钛脊合金拥有沉量轻、强度高、耐热性强和耐侵蚀等很多利益，在航空、航天、舰船、化工、冶金、电力、医疗器械和体育休闲等领域得到宽泛的利用，因而被人们称为“太空金属”“海洋金属”“智慧金属”
。

钛脊合金铸件做为钛加工材的一种，因其拥有优异的化学和力学机能，被宽泛利用于航空、航天、舰船、化工、海洋运输、医疗卫生、活动器械、环保、汽车及其他机械造作、构筑等领域，并以每年20％的速度递增
。

目枪铸件的重要出产技术有机加石墨型造作工艺和精密铸造出产工艺
。前者合用于单一状态、厚大铸件和对尺寸要求不高迪胙铸件出产
。对于结构复杂、有不规定曲面或内部拥有精密结构的零件机加石墨型造作工艺并不合用，但随着工业４.0和智能造作的发展，大型、薄壁、整体、结构复杂和高精度钛铸件的需要会越来越多，这些零件只有通过精密铸造的方式进行出产
。精密铸造必要造作模具出产出蜡模，但模具设计和出产功夫比力长，出格是对一些状态复杂的铸件，如叶片、叶轮、发起机缸体和缸盖等，模具的造作难度大，用度高，功夫长
。因而，对复杂零件的试造或幼批量出产，选取传统精密铸造步骤，造作周期长、成本高、风险大，甚至无法造作
。

选取3D打印增材造作技术与铸造技术相结合，通过零件的三维模型，无需模具即可急剧造作出零件的“蜡模”并急剧造作出金属零件，不仅能解决上述问题，并且能实现铸造工艺过程的集成化、自动化、急剧化[１]
。3D打印急剧成形技术的利用，能够实现“设计即出产”，将大大缩短新产品的研发周期，节约研发成本
。因而，钻研3D打印技术在钛脊合金精密铸造领域的应器拥有沉要意思
。

目前选取3D打印技术的钛脊合金精密铸造重要工艺路线如下:(１)利用3D打印机造作树脂模，组树后，再选取熔模铸造工艺，通过造壳、浇铸、算帐壳体和后续处置等工序得到精密铸件
。(２)选取3D打印技术直接造备精密铸造用陶瓷型壳和型芯，而后将型壳与型芯组合，通过浇注、算帐砂壳后得到精密铸件
。不外，选取这种技术，打印件在固化时会产生尺寸误差，打印件经过脱脂烧结处置后，尺寸又会产生较大的收缩[２]
。其次由于钛金属的活跃性，能满足用于铸造钛铸件的3D打印陶瓷型壳开起事度极度高
。

对于钛脊合金精密铸造第一种工艺路线是比力可行且经济的方式，但其出产工艺又与传统迪胙脊合金精密铸造出产工艺分歧，依照传统钛脊合金精密铸造出产工艺很难出产出合格迪胙脊合金铸件
。因而，必须对传统的造模、组树、造壳、焙烧、浇注和酸洗工序进行改进，确定新的工艺参数能力出产出品质良好迪胙脊合金铸件
。

1、造模

传统的造模技术是通过模具得到所需的蜡模，３Ｄ打印急剧造模技术以离散/ 堆积道理，通过切片软件将复杂零件的三维CAD模型按肯定方式离散切片成为单一可加工的离散面(二维平面)、离散线和离散点，而后再选取激光烧结或加热的方式将这些离散的面、线和点堆积形成零件的整体状态
。3D打印急剧造模技术拥有较强的矫捷性，该技术能大大缩短产品的设计开发周期，解决单件或幼批零件的造作问题
。

对于大型铸件，在造作模型的过程中3D打印时出产效能低
。为了提逾越产效能在3D打印时设置急剧打印和无支持打印削减不用要的功夫，其次能够多个打印机按分歧部位同时打印再组装到一路
。图１为3D打印的蜡模，图２ 为3D打印的聚乳酸高分子模，图３ 为3D打印的树脂模
。对分歧材质的3D打印资料进行灰分和残留物检测，蜡质和聚乳酸高分子；曳趾筒辛粑锝仙，能够满足钛脊合金精密铸造对模型的要求，树脂的灰分和残留物较多且处置难题，不能满足钛脊合金精密铸造对模型的要求
。

2、组树

凭据产品尺寸和结构选择相宜的组树方式，将查抄合格的3D打印模依照工艺要求组焊到浇注系统上
。为了能牢固的组装模型各个部件，我们选取热熔胶枪对各个部件进行粘接，模组焊合处应鼓满、圆滑、无虚焊和焊瘤
。图４ 为粘接好的模型
。

为了进一步增长浆料的涂挂性，增长浆料与模型的附着力，并提高模型表表光洁度，本工艺在3D打印的模型表表涂挂一层蜡，蜡层厚度0.5mm ~0.6mm
。

涂挂步骤为，把打印好的模型浸入到温度为60℃ ~70℃蜡液中，取出后翻转转匀蜡液
。待蜡液凝固后用刮刀刮掉表表有余的蜡，再用纱布打磨表表，提高表表光洁度，并在挂浆之前再通过洗蜡的方式进一步提高浆料与模型之间的附着力
。

3、造壳

在造壳过程中，造壳资料的质量极度沉要，确保拥有以下几点:(１)拥有高的耐火温度;(２)造壳资料拥有足够的惰职能够削减金属液和耐火资料的反映;(３)造作好的型壳拥有足够的物理强度能够确保在出产过程中进行搬运;(４)型壳拥有足够的热强度以便能接受金属液的冲击;(５)造壳资料拥有好的尺寸不变性;(６)浆料拥有很好的涂挂性
。

该工艺使用氧化钇作为面层的耐火资料，粘结剂选取硅酸锆无机水溶液
。该氧化物和粘结剂配造的面层型壳在高温状态下与钛液不会产生反映，导热性低，保温性较好，适合浇注大型钛合金精密铸件
。这种新型粘结剂与碳酸锆氨、醋酸锆和钇溶胶相比更适合3D打印的模型，其面层强度更高，面层不易脱落，造得的？鞘慷雀，能够预防涨壳，高温强度好，更耐金属液冲刷，型壳涂挂时不易变形
。

节造参数为，面层浆料粘度40ｓ~60ｓ，面层干燥间温度20℃~24℃，湿度60％~70％
。背层选取马来砂和马来粉配造，背层浆料粘度16ｓ~24ｓ，背层干燥间温度20℃ ~24℃，湿度40％ ~50％
。凭据铸件大幼选择涂挂6~8层
。图５ 为涂挂了背层的模型
。

４、焙烧和浇注

涂挂好的型壳凭据造模资料的分歧采取两种分歧的工艺路线
。蜡模造作的？欠湃胪牙薪型牙， 脱完蜡后放入焙烧炉进行焙烧， 焙烧温度1050℃，功夫2ｈ
。聚乳酸高分子模和树脂模造作的？欠湃朐と嚷谙冉性と，除去型壳中有余的水分，预热温度60℃，预热功夫3ｈ;预热好的型壳必须顿时放入天然气焙烧炉内进行焙烧， 焙烧温度1050℃，焙烧功夫2ｈ，在此焙烧过程中聚乳酸高分子模和树脂模被烧掉，剩下的空壳能够用来浇注
。

树脂模在焙烧过程中容易产生膨胀胀裂型壳，本工艺树脂模因其表表涂有蜡，预热温度60℃时蜡已经起头消融，使模型与壳之间产生了间隙，彻底解决了因树脂焙烧膨胀而对？遣恼土盐侍
。树脂模必须选取天然气炉焙烧，树脂在天然气炉中瞬间点火隐没削减了其因膨胀而对型壳败坏
。图６ 为天然气焙烧炉，图７ 为焙烧后的型壳
。造好的的型壳组盘后即可浇注，浇注好的铸件若是是沉量轻、壁厚薄的铸件其表表传染层薄，无需专门去除，经过热等静压、精整和包装后即可发给客户
。

5、酸洗

对于沉量大或壁厚较厚的铸件通常表表传染层较厚就必要采取酸洗工艺去除传染层
。本工艺选取聚合硫酸铁和氢佛酸的混合酸进行酸洗，彻底去除传染层后，用净水进行冲刷
。整个酸洗过程要求严格节造酸洗温度和酸洗量，保障齐全去除传染层
。此酸洗液相迸宗硝酸和氢氟酸的混合酸洗液酸洗速度更快，酸洗成效更好
。新型酸洗液配比为，聚合硫酸铁(含 铁≥19％)沉量比为22.９，水沉量比为69，氢氟酸沉量比为8.1
。图８ 为酸洗后的铸件
。

6、结论

3D打印资料的选择上，蜡质和聚乳酸高分子；曳趾筒辛粑锝仙， 更适合钛脊合金精密铸造
。通过在3D打印“模型”表表涂挂蜡层， 并选取新型面层粘结剂进行面层浆料的配造和涂挂， 选用天然气炉进行焙烧的步骤解决了浆料涂挂难题和焙烧过程中型壳易胀裂的问题;其次通过涂蜡的步骤解决了模型表表质量差的问题;选取热熔胶枪对模型进行组焊解决了模型树组焊强度不高的问题;选取新型混合酸进行酸洗解决了部门3D打印模所造钛脊合金铸件传染层较厚的问题
。

通过以上措施的执行买通了3D打印模迪胙脊合金精密铸造工艺流程，有助于在钛铸造领域实现急剧精密铸造技术
。选取该技术既可节约出产成本，节俭开模用度，又能够缩短出产周期，满足个性化的需要，适应未来定造型经济的发展趋向
。

参考文件

[１] 姜耀林，邵中魁. 3D打印在急剧熔模精密铸造技术中的利用[Ｊ].机电工程，２０１７，３４(１):４８－５１.

[２] 杨铎.陶瓷型壳3D打印关键技术钻研[Ｄ].郑州:华北水利水电大学，２０１９.