本發(fā)明涉及一種金屬鑄造件制備方法，特別是涉及一種基于3D打印技術(shù)的金屬鑄造件制備方法。

背景技術(shù)：

3D打印又稱為增材制造，是近30年來興起并快速發(fā)展的一類基于逐層材料累加原理的先進(jìn)制造方法。根據(jù)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會F42委員會（ASTM Committee F42）的定義，3D打印總共包含7項(xiàng)子技術(shù)：材料擠出（Material Extrusion）、材料噴射（Material Jetting）、粘合劑噴射（Binder Jetting）、容器式光聚合（Vat Photopolymerization）、層疊制造（Sheet Lamination）、粉末床融合（Powder Bed Fusion）、定向能量沉積（Directed Energy Fusion）。其中材料擠出式、容器式光聚合和粉末床融合技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。尤其是材料擠出式3D打印，由于其較低的設(shè)備成本、較廣的材料選擇和較好的成型件性能等優(yōu)勢，在近幾年獲得了廣泛的應(yīng)用。

3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層材料堆積的方式來構(gòu)造實(shí)際物體的技術(shù)。材料擠出式技術(shù)基于材料在流動態(tài)（如熔融態(tài)、溶液等）下，受壓力作用下擠出、逐層堆積并固化（如玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、溶劑揮發(fā)等）從而構(gòu)建3D物體。材料擠出式3D打印中應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)稱為熔融堆積成型（fused deposition modeling）或熔融線材制造（fused filament fabrication），其基本原理是將熱塑性高分子的線材利用齒輪傳送到一個高溫的熱端將高分子熔融，熱端沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料局部熔合。這一過程會不斷逐層重復(fù)，從而構(gòu)建三維物體。每一個層片都是在前一層上堆積而成，前一層對當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計一些輔助的支撐結(jié)構(gòu)，對后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過程的順利實(shí)現(xiàn)。

由于所有的3D打印的技術(shù)都通過逐層制造的方式構(gòu)建物體，其打印件的表面通常都會出現(xiàn)分層并較為粗糙。這一點(diǎn)在材料擠出式3D打印技術(shù)中表現(xiàn)尤其明顯。盡管對于大多數(shù)的3D打印技術(shù)，可以通過降低層高、選用小尺寸噴嘴（對于材料擠出）的方式在一定程度內(nèi)提高表面光潔度，但這帶來的都是成型效率的大幅下降并導(dǎo)致成本上升。另外可以通過對打印件進(jìn)行表面拋光的方式提高其表面質(zhì)量，但傳統(tǒng)的機(jī)械拋光通常需要較多的人工和較長的處理時間，同時對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的打印件處理起來非常困難。

鑄造是一種將液態(tài)金屬澆鑄于對應(yīng)零件或產(chǎn)品形狀的空腔內(nèi)，待金屬冷卻至固態(tài)后獲取零件或產(chǎn)品的金屬熱加工方法。鑄造是最常用的金屬加工方法之一，廣泛應(yīng)用在制造業(yè)中。

失蠟鑄造法是鑄造中較為常用的一類工藝。其核心步驟包括：（1）制備對應(yīng)最終零件形狀的蠟芯，一般通過將熔融的蠟材注入到金屬模具、再冷卻脫模制備而成；（2）將蠟芯浸入到陶瓷漿料中進(jìn)行上漿處理，再對其進(jìn)行撒砂及干燥使其形成硬化的型殼，此過程可重復(fù)進(jìn)行多次已獲得足夠厚度和強(qiáng)度的最終型殼；（3）對型殼進(jìn)行脫蠟處理，一般通過高溫水蒸氣或熱水處理，使蠟材融化自動流出；（4）對型殼進(jìn)行高溫焙燒，此過程可去除殘余的蠟材，同時燒結(jié)型殼，提高其耐溫和強(qiáng)度；（5）將液態(tài)金屬澆鑄到型殼中，待其自然冷卻后，通過機(jī)械震動毀壞型殼，得到金屬件。

近些年，出現(xiàn)了不少3D打印在金屬鑄造中的應(yīng)用嘗試。其主要應(yīng)用思路是用3D打印取代失蠟鑄造中的蠟芯，即用3D打印的方式制備鑄造件的原型。其優(yōu)勢在于可以省去金屬模具的制備，縮短周期，同時對于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄造件也有非常大的優(yōu)勢。但3D打印在鑄造應(yīng)用中也存在比較大的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一涉及到3D打印的表面質(zhì)量。如之前所述，3D打印通過逐層疊加的方式構(gòu)建物體，因此打印件表面都會出現(xiàn)分層。這一點(diǎn)對于材料擠出式3D打印表現(xiàn)尤其明顯。如果應(yīng)用在鑄造中，這一表面分層導(dǎo)致金屬件的表面也出現(xiàn)同樣的分層，導(dǎo)致表面質(zhì)量差。這一挑戰(zhàn)也極大地限制了3D打印，尤其是成本較低的材料擠出式3D打印技術(shù)在金屬鑄造中的應(yīng)用。

中國發(fā)明專利申請CN104385593A中公開了一種通過霧化液態(tài)蠟材乳液，將其涂敷在光固化打印件表面從而降低其表面粗糙度的方法。但這種方法需要準(zhǔn)備額外的液態(tài)蠟材乳液，且對于乳液的物理性質(zhì)有較高要求，增加了工藝的復(fù)雜性。同時涂層的厚度也較難以精準(zhǔn)控制。

在PCT專利申請（申請?zhí)朠CT/CN2015/081512）中，發(fā)明人公布了一種通過微液滴技術(shù)對3D打印件做后處理的方法。其方法優(yōu)勢在于僅需要使用普通的溶劑即可，效率高且無需額外人工。

但在上述兩項(xiàng)專利中都未提到如何與鑄造工藝相結(jié)合，因此并不能直接取代蠟芯應(yīng)用于金屬鑄造中。因此一種能夠提高鑄件表面質(zhì)量的，應(yīng)用3D打印技術(shù)的金屬鑄造件的制備方法是目前市場所需。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于3D打印技術(shù)的金屬鑄造件制備方法，能大幅度提高鑄件表面質(zhì)量，具有成本低、容易實(shí)施等特點(diǎn)，非常適合于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種基于3D打印技術(shù)的金屬鑄造件制備方法，包含但不限于以下步驟：（1）采用3D打印技術(shù)得到目標(biāo)金屬鑄造件的3D打印模型；（2）對所述3D打印模型進(jìn)行拋光后處理；（3）將處理后的所述3D打印模型采用鑄造工藝得到型殼；（4）對所述型殼加熱焙燒，使所述3D打印模型徹底燃燒汽化消失，再將融化的金屬液體澆注到所述型殼內(nèi)得到金屬鑄造件。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印技術(shù)為材料擠出式3D打印、容器式光聚合3D打印、粉末床融合3D打印中的一種。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印技術(shù)為材料擠出式3D打印。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中包括一種或多種熱塑性高分子材料。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中包括以下一種或多種熱塑性高分子材料：聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚碳酸酯、熱塑性聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛類化合物、聚酰胺、聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸二甲酯PET及其共聚物、聚苯乙烯、高抗沖基苯乙烯或硝酸纖維素。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中包括以下一種或多種熱塑性高分子材料：聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS或聚乙烯醇縮醛類化合物。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中包括聚乙烯醇縮醛類化合物。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中包括聚乙烯醇縮丁醛PVB。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于50%。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型的構(gòu)成材料的殘留灰分小于或等于0.5%。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型能溶解或部分溶解于液體中。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型能溶解或部分溶解的液體為以下的一種或多種：水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正戊醇、苯甲醇、丁醇、雙丙酮醇、丙二醇乙醚/甲醚/丙醚、丙酮、甲乙酮、環(huán)已酮、二氯甲烷、氯仿、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（1）中所述3D打印模型能溶解或部分溶解的液體為乙醇、異丙醇、水或包含其中一種或多種的任意混合物。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中所述拋光后處理的方法包含微液滴拋光法、溶劑蒸汽法、溶劑浸泡法中的一種或多種。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中所述拋光后處理的方法包含微液滴拋光法。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中使用的微液滴拋光法中使用的霧化溶劑的設(shè)備是超聲霧化器、微孔霧化器、射流式霧化器中的一種或多種。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中使用的微液滴拋光法中使用的霧化溶劑的設(shè)備是微孔霧化器。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中所述拋光后處理中采用到包括下面的一種或多種溶劑，以及與水的任意比例混合物：甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正戊醇、苯甲醇、丁醇、雙丙酮醇、丙二醇乙醚/甲醚/丙醚、丙酮、甲乙酮、環(huán)已酮、二氯甲烷、氯仿、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中所述拋光后處理中采用的溶劑為乙醇、異丙醇、水或包含其中一種或多種的任意混合物。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（2）中處理后的3D打印模型的表面粗糙度滿足：Rz小于或等于10微米。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（4）中所述加熱焙燒的溫度大于或等于600℃。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（4）中所述加熱焙燒的時間在20-180分鐘之間。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（4）中還包括，在澆注之前，將焙燒過的型殼自然冷卻至室溫，對冷卻后的型殼進(jìn)行二次清洗，對清洗后的型殼再次進(jìn)行加熱焙燒。

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟（4）中對型殼的二次清洗為使用水、溶劑、壓縮空氣中的一種或多種進(jìn)行清洗。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于3D打印技術(shù)的金屬鑄造件制備方法，節(jié)約了模具費(fèi)用，縮短了零件制作周期，可以方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜鑄件的鑄造，得到的鑄件具有較高的尺寸精度、表面光潔度和鑄件一致性，特別適合于小批量復(fù)雜金屬鑄件的生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明的基于3D打印的金屬鑄造件制備方法一較佳實(shí)施例的工藝流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中3D打印材料的TGA測試圖。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請?zhí)峁┮环N基于3D打印的金屬鑄造件制備方法，包括步驟為：

（1）3D打印線材的制備：

按照組分為PVB樹脂-1、PVB樹脂-2、抗氧劑、顏料進(jìn)行配比，其中PVB樹脂-1的分子量為3000g/mol，粘度為35-60mPas（10%乙醇溶液），PVB樹脂-2的分子量為6000g/mol，粘度為160-260mPas（10%乙醇溶液），抗氧劑為BASF B215，顏料為Clariant Scarlet 4RF。所述各組分占總重量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：PVB樹脂-1 30%、PVB樹脂-2 69%、抗氧劑 0.5%、顏料 0.5%。

將上述各組分混合均勻，投入到20 mm同向雙螺桿擠出機(jī)中塑化擠出并使用切粒機(jī)造粒，雙螺桿造粒工藝如下：

將上述制備的粒料進(jìn)行干燥，然后加入到一臺20 mm單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)置其擠出機(jī)加料段、壓縮段、計量段和圓柱形口模的溫度分別為180℃、190℃、200℃和200℃（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）。擠出的熔體經(jīng)過水槽冷卻、風(fēng)干和牽引機(jī)拉伸后制備成直徑約為1.75毫米的單絲，并進(jìn)行收卷。收卷后的單絲材料可直接用于材料擠出式、FDM或FFF 3D打印，一般打印溫度在185-220℃之間。

（2）3D打印材料的降解灰分測試

將步驟（1）擠出的單絲取樣約9mg進(jìn)行熱失重分析（TGA）測試（測試設(shè)備：鉑金埃爾默STA6000），測試環(huán)境空氣氛，在室溫下以10℃/min的升溫速率升溫至800℃。圖2是取樣單絲的TGA測試圖，從圖中可以觀察到單絲樣品在升溫至600℃后已經(jīng)全部氣化消失，重量殘留< 0.1%。

（3）采用3D打印技術(shù)得到目標(biāo)金屬鑄造件的3D打印模型

本發(fā)明技術(shù)中可以使用的3D打印技術(shù)是材料擠出（Material Extrusion）、材料噴射（Material Jetting）、粘合劑噴射（Binder Jetting）、容器式光聚合（Vat Photopolymerization）、層疊制造（Sheet Lamination）、粉末床融合（Powder Bed Fusion）、定向能量沉積（Directed Energy Fusion）中的任何一種。優(yōu)選地，使用的3D打印技術(shù)可以為材料擠出式3D打印、容器式光聚合3D打印、粉末床融合3D打印中的任何一種。最優(yōu)選地，使用的3D打印技術(shù)為材料擠出式3D打印。

所述材料擠出式3D打印可以使用多種不同形態(tài)的原料，如粒料、粉料、溶液、線材等。最常見的材料擠出式3D打印使用線材，這類技術(shù)也通常被稱為熔融沉積成型（fused deposition modeling或FDM）或熔融線材制造（fused filament fabrication或FFF）。線材通常要求連續(xù)且直徑均勻。最常見的線材平均直徑在1.75 mm、2.85 mm或3 mm左右。

本實(shí)例中使用的3D打印技術(shù)是材料擠出式3D打印，也通常被稱為熔融沉積成型（fused deposition modeling或FDM）或熔融線材制造（fused filament fabrication或FFF）。打印的具體參數(shù)設(shè)置為：打印溫度：220℃、層高：0.2mm、填充率：20%、打印速度：45mm/s、外殼厚度：0.8mm、底層與頂層（完全填充層）厚度：0.8mm。

本發(fā)明公布的技術(shù)方案步驟（1）中3D打印模型的構(gòu)成材料中包括一種或多種熱塑性高分子材料。優(yōu)選地，所述熱塑性高分子材料為聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚碳酸酯、熱塑性聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛類化合物、聚酰胺、聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸二甲酯PET及其共聚物、聚苯乙烯、高抗沖基苯乙烯或硝酸纖維素。更優(yōu)選地，所述熱塑性高分子材料為聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS或聚乙烯醇縮醛類化合物。更更優(yōu)選地，所述熱塑性高分子材料為聚乙烯醇縮醛類化合物。最優(yōu)選地，所述熱塑性高分子材料為聚乙烯醇縮丁醛PVB，其中所述3D打印模型的構(gòu)成材料中聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于50%。

3D打印模型的構(gòu)成材料需要在高溫焙燒后有較低的殘留灰分。殘留灰分的表征方法可以是：稱取一定質(zhì)量（m₁）材料樣品，對其加熱至和金屬鑄造型殼焙燒溫度接近的溫度范圍（如600-1200℃），在其充分降解后，稱量剩余不降解組分（灰分）的質(zhì)量（m₂），并計算殘留灰分占初始質(zhì)量的百分比（m₂/m₁×100%）。本發(fā)明中所述熱塑性高分子材料的灰分百分比一般應(yīng)該在0.5%以下。優(yōu)選地，灰分百分比在0.1%以下。

本發(fā)明公布的技術(shù)方案中所述3D打印模型能溶解或部分溶解于液體中；優(yōu)選地，所述液體為水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正戊醇、苯甲醇、丁醇、雙丙酮醇、丙二醇乙醚/甲醚/丙醚、丙酮、甲乙酮、環(huán)已酮、二氯甲烷、氯仿、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸中的一種或多種；最優(yōu)選地，所述液體為乙醇、異丙醇、水或包含其中一種或多種的任意混合物。

取決于3D打印模型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和3D打印的設(shè)備，除了構(gòu)成3D打印模型的成型材料外，還可能用到一種或多種支撐材料。支撐材料的用途是在3D打印過程中為3D打印模型的懸空部分提供臨時的支撐。在打印完成后支撐材料可以通過直接剝離、溶解等方式進(jìn)行去除。

一般3D打印模型表面通常都會有明顯的分層，其層高和打印工藝有關(guān)，但通常在0.05-0.3 mm之間，或者在0.2 mm左右。這一分層導(dǎo)致3D打印模型表面粗糙，其粗糙度可用輪廓最大高度（Rz）來表征，其定義是：在取樣長度內(nèi)輪廓峰頂線和谷底線之間的距離。通常3D打印模型在打印完后Rz可在數(shù)十至數(shù)百微米之間。較大的粗糙度會導(dǎo)致最終金屬件表面質(zhì)量低下，降低金屬件的使用范圍，或需要大量的后拋光，耗費(fèi)人工。因此需要進(jìn)行處理步驟。

（4）對所述3D打印模型進(jìn)行拋光后處理

將打印完成的PVB材質(zhì)的所述3D打印模型放入含有一個微孔霧化器的密閉空間中，溶劑使用95%濃度的乙醇。霧化器核心是一片含有380個8μm孔徑、振動頻率112Khz的微孔霧化片，所述3D打印模型在微孔霧化器產(chǎn)生的乙醇霧氣中拋光30min。

對所述3D打印模型進(jìn)行拋光后處理，能降低或消除原型件表面的層隙，降低原型件的表面粗糙度。傳統(tǒng)的拋光方法為機(jī)械拋光，不適合許多的高分子材料，且耗費(fèi)人力。所述拋光后處理優(yōu)選地拋光方法包括溶劑蒸汽法、溶劑浸泡法和微液滴拋光法。

所述溶劑蒸汽法一般采取將可溶解打印件所使用的高分子材料的溶劑加熱至沸點(diǎn)以上，使打印件暴露在溶劑蒸汽中，依靠蒸汽溶化打印件表面的高分子材料達(dá)到拋光效果。優(yōu)點(diǎn)是拋光效率高，缺點(diǎn)是容易丟失大量細(xì)節(jié)并且由于需要加熱溶劑使得操作過程中危險系數(shù)較高。

所述溶劑浸泡法一般采取將打印件直接浸入溶劑中一段時間后取出晾干，優(yōu)點(diǎn)操作簡單，缺點(diǎn)是難以控制拋光效果，打印件容易變形。

所述微液滴拋光法是將溶劑通過霧化器將溶劑霧化成氣溶膠形式充滿整個密閉容器，霧化出的溶劑小液滴不斷粘附在打印件表層，將表層溶化，溶化后的表層可以自動流平并填滿零件原型表面的層隙，達(dá)到拋光的效果。所述拋光后處理最優(yōu)地采取微液滴拋光法。

所述微液滴拋光法中的霧化器可使用超聲霧化器、微孔霧化器、或射流式霧化器中的一種或多種。所述微液滴拋光法最優(yōu)地采取微孔霧化器。

超聲霧化器（Ultrasonic wave nebulizer）的原理是使用超聲波定向壓強(qiáng)，使液體表面隆起，在隆起的液面周圍發(fā)生空化作用，使液體霧化成微米級的氣霧。這種超聲霧化器是通過電子高頻震蕩（振蕩頻率為1.7MHz 或2.4MHz，超過人的聽覺范圍，該電子振蕩對人體動物無傷害），通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液體結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的霧氣，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。使用時必須將這種霧化器浸沒在液體中后才可以工作。

微孔霧化器（Vibrating mesh technology）的原理是利用超聲波作為動力源，金屬微孔片與超聲波壓電陶瓷相聯(lián)接，通過壓電陶瓷帶動微孔金屬板振動，通過金屬板微孔溢出來的液體就會被彈起，形成霧氣。所述微孔霧化器的關(guān)鍵元件是金屬微孔片，金屬微孔片的關(guān)鍵就是金屬微孔。適合于本發(fā)明的金屬微孔片上通常有200-1000個微孔，微孔的直徑一般小于10微米。微孔霧化片通過一根與微孔金屬片背面相接處的吸水棒，將液體吸取至金屬微孔片下的表面。由于金屬微孔片的振動，吸水棒上的液體通過金屬微孔片的微孔被傳到上表面，并在上表面上被彈射起來，產(chǎn)生所需要的霧氣，實(shí)現(xiàn)霧化功能。

射流式霧化器（Jet nebulizer）是根據(jù)文丘里 (Venturi) 噴射原理設(shè)計的，利用壓縮空氣通過細(xì)小管口形成高速氣流，產(chǎn)生的負(fù)壓帶動液體一起噴射到阻擋物上，在高速撞擊下向周圍飛濺使液滴變成霧狀微粒從噴口噴出。

拋光后處理中采用的溶劑可以根據(jù)成型材料的具體種類進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，所述拋光后處理中采用的溶劑包括下面的一種或多種，以及與水的任意比例混合物：甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正戊醇、苯甲醇、丁醇、雙丙酮醇、丙二醇乙醚/甲醚/丙醚、丙酮、甲乙酮、環(huán)已酮、二氯甲烷、氯仿、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸。

處理后的3D打印模型表面粗糙度Rz一般在數(shù)十微米或以下。優(yōu)選地，處理后的3D打印模型Rz ≤ 10微米。

通過拋光后處理方法能平滑3D打印模型表面由于3D打印技術(shù)所帶來的分層結(jié)構(gòu)，從而提高原型件以及最終金屬鑄造件的表面光潔度。

（5）金屬鑄造

在拋光后處理后，可以將處理后的所述3D打印模型和澆冒口系統(tǒng)（一般用蠟材制備）組合在一起，成為整體模組的步驟。這一步驟時常也被稱為“組數(shù)”。模組組裝的方法有焊接法、粘接法和機(jī)械組裝法等。這屬于失蠟鑄造的通常步驟。

所述鑄造工藝一般的方法是將3D打印模型（包含組裝成模組的3D打印模型）浸涂耐火涂料，撒上料狀耐火材料，再經(jīng)干燥、硬化等步驟，并通常反復(fù)多次，使耐火涂掛層達(dá)到需要的厚度為止。這樣便在模組上形成了多層型殼，通常將其停放一段時間，使其充分硬化，得到最終多層型殼。這一步也是失蠟鑄造中通常用到的型殼形成方法，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

之后還可以進(jìn)行脫蠟步驟。這一步驟的主要目的是除去組成澆冒口系統(tǒng)的蠟材并對其進(jìn)行回收?？梢允褂玫姆椒òㄕ羝撓灧ā崴撓灧ǖ?，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

再對所述型殼加熱并焙燒，將融化的金屬液體澆注到所述型殼內(nèi)得到金屬鑄造件。對型殼進(jìn)行焙燒的目的是燒除打印件和參與的蠟材，形成干凈的空腔，同時提高型殼的耐溫和強(qiáng)度。焙燒溫度T可根據(jù)具體工藝要求、澆鑄金屬種類等因素進(jìn)行選擇。一般而言T不低于600℃。優(yōu)選地，T在600-1450℃之間。焙燒時間t也可以根據(jù)工藝條件進(jìn)行選擇，一般而言t不低于20分鐘。優(yōu)選地，t在20-180分鐘之間。

將焙燒后的型殼從高溫焙燒爐中取出并直接往型殼內(nèi)部澆注熔融金屬液。待型殼冷卻后進(jìn)行震動脫殼，去除包覆在鑄件外表面的堅硬型殼。還可進(jìn)行打磨、噴砂、拋光等后處理工序，以提高鑄件的表面質(zhì)量，最終制得目標(biāo)金屬鑄件。

將焙燒后的型殼從高溫焙燒爐中取出后可以包括額外的對型殼進(jìn)行清洗的步驟。具體為：將焙燒過的型殼自然冷卻至室溫左右后，對型殼內(nèi)部通以水、溶劑、壓縮空氣中的一種或多種方式進(jìn)行清洗，對清洗后的型殼再次進(jìn)行加熱焙燒。優(yōu)選地，對型殼的清洗為使用水進(jìn)行清洗。清洗后，型殼可對其再次進(jìn)行升溫至T’進(jìn)行焙燒，焙燒時間為t’。T’、t’可以和T、t相同或類似，也可以根據(jù)鑄造金屬和工藝的種類進(jìn)行調(diào)整。

具體步驟為：

1）使用薄片狀的烙鐵把處理后的所述3D打印模型和通用蠟型焊在一起。將整體樹脂原型進(jìn)行逐層硅溶膠掛漿撒砂制殼，其中每掛一次漿對應(yīng)地撒一層砂，等前一層型殼干燥硬化后再次掛漿撒砂制下一層型殼，且除首次掛漿后撒鋯英砂作為面層砂外后面每次撒砂都用莫來砂，如此反復(fù)進(jìn)行4～6次硅溶膠掛漿并撒砂過程，然后再進(jìn)行硅溶膠封漿處理，待其干燥硬化后型殼制作完成。

2）將硬化后的型殼放入90℃的熱水中1小時，脫去通用蠟型的蠟。

3）將脫去通用蠟型的型殼放入1000℃的焙燒爐中焙燒50分鐘，使型殼內(nèi)的3D打印模型燃燒氣化消失。

4）取出型殼冷卻至室溫，使用清水反復(fù)沖洗型腔內(nèi)部4-5次。

5）將清洗后的型殼再次放入1000℃的焙燒爐內(nèi)焙燒20分鐘，準(zhǔn)備澆鑄。

6）將型殼從高溫焙燒爐中取出并直接往型殼內(nèi)部澆注熔融不銹鋼304金屬液。

7）待型殼冷卻后進(jìn)行震動脫殼，去除包覆在鑄件外表面的堅硬型殼，最后進(jìn)行打磨、噴砂、拋光等后處理工序，以提高鑄件的表面質(zhì)量，最終制得目標(biāo)金屬鑄造件的精密金屬鑄件。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。