砂型3D打印技术的实践应用

基于传统砂型铸造工艺过程复杂、生产效率低的问题,提出基于微滴喷射原理的砂型3D打印技术。其能快速获得精密铸型技术,可以实现复杂砂型(芯)的快速制造。砂型3D打印技术可实现铸件组织、性能和铸造缺陷的可控性,降低3D打印成本提高生产效率,符合智能化和绿色化的发展方向。

3D打印砂型的轻量化设计

介绍了应用在铸铁件上的3D打印仿生镂空砂型设计,对比研究了仿叶脉镂空砂型、仿蜂窝夹层镂空砂型以及仿竹子镂空砂型这3种设计方案的减重率,减重效果由大到小依次为仿叶脉>仿蜂窝>仿竹子,其中,仿叶脉镂空砂型的减重效果最好,高达47.6%。最后指出:镂空砂型的设计研究颠覆了传统的砂型设计,利用3D打印的优势,结合仿生结构设计,实现了砂型的轻量化,大幅度减少了树脂砂用量。

基于增材制造技术的砂型优化设计和应用研究

增材制造又称3D打印,作为一种新型的智能化加工技术,在高端铸造砂型方面得到了广泛应用。但是,关于3D打印砂型结构设计方面的研究还没有受到足够的重视,大部分砂型依然采用轮廓规则的实心结构,材料利用率不高,打印效率受限。本文以一种高端离心泵壳为例,通过研究砂型镂空、随形气道、砂型一体化等手段,设计出满足铸造使用要求的砂型方案,相比采用规则实心结构砂型,排气通畅,节约材料,并经过打印和浇注,最终得到符合加工要求的泵壳铸件。

基于PROCAST和SLS的燃烧室机匣铸造工艺优化

使用轻质铝合金零部件是实现飞机轻量化的途径之一,燃烧室机匣作为典型的铝合金零件,具有薄壁、复杂内腔等特点。为了研究燃烧室机匣的铸造工艺,采用PROCAST数值模拟和响应面法研究燃烧室机匣,预测机匣内部缩松缩孔位置。结果表明,燃烧室机匣两端法兰处和三角形凸台处易产生缩松缩孔缺陷,通过添加保温冒口和布置冷铁和对砂型进行工艺优化。对比传统密实砂型和镂空砂型对机匣的影响,研究得到优化砂型模型,对改进砂型设计进行响应面法试验,得到最佳的工艺参数。