技术领域
[0001] 本
发明涉及
铸造砂型处理技术领域，特别涉及一种通过
增材制造方法制造的复杂结构铸件整体砂型的灌涂方法。
背景技术
[0002] 近年来3D打印技术在铸造领域获得了快速发展。传统铸造通过造型机或人工使用
型砂和粘接剂制作砂型，需要提前将型砂与粘结剂混好，再填充进准备好的模样腔体内。使用3D打印技术生产砂型时，先铺设一层型砂，随之喷射粘结剂，然后继续铺砂和喷射粘结剂，一层一层堆积为立体砂型。打印头喷射粘结剂的
位置由砂型成品的轴向切片确定。这是一种典型的增材制造方式，可以直接生产具有复杂空间结构的砂型，并且可以实现尽量少分型，大大减少砂型的数量甚至完全不拆分砂型，特别适合内腔结构复杂的铸件砂型的生产。
[0003] 当整合砂型至完全不拆分时，铸件空腔将完全被砂型包围，导致大量区域不可触、不可视，3D打印铺设在此空腔区域的多余砂料去除不方便，同时这种内部结构复杂铸件砂型的型腔内防粘砂涂料的施涂也存在不可见部分施涂不均匀或漏涂的问题。
[0004] 常规的涂料施涂方法都是针对开放施涂面的砂芯，如手工刷涂、
喷涂，流涂的方法使涂料流过被施涂砂芯表面，而
浸涂则会使所有砂型表面浸挂涂料，一般用于内腔砂芯。对于内腔被封闭的整体砂型，刷涂、喷涂、流涂完全无法实施，而浸涂则会导致不宜
覆盖涂料的表面浸挂涂料，不仅造成涂料的浪费，也给其他的功能设计造成影响，如出气、穿插芯骨。
发明内容
[0005] 本发明针对
现有技术中增材制造方法制造的整体砂型不便施涂的问题，提供一种复杂结构铸件整体砂型的灌涂方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的，一种复杂结构铸件整体砂型的灌涂方法，所述整体砂型为型芯一体的通过增材制造方法整体制造而成，整体砂型内设有注浇系统、排气系统、补缩系统、用于放置芯骨的芯骨预设孔、便于清理整体砂型内腔
盲孔部位的清砂孔和便于砂型排气的排气孔，所述砂型外部设有至少一组便于吊运的吊把，所述整体砂型通过增材制造方法成型后，再进行砂型内腔清砂处理，其特征在于，对清砂处理后的整体砂型的内腔进行防粘砂涂料的灌涂处理，灌涂前将与砂型内腔连通的孔口朝下表面的孔道封堵，从砂型顶部与内腔连通的最大的孔口处向型腔内灌注涂料，直至涂料灌满使涂料从其它各孔口溢出，最后将各封堵的孔道解除封堵，使整体型腔内的涂料全部流出，再将整体砂型转至
烘烤设备进行烘烤处理。
[0007] 本发明的增材制造方法成型的整体砂型，内腔结构复杂，成型后的砂型为一个不需要分型的整体砂型，砂型的内部型腔多数不可见，为便于均匀全面的对内部型腔面进行施涂，采用底部封堵，从上部灌涂涂料的方式进行施涂，型腔内灌满涂料后，解除封堵，使涂料在重
力作用下从向下的各孔口流出，上述灌涂过程中，除主灌涂口，其它未封堵的与型腔连通的孔形成灌涂过程中的排气口，并且也便于平衡型腔内各部位的压力，便于涂料均匀涂布。因此，通过本发明的灌涂方法，可以对整体砂型内部不可见的型腔面进行均匀全面的涂布，并且减少非涂布部位涂布而造成的涂料浪费。
[0008] 为便于灌涂过程中方便、快速的封堵朝下的孔口，所述灌涂处理过程中，封堵孔口朝下的孔道时，通过封堵工装进行封堵，所述封堵工装包括两平行的上
横杆和两平行的下横杆，所述上横杆和对应的下横杆之间垂直连接有拉杆，所述拉杆下端设有与下横杆套接的沟环，所述拉杆上端与上横杆紧固连接，两下横杆上侧
支撑有
底板，所述底板上侧设有软板，所述软板上侧与整体砂型的底面贴紧并将整体砂型朝下的孔口封堵住，所述整体砂型的顶面与上横杆压固。采用上述封堵工装，软板通过底板支撑，
工件置于软底上，通过上横杆、下横杆和拉杆将软板紧贴工件底面，可以封堵底面的所有孔口，即可以防止灌涂时型腔内的涂料从底孔流出，也可以防止与型腔不连通的其它孔，如砂型排气口、芯骨预留孔等非流涂孔粘附涂料。
[0009] 为进一步实现本发明的灌涂过程，本发明的灌涂处理过程具体包括以下步骤：
[0010] A)通过封堵工装封堵整体砂型底部的孔口，根据整体砂型的尺寸调节两下横杆的间距至小于整体砂型与软板
接触的外形尺寸，将底板与软板依次置于下横杆上侧，再将整体砂型通过吊运工具吊至软板上并居中放置，之后将上横杆对应置于整体砂型顶侧与下横杆垂直相对的位置，并分别通过拉杆紧固连接使底板及软板贴紧整体砂型底表面；
[0011] B）将整体砂型侧面与型腔不连通的砂型排气孔的孔口，及与型腔连接的孔径大于10mm的所有孔口通过砂堵封堵；
[0012] C）通过吊运工具将连同封堵工装的整体砂型吊至浸涂池的浸涂液面上方，从整体砂型顶部与型腔连通的最大孔口处向型腔内灌注涂料，至直灌满整个型腔及与型腔连通的孔道；然后松开拉杆，卸掉上横杆、下横杆、软板及底板，使涂料从各孔口流出并回落至浸涂池；
[0013] D）将整体砂型在悬吊状态下，沿吊把对应的中
心轴以1 2转/min的转速旋转至少~两圈，以改变与型腔连通的各孔口的方向，使型腔内的涂料均匀涂于型腔内壁并使多余的涂料沿相应的孔口排出；
[0014] E)将灌涂后的整体砂型转入烘烤装置进行烘烤处理。
[0015] 通过上述灌涂过程，可以实现整体砂型内部型腔各部位的均匀全面涂布，灌涂时，借助封堵工装，将整体砂型底部的所有孔口全部封堵，使砂型悬吊于浸涂池上方，从上部较大的孔口进行灌涂，灌满后，拆除封堵工装，解除底部的封堵，使涂料优先从底部各孔流出，同时将流经的孔道涂布，然后通过旋转，进涂料进一步均匀涂布于型腔内各部位，并将多余的涂料排出。另外，除对底部孔进行全面封堵，侧面只封堵孔径大于10mm的孔，目的是减少涂料末灌满时大量流出，而孔径小于10mm的孔进行开放处理，便小孔部位涂料可以顺利经过并涂布，上述未封堵的小孔少量的流出涂料，对灌满内腔所用的涂料量的影响并不明显，并且流出的涂料直接回落至底部流涂池，不会造成涂料的浪废。
[0016] 为便于拉杆与上横杆的紧固连接，所述拉杆的上端外周设有外
螺纹，所述拉杆对应上横杆的位置设有贯穿孔，所述拉杆穿过贯穿孔后通过
垫片及
螺母紧固。
[0017] 为便于底孔的封堵，所述软板为厚度50～100mm的
泡沫软板。
[0018] 为便于涂料的均匀涂布，所述涂料的波美度35～45。
[0019] 为便于涂布后涂层的烘干，所述步骤E)中的烘烤工艺为：先将整体砂型转入表干窑中进行烘烤，烘烤
温度为120℃，烘烤时间为20～40min，使涂料预干，然后将整体砂型转入热
风烘烤炉，烘烤主风口从整体砂型最大型腔口进入，热风烘烤炉出风口温度60～110℃，烘烤时间40 60min。~
[0020] 为便于本发明的整体砂型的制造成型，所述整体砂型通过3D打印成型，进行3D打印前首先进行3D打印模型的设计，首先通过
三维建模软件建模铸件模型，并在铸件模型上直接设计排气系统、补缩系统、浇注系统，完成模型一的建模，然后再通过三维建模软件绘制可以全部包裹模型一的方形实体，然后用模型一的实体对方形实体求差即可得到铸件的整体砂型，然后在整体砂型模型中开设若干便于对型腔盲孔部位进行清砂处理的清砂孔，用于增加砂型薄弱部位强度的便于设置芯骨的芯骨预留孔，用于对砂型进行排气的与型腔不通的排气孔，即完成整体砂型模型的最终建模。
附图说明
[0021] 图1为以一种缸盖铸件为
实施例的整体砂型的结构示意图的立体图（斜上方视
角）。
[0022] 图2为图1另一视角方向的立体图（斜下方视角）
[0023] 图3为缸盖整体砂型的内部剖切结构视图一。
[0024] 图4为缸盖整体砂型的内部剖切结构视图二。
[0025] 图5为缸盖整体砂型的内部剖切结构视图三。
[0026] 图6为封堵工装的结构示意图。
[0027] 图7为灌涂时整体砂型与封堵工装的连接示意图。
[0028] 其中，1流砂孔，2排气孔；3
浇注口，4型号标识；5吊把；6作标标识；7
定位孔；8砂型排气口；9型腔；10芯骨预留孔；11清砂孔；12下横杆；13拉杆；14上横杆；15螺母；16软板；17底板。
具体实施方式
[0029] 下面以一具体的缸盖铸件的砂型为例详细说明本发明的复杂结构铸件整体砂型的灌涂方法。
[0030] 缸盖是高性能柴油机的核心部件，其安装在柴油机的
气缸孔上，负责给
活塞运动提供空气和
油雾，承受着高温、高压及高频震动环境，对燃油转换效率有直接的影响，且其结构异常复杂，常有多个互为交错的气腔和
水腔结构。常规的模具铸造方法因为需要将模样材料撤取得原因，该铸件的生产砂芯需要拆分几十个砂芯，制作，组型操作困难、砂型内部清理及型腔涂布难度度、铸造流程长、效率低，废品多。
[0031] 本实施例中的缸盖铸件的整体砂型通过增材制方法成形，具体为3D 打印成型，为便于3D打印的实施，首先进行3D打印产品的三维建模，通过三维建模软件建模铸件模型，并在铸件模型上直接设计排气系统、补缩系统、浇注系统，完成模型一的建模，然后再通过三维建模软件绘制可以全部包裹模型一的方形实体，然后用模型一的实体对方形实体求差即可得到铸件的整体砂型，之后在整体砂型模型中开设若干便于对型腔末端及盲孔部位进行清砂处理的清砂孔11，用于增加砂型薄弱部位强度的便于设置芯骨的芯骨预留孔10，用于对砂型内粘结剂
汽化后的气体进行排气的与型腔不通的砂型排气孔8，即完成整体砂型模型的初步建模如图1所示，整体砂型中为便于标识识别还设置了产品的型号标识4及便于砂型吊转运输的吊把5，根据产品结构、尺寸大小和重量，吊把一般在砂型外侧对称设置一对以上，整体砂型表面还开设用于标识方向的作标标识6、便于排除主体型腔9内散砂的流砂孔1，铺助定位的定位孔7，便于浇注时排气的排气孔2，等铺助结构，完成整体砂型的最终建模，如图1—5所示。
[0032] 上述整体砂型最终建模后再分别进行切片，逐层分支铺砂打印完成整体砂型的3D打印，然后对整体砂型进行非粘结部位的清砂处理，最后进行烘烤，完整体砂型的制造。
[0033] 接着按本发明的方法对上述整体砂型进行灌涂处理，具体包括以下步骤：
[0034] A)通过如图6所示的封堵工装封堵整体砂型底部的所有孔口，在操作平台上根据整体砂型的尺寸调节两下横杆12的间距至小于整体砂型与软板16接触的外形尺寸，将底板17与软板16依次置于下横杆12上侧，再将整体砂型通过吊运工具吊至软板16上并居中放置，之后将上横杆14对应置于整体砂型顶侧与下横杆12垂直相对的位置，并分别将拉杆13贯穿上横杆14的贯穿孔通过垫片和螺母15紧固连接使底板17及软板16贴紧整体砂型底表面；本实施例，为便于可靠的封堵，软板选用厚度50～100mm的泡沫软板；另外为便于拉杆与下横杆的快速连接，拉杆的下端设有便于与下横杆套接的沟环，可以直接与下横杆套接；
[0035] B）将整体砂型侧面与型腔不连通的砂型排气孔8的孔口，及与型腔连接的孔径大于10mm的所有孔口通过砂堵封堵，以防止灌涂时涂料流出；
[0036] C）通过吊运工具将连同封堵工装的整体砂型吊至浸涂池的浸涂液面上方，从整体砂型顶部与型腔连通的最大孔口处向型腔内灌注涂料，便于涂料的均匀涂布，灌涂时使用的涂料的波美度35～45，本实施例中，选取浇注口3为从浇口通道向型腔内灌涂，至直灌满整个型腔及与型腔连通的孔道；然后松开与拉杆13连接的螺母16，卸掉上横杆14、下横杆12、软板16及底板17，使涂料从各朝下的各孔口流出并回落至浸涂池；
[0037] D）将整体砂型在悬吊状态下，沿吊把5对应的中心轴以1 2转/min的转速旋转至少~两圈，使型腔内的涂料均匀流涂于型腔内壁并使多余的涂料沿相应的孔口排出；
[0038] E)将灌涂后的整体砂型转入烘烤装置进行烘烤处理，烘烤工艺为：先将整体砂型转入表干窑中进行烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为20～40min，使涂料预干，然后将整体砂型转入热风烘烤炉，烘烤主风口从整体砂型最大型腔口进入，热风烘烤炉出风口温度60～110℃，烘烤时间40 60min。
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[0039] 本发明的增材制造方法成型的整体砂型，内腔结构复杂，成型后的砂型为一个不需要分型的整体砂型，砂型的内部型腔多数不可见，为便于均匀全面的对内部型腔面进行施涂，助封堵工装，将整体砂型底部的所有孔口全部封堵，使砂型悬吊于浸涂池上方，从上部较大的孔口进行灌涂，灌满后，拆除封堵工装，解除底部的封堵，使涂料优先从底部各孔流出，同时将流经的孔道涂布，然后通过旋转，进涂料进一步均匀涂布于型腔内各部位，并将多余的涂料排出。另外，除对底部孔进行全面封堵，侧面只封堵孔径大于10mm的孔，目的是减少涂料末灌满时大量流出，而孔径小于10mm的孔进行开放处理，便小孔部位涂料可以顺利经过并涂布，上述未封堵的小孔少量的流出涂料，对灌满内腔所用的涂料量的影响并不明显，并且流出的涂料直接回落至底部流涂池，不会造成涂料的浪废。
[0040] 因此，通过本发明的灌涂方法，可以对整体砂型内部不可见的型腔面进行均匀全面的涂布，并且减少非涂布部位涂布而造成的涂料浪费，解决了不分型的复杂结构的整体砂型腔型涂料施涂问题。
