一种基于3dp砂型的种基制作铸造砂箱及金属铸造方法
技术领域
1.本发明涉及金属铸造技术领域，特别是种基制作涉及一种基于
3dp
砂型的铸造砂箱及金属铸造方法
。
背景技术：
2.3dp
是种基制作指三维打印黏结成型技术，其原理是种基制作逐层铺粉末并对各层粉末按截面形状喷粘结剂，层层叠加，种基制作最后去除干粉，种基制作以形成三维粘结体
。种基制作3dp
技术正广泛地应用于砂型制造中，种基制作成为铸造工艺的种基制作新发展方向
。
3.如申请号为
2021102506709、种基制作
申请公布日为
2021.06.29
的种基制作中国发明专利公开了一种砂芯打印机，其包括工作箱，种基制作工作箱上设置有与工作箱可拆卸连接的种基制作防护罩，防护罩的种基制作一端敞口；防护罩的侧面上设置有用于将砂粒向外喷出的喷气件，防护罩的种基制作一侧连通有用于将空气和砂粒向外排出的排气袋，排气袋远离防护罩的一端连通有收集箱
。
砂芯在工作箱上制作完成后，将工作箱向外移出并将防护罩罩设在工作箱上方，然后将砂芯的底端提升至与工作箱上端面齐平的位置并启动喷气件，使砂芯表面和周围砂粒能够向排气袋的方向排出，通过排气袋实现了砂粒与喷气的分离，利于对砂粒进行收集
。
4.现有技术中的工作箱是用于容纳砂粒以实现砂芯
/
砂型粘结成型的，将工作箱移出打印机后，需要清理并回收干砂，再取出砂芯
/
砂型进行固化处理，固化后才能浇铸金属液
。
但是，清砂工序和固化工序是分开操作，两个过程的耗时较长，砂型制备及整个铸造生产的效率低；而且，清砂后转移砂型的过程中可能发生外力碰撞，砂型损坏的风险大，容易影响铸造生产的成品精度和可靠性
。
技术实现要素：
5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于
3dp
砂型的铸造砂箱及金属铸造方法，以解决清砂和固化工序耗时长，砂型制备及整个铸造生产的效率低，清砂后转移砂型可能发生外力碰撞，砂型损坏的风险大，容易影响铸造生产的成品精度和可靠性的问题
。
6.本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的技术方案为：基于
3dp
砂型的铸造砂箱包括砂箱本体和上箱盖，所述砂箱本体的上部设置有敞口，所述上箱盖可拆安装于所述敞口处，所述砂箱本体包括固定相连的底板和侧板，所述侧板围设于所述底板的边缘；所述上箱盖设有第一进风口和多个第一内流道，所述第一进风口处集成安装有加热送风结构，多个所述第一内流道设置于所述上箱盖的内部且与所述第一进风口连通，所述上箱盖的下侧边缘还设有多个连通所述第一内流道的第一出风口；所述侧板的内部设置有多个第二内流道，所述侧板的上边缘开设有多个第二进风口，多个所述第二进风口分别与所述第二内流道连通，多个所述第二进风口与多个所述第一出风口对应布置，以在所述上箱盖闭合后使所述第一内流道与所述第二内流道导通；
所述侧板的内壁还设有多个连通所述第二内流道的第二出风口，多个所述第二出风口围绕于所述砂箱本体呈周向旋流布置，所述第二出风口用于向所述砂箱本体中喷射热气流以形成热砂流体；所述上箱盖还设置有排气口，所述排气口处安装有干砂过滤结构，所述干砂过滤结构的孔径小于干砂的粒径，以排出所述砂箱本体中的多余热气；所述底板设置有排砂口，所述排砂口处安装有阀门，所述阀门可拆连接有负压管路
。
7.进一步的，所述上箱盖为中间高
、
四周低的锥形箱盖，所述第一进风口设置于所述上箱盖的中部，多个所述第一内流道关于所述第一进风口呈中心辐射状布置
。
8.进一步的，所述上箱盖的形状为四棱锥形，其包括四个拼接组合的等腰三角形板，所述等腰三角形板的顶点处设有四分之一圆弧槽，四个所述等腰三角形板的四分之一圆弧槽围成所述第一进风口；所述等腰三角形板的底边设有密封卡槽，多个所述第一出风口间隔分布于所述密封卡槽的槽底，且所述密封卡槽与所述侧板的上边缘卡接配合
。
9.进一步的，所述砂箱本体的形状为长方体形，所述侧板设有四个，四个所述侧板垂直拼接构成长方体腔体，多个所述第二内流道在所述侧板的长边方向上间隔设置，所述第二内流道沿所述侧板的高度方向延伸布置，多个所述第二出风口在所述第二内流道的长度方向上间隔分布
。
10.进一步的，所述第二出风口的开口方向与所述侧板的内壁之间形成出风夹角，所述出风夹角介于
15
°
至
50
°
之间的任意角度，且所述第二出风口的开口方向相对于所述底板的倾斜角度为-30
°
至
+30
°
之间的任意角度
。
11.进一步的，所述出风夹角介于
20
°
至
30
°
之间的任意角度，且所述第二出风口的开口方向相对于所述底板的倾斜角度为-15
°
至
+15
°
之间的任意角度
。
12.进一步的，所述侧板为双层板结构，其包括内层板和外层板，所述内层板的表面开设有流道槽，所述外层板与所述内层板贴合焊接固定，所述外层板与所述内层板的流道槽密封连接形成所述第二内流道
。
13.进一步的，所述底板还设有多个底板开孔和第三内流道，多个所述底板开孔分散布置于所述底板的内侧；所述排砂口设于所述底板的外侧，所述第三内流道设置于所述底板的内部，且所述第三内流道连通于多个所述底板开孔与所述排砂口之间
。
14.进一步的，所述阀门为球阀，所述球阀与所述排砂口为法兰连接，所述球阀的阀芯与阀座之间为金属硬密封配合，所述球阀的阀芯表面和阀座表面均有硬化防磨涂层
。
15.进一步的，所述底板的内壁还设有底部沉槽，所述底部沉槽中嵌装有金属发热板，所述金属发热板与所述底部沉槽过盈配合，且所述底部沉槽与所述底板的内壁平齐设置，所述金属发热板连接有贯穿于所述底板的电源线
。
16.进一步的，所述加热送风结构包括外壳体
、
轴流风扇
、
电热丝和控制板，所述外壳体设有与所述第一进风口连接的送风接口，所述轴流风扇和所述电热丝均安装于所述外壳体的内部，所述控制板分别与所述轴流风扇
、
所述电热丝电连接
。
17.进一步的，所述外壳体的内部还安装有热电偶，所述热电偶与所述控制板电连接，所述控制板用于接收所述热电偶发出的温度信号，并在加热温度超过最高固化温度时控制所述电热丝断电
。
18.进一步的，所述排气口设有多个，多个所述排气口布置于所述上箱盖的靠近边缘位置，所述排气口与所述第一内流道错开分布，所述干砂过滤结构包括不锈钢滤网和
pp
棉滤芯，所述
pp
棉滤芯可拆安装于所述不锈钢滤网的外侧，所述不锈钢滤网的过滤精度
≤100
μm，所述
pp
棉滤芯的过滤精度
≤15
μ
m。
19.本发明的使用基于
3dp
砂型的铸造砂箱的金属铸造方法的技术方案为：使用基于
3dp
砂型的铸造砂箱的金属铸造方法，包括以下步骤：
s1、
根据铸件的形状尺寸设计砂型分层的
cad
图纸，并将砂型分层的
cad
图纸导入
3dp
打印机中；
s2、
开启铸造砂箱的上箱盖，检查并清理箱内杂质，保证第二出风口能够顺畅喷射热气流，以及排砂口的阀门可正常开闭；对砂箱本体的侧板内表面和底板内表面涂覆热熔膜层，并使用刮平器将热熔膜层平整，确保热熔层在砂箱本体内无褶皱无凸出；
s3、
将砂箱本体推入
3dp
打印机中，按照设计图纸进行铺砂和喷射粘接剂，直至完成整个砂型的制备工作；
s4、
取出内部填充有砂型和干砂的砂箱本体，清理砂箱本体的上边缘残留的干砂，将上箱盖与砂箱本体密封扣合并锁紧；
s5、
启动加热送风结构，通过第一进风口
、
上箱盖的第一内流道
、
侧板的第二内流道向砂箱本体中喷射热气流，利用热气流带动干砂流动形成热砂流体，通过热砂流体向砂型传递热量使其固化，通过热砂流体摩擦清理砂型的表面；
s6、
关闭加热送风结构，开启排砂口的阀门，通过负压管路吸取排出砂箱本体中的干砂，负压管路的吸取压力不小于进风压力；
s7、
加热待浇铸的金属液，开启铸造砂箱的上箱盖，将金属液注入砂型中，自然冷却；
s8、
从铸造砂箱中取出砂型和金属铸造件，去除砂型即得到金属铸造件
。
20.进一步的，在步骤
s2
中，采用石蜡和松香树脂的混合料均匀涂覆在砂箱本体的内表面并形成热熔膜层，通过石蜡和松香树脂的混合料在常温下凝固以封堵第二出风口和排砂口，且热熔膜层的挥发温度
≤200℃。
21.进一步的，在步骤
s3
中，先对砂箱本体的底面铺设多层底砂，且底砂的总厚度
≥15mm
，并在上层底砂对应砂型内腔的区域喷射至少三层粘结剂，以在砂型底部形成浇铸防护层
。
22.有益效果：该基于
3dp
砂型的铸造砂箱采用了砂箱本体和上箱盖的设计形式，上箱盖可拆安装于砂箱本体的敞口处，打印砂型时拆卸上箱盖，砂箱本体作为正常的工作箱使用，砂型打印完成后安装闭合上箱盖，在砂箱的内部形成了封闭腔体，仅在铸造砂箱中即可完成后续处理工序
。
其中，上箱盖设有第一进风口
、
第一内流道和第一出风口，侧板设有第二进风口
、
第二内流道和第二出风口，由于上箱盖的第一出风口与侧板的第二进风口对应布置，将上箱盖扣合于砂箱本体上时，第一内流道与第二内流道导通相连，构成了由第一进风口至第二出风口之间的内部气流通道
。
23.并且，第一进风口集成安装有加热送风结构，外界空气通过第一进风口进入并加热升温，空气的加热温度可根据砂型固化所需的温度而设定，热空气沿第一内流道
、
第二内
流道进入砂箱本体中
。
吹入热空气的作用之一：吹动干砂，具体而言，由于侧板的第二出风口围绕于砂箱本体呈周向旋流布置，干砂在气流吹动下发生运动，使得干砂能够绕砂箱本体中的砂型发生周向旋流运动，相当于在砂型的外周形成了气砂混合流体
。
流动的干砂与砂型表面发生摩擦接触，消除了砂型表面粘连的多余干砂，提高了砂型的表面光顺度和平整度
。
24.热空气的作用之二：加热干砂，热空气和热干砂均可对砂型进行加热固化，提高砂型的粘结强度和整体性，且流动状态下的热砂与砂型之间的导热接触更均匀，保证了砂型固化的成型效果
。
在吹入热空气的同时，砂箱本体中的热气也会从排气口排出，防止砂箱中积累过大的气体压力，干砂过滤结构将干砂隔绝在砂箱本体中，避免干砂向外泄漏而影响环境空气以及砂料浪费的问题
。
25.在完成固化处理后，开启排砂口的阀门，通过负压管路将砂箱本体1中的干砂吸引至收集容器，经热空气加热的干砂不易团聚，流动性更好，有利于快速地向外排砂
。
该铸造砂箱集成了固化和清砂功能，利用加热送风结构可快速地完成固化和清砂步骤，缩短了这两个工序的时间，提高了砂型制备及整个铸造生产的效率
。
而且，固化工序在铸造砂箱中封闭完成，省去了转移砂型的操作过程，降低了砂型的损坏风险，保证了铸造生产的成品精度和可靠性
。
附图说明
26.图1为本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施例中铸造砂箱的立体示意图；图2为本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施例中铸造砂箱的竖向截面示意图；图3为本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施例中侧板的水平截面示意图；图4为本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施例中干砂过滤结构的竖向截面示意图
。
27.图中：
1-砂箱本体
、11-底板
、110-排砂口
、111-底板开孔
、12-侧板
、120-第二内流道
、121-第二进风口
、122-第二出风口
、123-内层板
、124-外层板
、13-阀门
、14-金属发热板
、2-上箱盖
、20-第一进风口
、200-第一内流道
、21-等腰三角形板
、22-排气口
、3-加热送风结构
、30-外壳体
、31-轴流风扇
、32-电热丝
、4-干砂过滤结构
、41-不锈钢滤网
、42-pp
棉滤芯
。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述
。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围
。
29.本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施例1，如图1至图4所示，基于
3dp
砂型的铸造砂箱包括砂箱本体1和上箱盖2，砂箱本体1的上部设置有敞口，上箱盖2可拆安装于敞口处，砂箱本体1包括固定相连的底板
11
和侧板
12
，侧板
12
围设于底板
11
的边缘；上箱盖2设有第一进风口
20
和多个第一内流道
200
，第一进风口
20
处集成安装有加热送风结构3，多个第一内流道
200
设置于上箱盖2的内部且与第一进风口
20
连通，上箱盖2的下侧边缘还设有多个连通第一内流道
200
的第一出风口
。
30.侧板
12
的内部设置有多个第二内流道
120
，侧板
12
的上边缘开设有多个第二进风
口
121
，多个第二进风口
121
分别与第二内流道
120
连通，多个第二进风口
121
与多个第一出风口对应布置，以在上箱盖2闭合后使第一内流道
200
与第二内流道
120
导通；侧板
12
的内壁还设有多个连通第二内流道
120
的第二出风口
122
，多个第二出风口
122
围绕于砂箱本体1呈周向旋流布置，第二出风口
122
用于向砂箱本体1中喷射热气流以形成热砂流体
。
31.上箱盖2还设置有排气口
22
，排气口
22
处安装有干砂过滤结构4，干砂过滤结构4的孔径小于干砂的粒径，以排出砂箱本体1中的多余热气；底板
11
设置有排砂口
110
，排砂口
110
处安装有阀门
13
，阀门
13
可拆连接有负压管路
。
32.该基于
3dp
砂型的铸造砂箱采用了砂箱本体1和上箱盖2的设计形式，上箱盖2可拆安装于砂箱本体1的敞口处，打印砂型时拆卸上箱盖2，砂箱本体1作为正常的工作箱使用，砂型打印完成后安装闭合上箱盖2，在砂箱的内部形成了封闭腔体，仅在铸造砂箱中即可完成后续处理工序
。
其中，上箱盖2设有第一进风口
20、
第一内流道
200
和第一出风口，侧板
12
设有第二进风口
121、
第二内流道
120
和第二出风口
122
，由于上箱盖2的第一出风口与侧板
12
的第二进风口
121
对应布置，将上箱盖2扣合于砂箱本体1上时，第一内流道
200
与第二内流道
120
导通相连，构成了由第一进风口
20
至第二出风口
122
之间的内部气流通道
。
33.并且，第一进风口
20
集成安装有加热送风结构3，外界空气通过第一进风口
20
进入并加热升温，空气的加热温度可根据砂型固化所需的温度而设定，热空气沿第一内流道
200、
第二内流道
120
进入砂箱本体1中
。
吹入热空气的作用之一：吹动干砂，具体而言，由于侧板
12
的第二出风口
122
围绕于砂箱本体1呈周向旋流布置，干砂在气流吹动下发生运动，使得干砂能够绕砂箱本体1中的砂型发生周向旋流运动，相当于在砂型的外周形成了气砂混合流体
。
流动的干砂与砂型表面发生摩擦接触，消除了砂型表面粘连的多余干砂，提高了砂型的表面光顺度和平整度
。
34.热空气的作用之二：加热干砂，热空气和热干砂均可对砂型进行加热固化，提高砂型的粘结强度和整体性，且流动状态下的热砂与砂型之间的导热接触更均匀，保证了砂型固化的成型效果
。
在吹入热空气的同时，砂箱本体1中的热气也会从排气口
22
排出，防止砂箱中积累过大的气体压力，干砂过滤结构4将干砂隔绝在砂箱本体1中，避免干砂向外泄漏而影响环境空气以及砂料浪费的问题
。
35.在完成固化处理后，开启排砂口
110
的阀门
13
，通过负压管路将砂箱本体1中的干砂吸引至收集容器，经热空气加热的干砂不易团聚，流动性更好，有利于快速地向外排砂
。
该铸造砂箱集成了固化和清砂功能，利用加热送风结构3可快速地完成固化和清砂步骤，缩短了这两个工序的时间，提高了砂型制备及整个铸造生产的效率
。
而且，固化工序在铸造砂箱中封闭完成，省去了转移砂型的操作过程，降低了砂型的损坏风险，保证了铸造生产的成品精度和可靠性
。
36.在本实施例中，上箱盖2为中间高
、
四周低的锥形箱盖，第一进风口
20
设置于上箱盖2的中部，多个第一内流道
200
关于第一进风口
20
呈中心辐射状布置
。
多个第一内流道
200
平行于上箱盖2的表面间隔设置，且多个第一内流道
200
共同汇集于上箱盖2中部的第一进风口
20
处，热空气经第一进风口
20
以中心辐射形式进入多个第一内流道
200
，从而使热空气能够均匀分散地进入侧板
12
的第二内流道
120
中，确保由第二出风口
122
吹出的热空气可有效地形成周向旋流
。
37.具体的，上箱盖2的形状为四棱锥形，其包括四个拼接组合的等腰三角形板
21
，等
腰三角形板
21
的顶点处设有四分之一圆弧槽，四个等腰三角形板
21
的四分之一圆弧槽围成第一进风口
20
；等腰三角形板
21
的底边设置有密封卡槽，多个第一出风口间隔分布于密封卡槽的槽底，且密封卡槽与侧板
12
的上边缘卡接配合
。
四个等腰三角形板
21
采用激光焊接技术拼接，焊接成型精度高，接缝无气孔夹渣，等腰三角形板
21
的密封卡槽与侧板
12
的上边缘密封配合，提高了上箱盖2闭合后的密封性，防止出现干砂向外泄漏的情况
。
另外，可根据实际情况，在上箱盖2与砂箱本体1之间设计螺栓锁紧结构（图中未示出），以保证上箱盖2闭合后的紧密性
。
38.相应的，砂箱本体1的形状为长方体形，侧板
12
设有四个，四个侧板
12
垂直拼接构成长方体腔体，多个第二内流道
120
在侧板
12
的长边方向上间隔设置，第二内流道
120
沿侧板
12
的高度方向延伸布置，多个第二出风口
122
在第二内流道
120
的长度方向上间隔分布
。
如图3所示，第二出风口
122
的开口方向与侧板
12
的内壁之间形成出风夹角a，出风夹角a介于
15
°
至
50
°
之间的任意角度，且第二出风口
122
的开口方向相对于底板
11
的倾斜角度为-30
°
至
+30
°
之间的任意角度
。
39.作为进一步的优选方案，出风夹角a介于
20
°
至
30
°
之间的任意角度，且第二出风口
122
的开口方向相对于底板
11
的倾斜角度为-15
°
至
+15
°
之间的任意角度
。
在本实施例中，第二出风口
122
的开口方向与侧板
12
的内壁之间的出风夹角a为
25
°
，且第二出风口
122
的开口方向平行于底板
11
布置，即每个侧板
12
均以斜
25
°
角吹出热空气，四个侧板
12
吹出的热空气共同形成了围绕砂箱本体1的周向旋流，确保在周向旋流作用下产生旋流的热砂流体
。
40.为了满足不同的使用需求，在其他实施例中，第二出风口的开口方向与侧板的内壁之间的出风夹角a可设计为
15
°
、30
°
、45
°
，或者是
15
°
至
50
°
之间的其他任意角度
。
而且，第二出风口的开口方向相对于底板的倾斜角度也可设计为-15
°
、-5
°
、+5
°
、+15
°
，或者是-30
°
至
+30
°
之间的其他任意角度
。
41.其中，侧板
12
为双层板结构，如图3所示，其包括内层板
123
和外层板
124
，内层板
123
的表面开设有流道槽，外层板
124
与内层板
123
贴合焊接固定，外层板
124
与内层板
123
的流道槽密封连接形成第二内流道
120。
具体的，内层板
123
的流道槽采用车铣工艺制成，内层板
123
和外层板
124
之间通过激光焊接或搅拌摩擦焊固定，从而形式了具有多个独立第二内流道
120
的侧板
12。
42.并且，第一内流道
200
的截面宽度
、
第二内流道
120
的截面宽度均为
3mm
至
12mm
之间的任意尺寸，第一出风口
、
第二进风口
121
的开口宽度分别等于第二内流道
120
的截面宽度，第二出风口
122
的开口宽度小于
5mm。
在本实施例中，上箱盖2和侧板
12
的厚度均为
18mm
，第一内流道
200
的截面宽度
、
第二内流道
120
的截面宽度均为
6mm
，第二出风口
122
的开口宽度为
3mm
，小尺寸的第二出风口
122
有利于提高热风压力，提高了热空气的动力性能，且在打印铺砂时减少干砂进入第二出风口
122
中
。
43.底板
11
还设有多个底板开孔
111
和第三内流道，多个底板开孔
111
分散布置于底板
11
的内侧，排砂口
110
设于底板
11
的外侧，第三内流道设置于底板
11
的内部，且第三内流道连通于多个底板开孔
111
与排砂口
110
之间
。
多个底板开孔
111
在底板
11
的内侧分散布置，减少了砂型遮挡底板开孔
111
的可能性，保证了始终有足够数量的排砂口
110
可供干砂流出砂箱本体
1。
44.作为进一步的优选方案，阀门
13
为球阀，球阀与排砂口
110
为法兰连接，球阀的阀
芯与阀座之间为金属硬密封配合，球阀的阀芯表面和阀座表面均有硬化防磨涂层
。
由于干砂以高硅含量石英砂和陶粒砂为主，在流动状态下具有一定的磨蚀能力，球阀的阀芯与阀座为金属硬密封配合，能有效地满足干砂流体的通断要求，硬化防磨涂层可确保球阀的密封部位在清砂过程中的耐磨性
。
45.另外，底板
11
的内壁还设有底部沉槽，底部沉槽中嵌装有金属发热板
14
，金属发热板
14
与底部沉槽过盈配合，且底部沉槽与底板
11
的内壁平齐设置，金属发热板
14
连接有贯穿于底板
11
的电源线
。
通过底板
11
上的金属发热板
14
能够对底部干砂起到辅助加热作用，保证了砂箱本体1的各个方向均能输入热量，提高了砂型固化的效率
。
46.在本实施例中，加热送风结构3包括外壳体
30、
轴流风扇
31、
电热丝
32
和控制板，外壳体
30
设有与第一进风口
20
连接的送风接口，轴流风扇
31
和电热丝
32
均安装于外壳体
30
的内部，控制板分别与轴流风扇
31、
电热丝
32
电连接
。
并且，外壳体
30
的内部还安装有热电偶，热电偶与控制板电连接，控制板用于接收热电偶发出的温度信号，并在加热温度超过最高固化温度时控制电热丝
32
断电
。
最高固化温度可根据实际情况进行设定，例如：最高固化温度为
220℃
，当空气的加热温度超过
220℃
，即控制电热丝
32
断电，待温度下降至最低温度再重新对电热丝
32
通电，反复加热以使热空气基本维持在合适的温度范围内
。
47.另外，排气口
22
设有多个，多个排气口
22
布置于上箱盖2的靠近边缘位置，排气口
22
与第一内流道
200
错开分布，具体的，排气口
22
设有三个，分别布置于上箱盖2的三个不同方位，排气口
22
布置于上箱盖2的靠近边缘位置，此处相邻两个第一内流道
200
之间的间隔最大，确保了排气口
22
与第一内流道
200
不会相互干涉
。
48.干砂过滤结构4包括不锈钢滤网
41
和
pp
棉滤芯
42
，
pp
棉滤芯
42
可拆安装于不锈钢滤网
41
的外侧，不锈钢滤网
41
的过滤精度
≤100
μm，
pp
棉滤芯
42
的过滤精度
≤15
μ
m。
作为进一步的优选方案，不锈钢滤网
41
的过滤精度可为
40
μm，
pp
棉滤芯
42
的过滤精度为
10
μm，干砂的颗粒度
≥100
目（
154
μm），不锈钢滤网
41
能够有效地过滤干砂防止干砂向外泄漏，
pp
棉滤芯
42
可进一步净化热空气中细微颗粒，保证了铸造砂箱时的环境空气质量
。
49.使用上述基于
3dp
砂型的铸造砂箱的金属铸造方法，包括以下步骤：
s1、
根据铸件的形状尺寸设计砂型分层的
cad
图纸，并将砂型分层的
cad
图纸导入
3dp
打印机中
。
需要说明的是，在砂型设计阶段，需根据铸件的形状和材料特征，以及浇注工艺的特点，提前预留好砂型的浇口
、
流道和排气结构等，提高了砂型结构的完整性，以确保后续能够在铸造砂箱中快速地完成浇注工艺
。
50.s2、
开启铸造砂箱的上箱盖2，检查并清理箱内杂质，保证第二出风口
122
能够顺畅喷射热气流，以及排砂口
110
的阀门
13
可正常开闭；对砂箱本体1的侧板
12
内表面和底板
11
内表面涂覆热熔膜层，并使用刮平器将热熔膜层平整，确保热熔层在砂箱本体1内无褶皱无凸出
。
51.在步骤
s2
中，采用石蜡和松香树脂的混合料均匀涂覆在砂箱本体1的内表面并形成热熔膜层，通过石蜡和松香树脂的混合料在常温下凝固以封堵第二出风口
122
和排砂口
110
，且热熔膜层的挥发温度
≤200℃。
通过凝固后的石蜡和松香树脂来封堵第二出风口
122
和排砂口
110
，防止打印铺砂过程中干砂进入而影响表面平整度，保证了铺砂平整度以及砂型制备的精度；启动加热送风结构3，利用热空气可使石蜡和松香树脂快速挥发，并随热空气排出砂箱本体1，避免对砂型固化和清砂造成不良影响
。
52.s3、
将砂箱本体1推入
3dp
打印机中，按照设计图纸进行铺砂和喷射粘接剂，直至完成整个砂型的制备工作
。
在步骤
s3
中，先对砂箱本体1的底面铺设多层底砂，且底砂的总厚度
≥15mm
，并在上层底砂对应砂型内腔的区域喷射至少三层粘结剂，以在砂型底部形成浇铸防护层
。
在砂型内腔的底部区域设计有浇铸防护层，利用多层干砂粘结形成的浇铸防护层来隔绝金属液的高温，防止因在砂箱本体1中直接浇注金属液而烧损底板
11
的其它结构
。
53.s4、
取出内部填充有砂型和干砂的砂箱本体1，清理砂箱本体1的上边缘残留的干砂，将上箱盖2与砂箱本体1密封扣合并锁紧
。
54.s5、
启动加热送风结构3，通过第一进风口
20、
上箱盖2的第一内流道
200、
侧板
12
的第二内流道
120
向砂箱本体1中喷射热气流，利用热气流带动干砂流动形成热砂流体，通过热砂流体向砂型传递热量使其固化，通过热砂流体摩擦清理砂型的表面
。
由于上箱盖2为中间高
、
四周低的锥形箱盖，将上箱盖2闭合后，可在砂箱本体1的上部预留出了多余空间，以确保热空气进入砂箱本体1中使气砂混合流体充分地运动
。
55.s6、
关闭加热送风结构3，开启排砂口
110
的阀门
13
，通过负压管路吸取排出砂箱本体1中的干砂，负压管路的吸取压力不小于进风压力
。
由于负压管路对砂箱本体1产生了吸取压力，加热送风结构3断电后，外界空气仍可通过第一进风口
20
进入砂箱本体1中，负压产生的气流使得干砂继续保持流动状态，提高了排砂速度避免了干砂积累在砂箱角落
。
56.s7、
加热待浇铸的金属液，开启铸造砂箱的上箱盖2，将金属液注入砂型中，自然冷却
。
57.s8、
从铸造砂箱中取出砂型和金属铸造件，去除砂型即得到金属铸造件
。
58.本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的金属铸造方法的具体实施例，与本发明的基于
3dp
砂型的铸造砂箱的具体实施方式中使用基于
3dp
砂型的铸造砂箱的金属铸造方法的具体实施例相同，在此不再赘述
。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，做出的若干改进和替换也应视为本发明的保护范围
。