化劑包括對甲苯磺酸等。樹脂和固化劑佔砂重的比 例可通過常規試驗確定，在滿足砂型強度要求的前提下應儘可能減少樹脂 和固化劑的用量，例如呋喃樹脂佔砂重的1.5 2%，固化劑佔樹脂重量的 25 40%。本發明所述的中和劑起到阻止樹脂砂固化的作用。中和劑的類 型根據所用樹脂類型而定，例如，對於呋喃樹脂這類用酸性固化劑來固化 的樹脂，可採用氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等鹼性溶液作為中和劑，溶 液的重量百分比濃度可採用0. 05 0. 2%，對於酚醛脲烷樹脂這類用鹼性 固化劑來固化的樹脂，可採用對甲苯磺酸溶液、磷酸溶液等酸性溶液作為 中和劑，溶液的重量百分比濃度可採用0. 05 0. 2%。
權利要求
1、無模砂型快速製造新工藝，將幹砂分層堆積，用樹脂和固化劑將各層砂粒粘結形成砂型，其特徵是在進行分層堆積之前，將幹砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處於鬆散狀態之時進行分層堆積，在進行分層堆積的時候，在每層鋪好的樹脂砂上，於砂型輪廓之外的位置施加中和劑，使所述位置的樹脂砂保持鬆散狀態，待分層堆積完成並且樹脂砂固化達到一定強度後，清除鬆散的樹脂砂得到所需砂型。
全文摘要
本發明公開了一種無模砂型快速製造新工藝，其主要特點是在分層堆積之前，將幹砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處於鬆散狀態之時進行分層堆積，在進行分層堆積的時候，在每層鋪好的樹脂砂上，於砂型輪廓之外的位置施加中和劑，使所述位置的樹脂砂保持鬆散狀態，待分層堆積完成並且樹脂砂固化達到一定強度後，清除鬆散的樹脂砂得到所需砂型。由於本發明在進行分層堆積之前就已經將樹脂和固化劑均勻混合在幹砂中，所以製成的砂型其內部的樹脂和固化劑分布非常均勻，從而解決了現有技術砂型內部粘結劑分布不均勻帶來的各種問題。
文檔編號B22C9/00GK101214529SQ20071003303
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者吳爵盛, 唐果林, 楊偉東, 楊如玉, 梁滿傑, 石明寬, 蘇益平, 譚玉珍, 楓 金 申請人:佛山市峰華自動成形裝備有限公司