專利名稱：無模砂型快速制造新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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 快速制造工藝。
背景技術(shù)：
無模砂型快速制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(jié)在一起構(gòu)成砂型。在現(xiàn)有技術(shù)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干砂上，用掃描的方式在砂型輪廓
之內(nèi)依次噴射樹脂和固化劑；另一種是先將樹脂與干砂混合好后，再于每 層鋪好的砂粒上用掃描的方式在砂型輪廓之內(nèi)噴射固化劑。由于樹脂和 (或)固化劑(以下統(tǒng)稱粘結(jié)劑)的掃描軌跡是線條形的，所以粘結(jié)劑的 分布不均勻，在掃描線上粘結(jié)劑的量最多，且過量，掃描線之間的粘結(jié)劑 則是通過掃描線上的粘結(jié)劑的擴(kuò)散作用得到的。這樣就帶來以下問題 1、砂型內(nèi)部掃描線之間的強(qiáng)度較弱，砂型的整體強(qiáng)度難以提高；2、如要 提高砂型內(nèi)部掃描線之間的強(qiáng)度，掃描線上的粘結(jié)劑用量就要更多，總的 粘結(jié)劑用量就要增大；3、如果將制成的砂型用作鑄型，砂型中的掃描線 上的過量粘結(jié)劑就會(huì)引發(fā)過燒問題，反而降低鑄型強(qiáng)度，澆注后影響鑄件 質(zhì)量；4、如果為了提高砂型強(qiáng)度而增加粘結(jié)劑用量，那么當(dāng)將砂型用作 鑄型的時(shí)候，不但過燒問題更加嚴(yán)重，而且由于粘結(jié)劑總量增加，導(dǎo)致在 澆注過程中的發(fā)氣量加大，更嚴(yán)重地影響鑄件質(zhì)量，而且由于所釋放的氣 體是不良?xì)怏w而不利于環(huán)保。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無模砂型快速制造新工藝，以解決制成的砂 型內(nèi)部粘結(jié)劑分布不均勻帶來的問題。
為此，本發(fā)明所述的無模砂型快速制造新工藝，將干砂分層堆積，并 用樹脂和固化劑將各層砂粒粘結(jié)形成砂型，特別地，在進(jìn)行分層堆積之 前，將干砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處于松散狀態(tài)之時(shí)進(jìn)行分層堆積，在進(jìn)行分層堆積的時(shí)候，在每層鋪好的樹脂砂上，于 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松散狀態(tài)，待 分層堆積完成并且樹脂砂固化達(dá)到一定強(qiáng)度后，清除松散的樹脂砂得到所 需砂型。由于本發(fā)明在進(jìn)行分層堆積之前就已經(jīng)將樹脂和固化劑均勻混合 在干砂中，所以制成的砂型其內(nèi)部的樹脂和固化劑分布非常均勻，從而解 決了現(xiàn)有技術(shù)砂型內(nèi)部粘結(jié)劑分布不均勻帶來的各種問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、制得的砂型內(nèi)部粘結(jié)劑分布均勻，能夠顯著提 高砂型整體強(qiáng)度；2、無需通過局部過量的粘結(jié)劑的擴(kuò)散作用來布施粘結(jié) 劑，所以總的粘結(jié)劑用量得以減?。?、由于不存在粘結(jié)劑局部過量的問 題，以及在不增加粘結(jié)劑用量的前提下能顯著提高砂型強(qiáng)度，所以制得的 砂型能夠很好地滿足用作鑄型的要求，可杜絕過燒和發(fā)氣量大的問題，有 利于保證鑄件質(zhì)量，并且有利于環(huán)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(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施步驟與現(xiàn)有的無模砂型快速制造工藝基本一樣，也是先 由計(jì)算機(jī)獲得砂型每一層截面的輪廓數(shù)據(jù)，再由計(jì)算機(jī)控制無模砂型制造 設(shè)備按照分層厚度將砂粒逐層堆疊成一個(gè)三維實(shí)體。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在 于，在進(jìn)行分層堆積之前，首先將干砂、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(lián)反應(yīng)還未完成之前，也就是在樹脂砂尚處于松 散狀態(tài)的時(shí)候，立即用無模砂型制造設(shè)備對樹脂砂進(jìn)行分層堆積，在堆積 過程中，在每層鋪好的樹脂砂上于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(gè)同心圓之間的打網(wǎng)格線的區(qū)域?qū)?于砂型輪廓之外的區(qū)域，也就是需要施加中和劑的區(qū)域，其它的空白區(qū)域 屬于砂型輪廓之內(nèi)的區(qū)域，也就是構(gòu)成砂型實(shí)體部分的區(qū)域。中和劑的施 加可由計(jì)算機(jī)根據(jù)砂型每一層截面的輪廓數(shù)據(jù)，控制無模砂型制造設(shè)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(wǎng)格形。通常 地，無模砂型制造設(shè)備在每次鋪好一層砂后還會(huì)進(jìn)行一次壓實(shí)動(dòng)作，本發(fā)明最好在樹脂砂壓實(shí)后即刻噴射中和劑，這樣中和效果會(huì)比較好。噴射頭 的掃描線寬度應(yīng)根據(jù)中和劑的擴(kuò)散程度來調(diào)整，確保中和劑不會(huì)擴(kuò)散到砂 型輪廓以內(nèi)。當(dāng)所有層的樹脂砂堆積完成后，繼續(xù)等待樹脂與固化劑的膠 聯(lián)反應(yīng)全部完成或者基本完成。當(dāng)樹脂砂固化達(dá)到一定強(qiáng)度后，清除松散 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，并且 清除松散的樹脂砂后就可以得到一個(gè)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(nèi)澆注鐵水就可以得到一個(gè)薄壁狀的圓 管。本發(fā)明所述的樹脂和固化劑(固化劑又稱催化劑)，可采用與現(xiàn)有的無模砂型快速制造工藝相同的類型。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。樹脂和固化劑占砂重的比 例可通過常規(guī)試驗(yàn)確定，在滿足砂型強(qiáng)度要求的前提下應(yīng)盡可能減少樹脂 和固化劑的用量，例如呋喃樹脂占砂重的1.5 2%，固化劑占樹脂重量的 25 40%。本發(fā)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(jù)所用樹脂類型而定，例如，對于呋喃樹脂這類用酸性固化劑來固化 的樹脂，可采用氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等堿性溶液作為中和劑，溶 液的重量百分比濃度可采用0. 05 0. 2%，對于酚醛脲烷樹脂這類用堿性 固化劑來固化的樹脂，可采用對甲苯磺酸溶液、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采用0. 05 0. 2%。
權(quán)利要求
1、無模砂型快速制造新工藝，將干砂分層堆積，用樹脂和固化劑將各層砂粒粘結(jié)形成砂型，其特征是在進(jìn)行分層堆積之前，將干砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處于松散狀態(tài)之時(shí)進(jìn)行分層堆積，在進(jìn)行分層堆積的時(shí)候，在每層鋪好的樹脂砂上，于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松散狀態(tài)，待分層堆積完成并且樹脂砂固化達(dá)到一定強(qiáng)度后，清除松散的樹脂砂得到所需砂型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無模砂型快速制造新工藝，其主要特點(diǎn)是在分層堆積之前，將干砂、樹脂和固化劑均勻混合成樹脂砂，在樹脂砂尚處于松散狀態(tài)之時(shí)進(jìn)行分層堆積，在進(jìn)行分層堆積的時(shí)候，在每層鋪好的樹脂砂上，于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松散狀態(tài)，待分層堆積完成并且樹脂砂固化達(dá)到一定強(qiáng)度后，清除松散的樹脂砂得到所需砂型。由于本發(fā)明在進(jìn)行分層堆積之前就已經(jīng)將樹脂和固化劑均勻混合在干砂中，所以制成的砂型其內(nèi)部的樹脂和固化劑分布非常均勻，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)砂型內(nèi)部粘結(jié)劑分布不均勻帶來的各種問題。
文檔編號(hào)B22C9/00GK101214529SQ20071003303
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者吳爵盛, 唐果林, 楊偉東, 楊如玉, 梁滿杰, 石明寬, 蘇益平, 譚玉珍, 楓 金 申請人:佛山市峰華自動(dòng)成形裝備有限公司