2、組樹

根據產品尺寸和結構選擇合適的組樹方式，將檢查合格的3D打印模按照工藝要求組焊到澆注系統上。為了能牢固的組裝模型各個部件，我們采用熱熔膠槍對各個部件進行粘接，模組焊合處應飽滿、圓滑、無虛焊和焊瘤。圖４ 為粘接好的模型。

為了進一步增加漿料的涂掛性，增加漿料與模型的附著力，并提高模型表面光潔度，本工藝在3D打印的模型表面涂掛一層蠟，蠟層厚度0.5mm ~0.6mm。

涂掛方法為，把打印好的模型浸入到溫度為60℃ ~70℃蠟液中，取出后翻轉轉勻蠟液。待蠟液凝固后用刮刀刮掉表面多余的蠟，再用紗布打磨表面，提高表面光潔度，并在掛漿之前再通過洗蠟的方式進一步提高漿料與模型之間的附著力。

3、制殼

在制殼過程中，制殼材料的質量非常重要，確保具有以下幾點:(１)具有高的耐火溫度;(２)制殼材料具有足夠的惰性可以減少金屬液和耐火材料的反應;(３)制作好的型殼具有足夠的物理強度可以確保在生產過程中進行搬運;(４)型殼具有足夠的熱強度以便能承受金屬液的沖擊;(５)制殼材料具有好的尺寸穩定性;(６)漿料具有很好的涂掛性。

該工藝使用氧化釔作為面層的耐火材料，粘結劑采用硅酸鋯無機水溶液。該氧化物和粘結劑配制的面層型殼在高溫狀態下與鈦液不會發生反應，導熱性低，保溫性較好，適合澆注大型鈦合金精密鑄件。這種新型粘結劑與碳酸鋯氨、醋酸鋯和釔溶膠相比更適合3D打印的模型，其面層強度更高，面層不易脫落，制得的模殼濕態強度更高，可以防止漲殼，高溫強度好，更耐金屬液沖刷，型殼涂掛時不易變形。

控制參數為，面層漿料粘度40ｓ~60ｓ，面層干燥間溫度20℃~24℃，濕度60％~70％。背層采用馬來砂和馬來粉配制，背層漿料粘度16ｓ~24ｓ，背層干燥間溫度20℃ ~24℃，濕度40％ ~50％。根據鑄件大小選擇涂掛6~8層。圖５ 為涂掛了背層的模型。

４、焙燒和澆注

涂掛好的型殼根據制模材料的不同采取兩種不同的工藝路線。蠟模制作的模殼放入脫蠟斧中進行脫蠟， 脫完蠟后放入焙燒爐進行焙燒， 焙燒溫度1050℃，時間2ｈ。聚乳酸高分子模和樹脂模制作的模殼放入預熱爐內先進行預熱，除去型殼中多余的水分，預熱溫度60℃，預熱時間3ｈ;預熱好的型殼必須馬上放入天然氣焙燒爐內進行焙燒， 焙燒溫度1050℃，焙燒時間2ｈ，在此焙燒過程中聚乳酸高分子模和樹脂模被燒掉，剩下的空殼可以用來澆注。

樹脂模在焙燒過程中容易發生膨脹脹裂型殼，本工藝樹脂模因其表面涂有蠟，預熱溫度60℃時蠟已經開始融化，使模型與殼之間產生了間隙，徹底解決了因樹脂焙燒膨脹而對模殼產生的脹裂問題。樹脂模必須采用天然氣爐焙燒，樹脂在天然氣爐中瞬間燃燒消失減少了其因膨脹而對型殼損壞。圖６ 為天然氣焙燒爐，圖７ 為焙燒后的型殼。制好的的型殼組盤后即可澆注，澆注好的鑄件如果是重量輕、壁厚薄的鑄件其表面污染層薄，無需專門去除，經過熱等靜壓、精整和包裝后即可發給客戶。

5、酸洗

對于重量大或壁厚較厚的鑄件通常表面污染層較厚就需要采取酸洗工藝去除污染層。本工藝采用聚合硫酸鐵和氫佛酸的混合酸進行酸洗，徹底去除污染層后，用清水進行沖洗。整個酸洗過程要求嚴格控制酸洗溫度和酸洗量，保證完全去除污染層。此酸洗液相比于硝酸和氫氟酸的混合酸洗液酸洗速度更快，酸洗效果更好。新型酸洗液配比為，聚合硫酸鐵(含 鐵≥19％)重量比為22.９，水重量比為69，氫氟酸重量比為8.1。圖８ 為酸洗后的鑄件。

6、結論

3D打印材料的選擇上，蠟質和聚乳酸高分子模灰分和殘留物較少， 更適合鈦及鈦合金精密鑄造。通過在3D打印“模型”表面涂掛蠟層， 并采用新型面層粘結劑進行面層漿料的配制和涂掛， 選用天然氣爐進行焙燒的方法解決了漿料涂掛困難和焙燒過程中型殼易脹裂的問題;其次通過涂蠟的方法解決了模型表面質量差的問題;采用熱熔膠槍對模型進行組焊解決了模型樹組焊強度不高的問題;采用新型混合酸進行酸洗解決了部分3D打印模所制鈦及鈦合金鑄件污染層較厚的問題。

通過以上措施的實施打通了3D打印模的鈦及鈦合金精密鑄造工藝流程，有助于在鈦鑄造領域實現快速精密鑄造技術。采用該技術既可節約生產成本，節省開模費用，又可以縮短生產周期，滿足個性化的需求，適應未來定制型經濟的發展趨勢。

參考文獻

[１] 姜耀林，邵中魁. 3D打印在快速熔模精密鑄造技術中的應用[Ｊ].機電工程，２０１７，３４(１):４８－５１.

[２] 楊鐸.陶瓷型殼3D打印關鍵技術研究[Ｄ].鄭州:華北水利水電大學，２０１９.