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湖北武漢3d打印公司-3D打印砂型技術(shù)在缸體鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

作者:武漢易成三維科技有限公司 日期:2022-08-17 點(diǎn)擊:787
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武漢易成三維科技是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的3D打印、三維掃描儀綜合方案供應(yīng)商,始終專注于制造、教育、科研、軍工等領(lǐng)域,迄今為止已為約600所著名高校、科研院所、約10000個(gè)企業(yè)機(jī)構(gòu)提供專業(yè)的3D打印設(shè)備、服務(wù)及平臺(tái)化數(shù)字智造應(yīng)用方案。

自2009年至今,中國(guó)已連續(xù)13年雄踞全球汽車產(chǎn)銷量榜首。隨著生活水平的不斷提高,我國(guó)開始經(jīng)歷消費(fèi)升級(jí),汽車種類以及技術(shù)將持續(xù)推陳出新,汽車市場(chǎng)也將迎來更大的發(fā)展。

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的“心臟”,由很多鑄件構(gòu)成,以缸體為代表,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸精度要求高,尤其水套位置壁厚僅在4-5mm左右,鑄造難度頗高。因此,在汽車更新迭代的過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件的鑄造技術(shù)往往是制約其發(fā)展的重要因素。

目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體主要是采用傳統(tǒng)工藝鑄造,鑄型由前后端蓋砂芯、曲軸箱砂芯、蓋芯、水套芯、油道芯等十幾塊砂芯組合形成,組芯方式復(fù)雜,過程操作繁瑣,對(duì)操作工人的技能要求高,并且由于定位過多導(dǎo)致累計(jì)誤差超過鑄件的公差要求,難以保障壁厚均勻,鑄件廢品率較高。

而3DP打印技術(shù)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。采用砂型3D打印技術(shù),可將發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件的砂芯整體打印成型,減少部分組芯工序,縮短工序節(jié)點(diǎn),減小產(chǎn)品尺寸誤差,提升鑄件生產(chǎn)效率。對(duì)于新品研發(fā)來說,采用3D打印技術(shù)可以大幅縮短研發(fā)周期,加速推進(jìn)產(chǎn)品更新?lián)Q代。

下面以一實(shí)物缸體產(chǎn)品為例,具體介紹一下3DP打印技術(shù)在缸體鑄件中的應(yīng)用。

某缸體為直列四缸缸體,其材質(zhì)為HT250,輪廓尺寸:470*280*370mm,零件重量72kg,鑄件重量80kg,主體壁厚4mm。鑄件三維如圖1所示。鑄件整體尺寸要求達(dá)到GB 6414 1999 CT8級(jí)。氣缸體水套須經(jīng)350kPa氣密性試驗(yàn),保持時(shí)間15s,不允許有壓力下降。

綜合考慮各方面因素,選擇將缸體立起來進(jìn)行澆注,缸筒朝下,工藝采用底注、開放式澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)截面比例為∑F直:∑F橫:∑F內(nèi)=1:1.8:2.0,澆注鐵液重量約110kg,澆注時(shí)間控制在15S左右,鑄造工藝如圖2所示。

此缸體砂型工藝設(shè)計(jì)包括七塊芯:上蓋板芯,左、右邊芯,前、后端芯,水套和氣道芯,下底板芯等,如圖2所示。采用共享KOCEL AJS 2500型號(hào)砂型3D印機(jī)進(jìn)行打印,原砂采用100/140目硅砂和陶粒砂,打印室溫度23±5℃,相對(duì)濕度30%-80%,打印用時(shí)15H。打印完畢后,將砂型用0.5MPa風(fēng)壓壓縮空氣風(fēng)洗徹底。之后,利用現(xiàn)有浸涂涂料系統(tǒng)對(duì)風(fēng)洗完的砂型進(jìn)行表面浸涂,送入微波烘干爐進(jìn)行烘干。烘干后檢測(cè),砂型含水量小于0.3%,滿足生產(chǎn)要求。隨后采用手工方式進(jìn)行組芯工序,并用螺桿連接緊固。

澆注溫度控制在1430±10℃澆注(澆口杯中測(cè)溫),澆注時(shí)間15s,充型過程平穩(wěn)。鑄件拋丸后,去除澆注系統(tǒng)、冒口,隨后簡(jiǎn)單打磨澆注系統(tǒng)、冒口根部殘留。至此便完成了鑄件的清理。經(jīng)檢測(cè),該缸體鑄件成形外觀良好,整體尺寸精度達(dá)到CT8級(jí)標(biāo)準(zhǔn),鑄件外觀見圖3。



圖3 合格鑄件及鑄件解剖

缸體鑄件的生產(chǎn)鑄造采用3D打印技術(shù),降低了鑄件造型的復(fù)雜程度,提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,可有效支持產(chǎn)品先期研發(fā)工作,也能滿足批量生產(chǎn)的需求。鑄造3D打印技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)于產(chǎn)品創(chuàng)新及鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)都有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。