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知识篇:以铝合金缸盖为例3D打印蜡模技术

3D打印蜡模是采用激光选区烧结的方法(SLS工艺)将蜡或PS蜡材料通过合理的参数进行层层烧结,再进行后处理使其表面光洁,得到缸盖外型及定位工装。缸盖外型3D打印蜡模及定位工装设计方案图如图1所示,三缸缸盖外型3D打印蜡模焙烧制成石膏型如图2所示。选用专用自制蜡型的3D打印HLP-800 SLS设备进行打印,特点是成型最小壁厚小于1.5 mm,成型精度每100 mm为±0.1 mm,零件综合尺寸优于CT6级,表面质量Ra优于3.2 µm。3D打印缸盖外型蜡模的工艺参数:激光功率18~20 W;工作温度89~92 ℃;扫描速度1 200~1 400 mm/s;层厚0.12 mm;收缩率0.95。 

图1 缸盖外型3D打印蜡模及定位工装设计方案图

(1-定位工装; 2-直浇道; 3,4-内冷铁辅助工装; 5-砂芯头工装) 

 

图2三缸缸盖外型3D打印蜡模焙烧制成石膏型图

 

(1-打印蜡模翻制石膏型长度定位工装;2-打印蜡模翻制石膏型宽度定位工装)

3D打印砂型是采用选区喷涂树脂或固化胶的方法(3DP工艺),将焙烧砂黏结在一起,得到缸盖内腔及定位工装,缸盖外型3D打印砂型及定位工装设计方案如图3所示。这种成型工艺为冷成型,成型砂型不容易变形,强度比较高。选用专用自制砂型3D打印HLS-1000设备进行打印,因冷成型无收缩和变形,成型精度受尺寸大小影响不大,精度优于±0.5mm,零件综合尺寸优于CT8级,表面质量Ra优于10µm。打印缸盖内腔砂芯的工艺参数:树脂量0.9%~1.0%;环境温度20~25℃;喷射速度120~140mm/s;层厚0.2mm;固化时间大于6h。

图3  缸盖外型3D打印砂型及定位工装设计方案图

(1-砂型宽度定位工装; 2-砂型长度定位工装; 3-铸件内腔砂芯; 4-砂芯头工装; 5-砂芯排气系统; 6-浇注系统)