裁剪导语：
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为加速成就程度，缩短成就资本，在全体气缸盖成就经过中，选拔3D打印砂芯进行样件试制。由于形成该缸盖内腔的水套砂芯单薄，为缩短试制失败风险，选拔A、B两个打印厂家的砂芯进行考验成就。对两个坐褥厂家的3D打印试块抗拉强度、发气量、发气速率、高温性能等参数进行了对比检测，制定3D打印砂芯坐褥样件的试制工艺决策，在第一次试制限制基础上选拔了优化活动，制定了多重决策进行试制，从而获取及格铸件。
笔者公司坐褥的一种全体气缸盖为六缸一盖，工艺老到、质料褂讪。为提高居品轮廓性能和竞争力，需对该全体气缸盖进行优化升级，升级后的气缸盖水套内腔眷注谈时势均有窜改，材质由原HT300变为RuT450。按照传统铸件成就模式，需要再行筹算、制作及调试工装和模具，居品试制资本高，且坐褥考据周期较长。为实时提供考验样件，选拔3D打印砂芯进行样件成就，通过3D打印时间，按优化后的砂芯三维模子打印出3D砂芯，然后进行组芯、浸涂、浇注。1
铸件基本信息
1.1 铸件结构
该全体气缸盖铸件尺寸768 mm×220 mm×118 mm，铸件质料84.8 kg，主要壁厚5 mm，六缸一盖。铸件结构和锻造工艺永别如图1、图2所示。图片
图1 铸件3D模子
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图2 锻造工艺默示图
1.2 现锻造工艺决策
该气缸盖所用砂芯包括托盘芯、下水套芯、进气谈芯、排气谈芯、上水套芯、挺杆芯。各砂芯均单独制芯，组芯时使用水玻璃胶进行组芯。气缸盖下平面和内腔由砂芯形成，上名义由外模形成。造型时一箱两件，支配对称叮嘱（如图2），用下芯夹具、吊取托盘芯进行自动下芯。选拔底注式浇注系统，托盘芯底部留有内浇谈，铁液从托盘芯底部内浇谈投入并充型。2
优化后铸件成就试制
由于该全体气缸盖进行优化、升级只窜改铸件内腔时势结构，与时势、结构窜改联系的砂芯及芯盒无法连接使用，需选拔3D打印砂芯面貌试制。铸件外部时势并无窜改，造型用的外模不错连接使用。经过对砂芯3D打印阛阓查考了解，详情了A、B两个厂家坐褥的3D打印砂芯进行样件成就，样件试制前对两家公司提供的3D打印试样从基本物理属性、抗拉强度、发气量、发气速率、高温推广率等进行了检测，并与原砂芯检测限制进行对比。3D打印试样浸涂时使用水基涂料，涂料粘度34 °Bé，烘干温度125 ℃，烘干时辰2.5 h。2.1 试样基本物理属性
对A、B两个厂家提供的3D打印“8”字型试块的分量、外不雅心理、主要组分和平均细度等检测，基本物理属性具体见表1。平时砂芯配方制作“8”字型试块质料66.3 g，比两个厂家3D打印“8”字型试块偏重，A厂用砂平均细度比B厂小。表1 基本物理属性对比
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2.2 试样抗拉强度
使用智能型砂强度机对3D打印的“8”字型试块进行检测。永别检测运行试块、不浸涂烘干和浸涂烘干试块的抗拉强度，检测限制见表3。烘干温度125 ℃，烘干时辰2.5 h。由表3可知：与运行“8”字型试块比较，不浸涂烘干后的试块抗拉强度加多理解，浸涂烘干后的试块抗拉强度稍稍缩短。若砂芯抗拉强度不及，浇注充型经过中易形成砂芯断裂。表2 抗拉强度对比
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2.3 试样发气量和发气速率
使用型芯砂检测职责站，检测3D打印试样浸涂前和浸涂烘干后的发气情况。测试时辰300 s，试块发气情况见表3、图4。字据检测限制可知：A厂试块发气量比B厂小，发气速率基本一致，50 s时蓄积发气量达到总发气量的65%支配，100 s时蓄积发气量达到总发气量的86%支配；试块浸涂烘干比不浸涂烘干总发气量大。发气量大、发气速率快对排气提倡更高条目，气体不可实时排出，易形成呛火、气孔颓势。表3 总发气量
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图3 发气速率
2.4 试样高温性能
使用型芯砂检测职责站，永别检测3D打印试块的高温性能。把3D打印的φ12 mm×20 mm试块放进加热炉并升温至1 000 ℃环境中进行检测，检测限制见表2。字据检测限制可知：A厂试块高温推广率比B厂大，A厂试块推广达到极值时辰和高温耐热时辰比B厂短。高温推广率大、推广达到极值时辰和高温耐热时辰短，讲解砂芯抵牾变形才能差，砂芯在高温现象下时易变形断裂。表4 高温性能
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铸件试制及成果
3.1 样件试制
（1）组芯
由于3D打印砂芯质料较轻、易断，组芯及搬运经过需要轻拿轻放。组芯时加多水玻璃胶点胶位置，加多砂芯间粘结强度。组好的整组芯如图5所示。
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图5 整组芯
（2）浸涂和烘干
3D打印砂芯浸涂、烘干使用原工艺，各砂芯组芯后为整组芯，整组芯浸涂时东谈主工浸涂，使用水基涂料，涂料粘度34 °Bé，涂层厚度约0.25 mm。整组芯烘干温度125 ℃、烘干时辰2.5 h。出炉后查验残余水分含量0.25%～0.43%。
（3）造型
样件坐褥时，使用原外模进行造型。使用下芯胎具、吊具等自动下芯。
（4）熔真金不怕火浇注
样件试制选拔RuT450材质，铁液浇注温度1 410 ℃，单箱浇注时辰22 s，浇注时自动燃烧引气。
3.2 试制限制
第一次试制使用了A、B厂打印3D砂芯进行考验，浇注经过中陪同严重呛火欣慰。浇注后开箱发现通盘铸件下水套芯均漂芯断裂（如图6）、上水套芯喷油器孔部位断裂（如图7）。图片
图6 漂芯
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图7 砂芯断裂
字据第一次试制情况进行如下纠正：
（1）为减少托盘芯底部内浇谈铁液对下水套芯的径直冲刷，把托盘芯上内浇谈位置向中心挪动8 mm（如图8）以避让下水套芯。
（2）后续打印3D砂芯时，托盘芯与下水套芯打印成一体，加多砂芯间衔尾强度。
操逼（3）水套芯相对比较单薄，强度较低，为幸免浇注时水套芯浮力较大而形成砂芯单薄处摧毁，部分决策的上、下水套芯之间甩掉芯撑。
（4）原气缸盖喷油器处为实心结构，新结构气缸盖上水套芯加多喷油器孔部位，新增喷油器孔部位堵塞外模上方明气针排气通谈，气体和铁液流向至顶部明气针时，此处砂芯压力加多，优化上水套芯喷油器孔部位尺寸（如图9），加大此处排气通谈，减少上水套芯喷油器孔部位承受压力。
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图8 内浇谈位置优化
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图9 喷油器孔部位优化
为灵验对比A、B两个厂家的3D砂芯试制情况，不才芯时，吞并砂箱一组使用原工艺砂芯，另一组使用3D打印砂芯，并作念好鲜艳。浇注后开箱查验对比铸件下水套芯漂芯、上水套芯喷油器孔断裂、内腔质料等。第二次试制决策及铸件质料情况见表5，使用A厂3D打印砂芯试制铸件下水套芯均出现漂芯欣慰，整组芯浸涂后烘干时，上水套芯喷油器孔部位有断裂情况；使用B厂3D打印砂芯试制铸件质料无十分。表5 试制决策及铸件质料情况
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字据试制件质料详情选拔B厂家3D打印砂芯不浸涂、不烘干工艺进一步试制考据，试制限制是试制件外不雅和尺寸炫耀条目，对试制件本色取样检测，强度和金相均炫耀条目。4
论断
（1）愚弄3D打印砂芯进行铸件成就，大致简约试制工装、模具成就资本，同期省去工装、模具成就和试模时辰，且在筹算鼎新时，只需鼎新三维数据即可终了新砂芯的坐褥，为后续工装、模具成就提供数据相沿。
（2）3D打印砂芯用砂粒度较小，砂芯名义密致、光洁，整组芯不浸涂和浸涂后铸件内腔随意度一致，砂芯无烧结，使用3D打印砂芯时不错减少砂芯浸涂工序。
（3）由于3D打印砂芯发气量大，在样件试制时需要筹议加多排气活动，减少呛火眷注孔颓势。
（4）提高3D打印砂芯抗拉强度和高温性能，有助于减少浇注充型时砂芯断裂风险。
作家单元：中国重汽集团杭州发动机有限公司
裁剪审核：柳开国
微信裁剪：蔡文娟
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