一种复杂内流道型芯成型方法与流程

本发明涉及内流道铸造型芯成型技术领域，特别是一种复杂内流道型芯成型方法。

背景技术：

内流道结构是热控制、热交换的主要结构类型。随着轻量化以及热交换效率的提高，内流道结构与复杂主体承力结构需要一体化成型，此类功能一体化的内流道结构形状复杂，制造难度很大。

目前，铸造是实现复杂内流道结构制造的传统方式，采用铸造方式时，需要设计非常复杂的模具型芯。而采用铸造砂制造的复杂型芯，既要满足型芯制造和铸造过程中的高强度要求，又要满足铸造之后的型芯易溃散的脱模要求，导致型芯制造难度大，铸造件的合格率低；而且，由于铸造形成的内流道表面粗糙度较大，同时复杂内流道表面难以精确抛光，引起流道的流阻大幅度增加，严重影响产品性能。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种复杂内流道型芯成型方法，解决复杂内流道铸造型芯制造成型时，型芯成形难、型芯高强度要求与铸造之后的型芯易溃散要求的矛盾难以解决、铸造件合格率低、铸造件内流道表面精度差等问题。

对此，本发明提出一种复杂内流道型芯成型方法，其步骤为：复杂内流道型芯包括：金属外壳(1)和填充金属外壳(1)内部的内流道空腔的形状保持砂(2)；第一步、内流道空腔实体化：将变截面内流道结构的内流道空腔三维数字模型中提取，生成与内流道空腔形状一致的内流道三维数字模型；第二步、制造可熔模：选择可熔光固化树脂，通过增材制造方式，按照内流道三维数字模型完成可熔模制备；第三步、制备金属外壳：在可熔模外部喷涂纳米银浆，固化后通过电铸工艺在可熔模外部生成金属层，加热熔化树脂可熔模，获得金属外壳(1)；第四步、填充形状保持砂：将金属外壳(1)一端堵塞，将形状保持砂(2)填充到金属外壳(1)内部空腔，在填充过程中振动金属外壳(1)，使形状保持砂(2)完全充满金属外壳内部空腔，并堵塞金属外壳(1)所有开口。

其中，所述金属层的厚度为1-2mm。

其中，所述金属层为铜合金。

本发明通过用增材制造方法获得高精度、表面光滑的内流道空腔轮廓。通过电化学增材，获得复杂内流道型芯的金属外壳，并通过高溃散性形状保持砂对流道金属外壳进行填充，以提高复杂内流道型芯的强度。最后在铸造时，复杂内流道型芯的金属外壳与铸造金属熔液通过原子扩散，融为一体，获得高精度、表面光滑的内流道铸件；冷却后，高溃散性形状保持砂可轻易倒出。本发明解决了复杂内流道型芯制造时，复杂型芯成形难、型芯高强度要求与铸造之后的型芯易溃散要求的矛盾难以解决、铸造件合格率低、铸造件内流道表面精度差等问题。

附图说明

图1是本发明一种复杂内流道型芯构成部分示意图；

图2是本发明复杂内流道转化三维数字实体示意图；

图3是本发明复杂内流道型芯金属外壳电化学增材制造示意图；

图4是本发明复杂内流道型芯填充内部填充砂示意图。

1.金属外壳2.形状保持砂

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式做出详细说明。

图1-4所示，本发明的一种复杂内流道型芯包括：金属外壳1和形状保持砂2。复杂内流道型芯成型的具体过程为：将复杂内流道结构体的内流道空腔实体化，建立与内流道空腔形状一致的内流道三维数字模型；通过增材制造方式，采用可溶解或熔化材料，制备内流道三维模型；对内流道三维模型表面进行导电化处理；通过电铸，在内流道三维模型表面形成厚度1-2mm的金属外壳1；溶解或熔化内流道三维模型，获得中空流道金属外壳1；在流道金属外壳1内腔填充高溃散性形状保持砂1，制成复杂内流道型芯；至此，完成复杂内流道型芯制造。

实施例

以铜合金的变截面内流道型芯的制造过程为例，说明一种复杂内流道型芯成型的具体实施方式，其具体步骤为：

第一步内流道空腔实体化

将变截面内流道结构的内流道空腔三维数字模型中提取，生成与内流道空腔形状一致的内流道三维数字模型；

第二步制造可熔模

选择可熔光固化树脂，通过增材制造方式，按照内流道三维数字模型完成可熔模制备；

第三步制备金属外壳

在可熔模外部喷涂纳米银浆，固化后通过电铸工艺在可熔模外部生成1.5mm铜层，加热熔化树脂可熔模，获得金属外壳1；

第四步填充形状保持砂2

将金属外壳1一端堵塞，将形状保持砂2填充到金属外壳1内部空腔，在填充过程中振动金属外壳1，使形状保持砂2完全充满金属外壳内部空腔，并堵塞金属外壳1所有开口。

至此，完成复杂内流道型芯成型。

本发明解决了复杂内流道型芯制造时，复杂型芯成形难、型芯高强度要求与铸造之后的型芯易溃散要求的矛盾难以解决、铸造件合格率低、铸造件内流道表面精度差等问题。