一种3D打印覆膜增强铸型及制备方法

本发明涉及3d打印铸型技术，特别是关于一种3d打印覆膜增强铸型及制备方法。

背景技术：

1、增材制造技术在液态金属成型过程中常常用来生产铸型和型芯，随着选区激光烧结（selective laser sintering, sls）快速成形技术的出现，可以快速及精确地制造复杂铸型（型芯）的整体，可显著降低复杂铸件开发周期和成本。

2、目前sls技术应用于液态金属成型时均作为打印砂型/砂芯的一种手段，但其受到工艺参数的限制导致砂型的初坯强度较低，在固化过程中易发生变形。

3、通过纤维复合熔模铸造型壳来提升型壳综合性能的研究在国内外相关从业人员中也有开展。但熔模铸造主要受到蜡模尺寸以及铸件尺寸的限制，对一些复杂件的生产仍受到一定的局限性。

4、将二者结合，既发挥增材制造不受结构限制的优点，又利用纤维增强特性实现高强度型壳的制备的研究目前还尚未见报道。因此研究选区激光烧结和纤维增强复合技术制备熔模精密铸造用型壳是有必要的，能够为精密铸造在工业领域的应用提供新的工艺措施和理论基础。

技术实现思路

1、本发明提供一种3d打印覆膜增强铸型及制备方法，通过在铸型中增添纤维材料，同时采用选区激光烧结的方法成型，使其不受结构限制的同时提高铸型强度，解决复杂铸型的结构及强度问题。

2、本发明的具体技术方案是：

3、本发明提供一种3d打印覆膜增强铸型，通过铸造型材打印成型，其特征是，在铸型选区的打印型材中，间隔性铺覆有纤维层，所述纤维为耐热纤维。

4、优选地：所述纤维铺覆的层数=。

5、优选地：所述型材间隔厚度为1～3.5mm。

6、优选地：所述纤维总加入量占铸型总重量的0.2%～0.8%。

7、优选地：所述纤维的长径比为（150～250）:1；所述纤维长度与型材直径比为（40～60）:1。

8、优选地：所述纤维在型材表面的铺覆方式是：均匀铺撒、乱向分布。

9、优选地：所述纤维为武岩纤维、玻璃纤维、钢纤维或硅酸铝纤维。

10、本发明还提供一种所述3d打印覆膜增强铸型的制备方法，包括如下步骤：

11、首先：

12、1.1）确定用作3d打印的型材材料以及规格和型号，然后根据型材的选择制备纤维，纤维长度与型材的直径比为（40～60）:1，纤维的长径比为（150～250）:1；

13、1.2）确定纤维的总加入量，为铸型总重量的0.2%～0.8%；

14、1.3）确定型材单层打印厚度、型材被纤维间隔的厚度，然后根据计算式，计算纤维铺覆的层数，并计算每层纤维加入量；

15、其次：

16、2.1）将型材一层层打印，每打印一层型材用激光扫描烧结一次，直至打印到一个型材间隔厚度；

17、2.2）然后在选区表面铺覆一层纤维，每层纤维加入量按计算所得；

18、2.3）重复2.1）～2.2），直至最后一部分型材打印完成，铸型表面不铺覆纤维；

19、2.4）然后固化。

20、优选地，固化前先清理铸型表面未烧结的浮料，然后利用烘箱进行固化，烘箱的升温速率为5～10℃/min，升温至型材所能达到的固化温度后，保温2h后取出。

21、本发明技术能够获得的有益效果是：通过向铸型中添加纤维可有效提高了铸型的抗弯性能和抗拉性能，在铸型断裂过程中，纤维通过自身的变形和断裂，以及纤维与树脂之间的脱粘和拔出抵抗铸型的断裂载荷，提高性能。

技术特征：

1.一种3d打印覆膜增强铸型，通过型材打印成型，其特征在于：在铸型选区的打印型材中，间隔性铺覆有纤维层，所述纤维为耐热纤维。

2.根据权利要求1所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述纤维铺覆的层数=。

3.根据权利要求2所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述型材间隔厚度为1～3.5mm。

4.根据权利要求1所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述纤维总加入量占铸型总重量的0.2%～0.8%。

5.根据权利要求1所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述纤维的长径比为（150～250）:1；所述纤维长度与型材直径比为（40～60）:1。

6.根据权利要求1-5任一所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述纤维在型材表面的铺覆方式是：均匀铺撒、乱向分布。

7.根据权利要求1所述的3d打印覆膜增强铸型，其特征在于：所述纤维为武岩纤维、玻璃纤维、钢纤维或硅酸铝纤维。

8.一种如权利要求1-7任一所述3d打印覆膜增强铸型的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的3d打印覆膜增强铸型的制备方法，其特征在于，固化前先清理铸型表面未烧结的浮料，然后利用烘箱进行固化，烘箱的升温速率为5～10℃/min，升温至型材所能达到的固化温度后，保温2h后取出。

技术总结本发明公开一种3D打印覆膜增强铸型及制备方法，应用于3D打印选区增强型铸型，在铸型选区的打印型材中，间隔性铺覆有纤维层，纤维铺覆的层数根据选区的厚度和设定的型材间隔厚度而定，纤维总加入量占铸型总重量的0.2%～0.8%，在制备中包括如下步骤：每打印一层型材用激光扫描烧结一次，直至打印到一个型材间隔厚度铺覆一层纤维；直至最后一部分型材打印完成，铸型表面不铺覆纤维；然后固化。本发明有效增强了铸型的抗弯性能和抗拉性能。技术研发人员：李小飞,吕凯,丰志成,车磊受保护的技术使用者：内蒙古工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5