[实用新型]金属水轮机转轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械产品，特别是一种金属水轮机转轮。

背景技术

金属水轮机转轮的叶片的表面在水利过流运行中一直受到破坏，一旦在叶片表面的产生气蚀，就会首先在局部形成蜂窝状蚀坑,气蚀与泥沙的冲刷磨蚀联合作用造成材料的强度急剧下降, 使产品的使用寿命缩短，达不到预期的使用寿命，特别是泥沙冲击大的环境下，水轮机叶片的破坏更为严重。

制造水轮机转轮的材料代表性的有普通碳钢、低合金钢、普通不锈钢和高强度不锈钢。国内一般的水轮机转轮通常为铸钢、Cr5Cu合金钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢、ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢、0Cr13Ni5Mo不锈钢、ZG0Cr16Ni5Mo不锈钢、GX5GrNi13-4V1、ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢、00Cr13Ni4Mo等不锈钢材料制成的。用于水轮机转轮表面硬化的方法有激光表面淬火、表面堆焊耐磨材料、表面热喷涂 (包括氧乙炔喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和超音速喷涂) 耐磨耐热材料、激光熔覆合金层等。激光表面淬火硬化层薄且设备投资大、维护费用高；表面堆焊耐磨材料成本高，而且也存在表面加工困难的问题；表面热喷涂前处理一般采用喷砂，有环境污染，涂层加工困难，涂层易疲劳剥落；激光熔覆合金层由于大型激光器造价昂贵，产生的热量大，容易导致叶片组织变形等。因此，金属水轮机转轮上的改进和创新是必需解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种金属水轮机转轮，可有效解决对转轮的腐蚀和延长使用寿命的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括叶片、上冠和下环，叶片呈螺旋状垂直均置在上冠和下环之间的周边内，构成一体结构，叶片是由叶片基体和叶片基体表面上熔覆的硬化合金层构成，硬化合金层的厚度5-50μm。

本实用新型结构简单，新颖独特，易生成，成本低，硬度大，耐磨，使用寿命长，无环境污染。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图（叶片局部剖开）。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1所示，本实用新型包括叶片、上冠和下环，叶片呈螺旋状垂直均置在上冠1和下环4之间的周边内，构成一体结构，叶片是由叶片基体3和叶片基体表面上熔覆的硬化合金层2构成，硬化合金层的厚度5-50μm。

所述的上冠、下环均为圆形，下环的直径大于上冠的直径；所述的叶片为螺旋桨状结构。

本实用新型在生产时，将电极材料硬质合金（如WC、TiC等）电极棒，作为工作电极（阳极），氩气中使之与被沉积的水轮机转轮（阴极）之间产生火花放电，火花放电产生的能量，将电极材料转移至水轮机转轮叶片表面，构成沉积层。

根据以下加工方法，可在普通碳钢、低合金钢、普通不锈钢和高强度不锈钢的水轮机转轮外表面获得的>5～50μm厚的硬化层。

用陶瓷硬质合金WC－8Co电极棒作为阳极，氩气中使之与被沉积的金属水轮机转轮（阴极）之间产生火花放电，在10^-5～10^-6s内电极与工件接触的部位达到8000～25000℃的高温，直接利用火花放电的能量，将电极材料转移至工作表面，构成沉积层的沉积方法。电极采用自身旋转方式，电极的夹持方式为机械方式。输出功率为800～4000W,输出电压为60～180V，放电频率为600～2000HZ，沉积速率为1～4min/cm²，保护气体氩气流量设定在6～10.5L/min，电极的伸长长度可为2～5mm。

本实用新型是对现有金属水轮机转轮结构上的改进，与现有金属水轮机转轮相比，有以下突出的积极效果： 

金属水轮机转轮叶片外表面产生厚度为>5～50μm、硬度值为60～72HRC的硬化层，使水轮机转轮耐磨损耐腐蚀寿命提高。与其他水轮机转轮相比较，本实用新型的优点为：水轮机转轮表面硬化层的厚度和硬度可根据水轮机转轮使用条件调节以提高硬化处理效率并降低成本，水轮机转轮叶片的表面的整体形貌呈橘皮状，对于改善水轮机转轮表面的耐磨性非常有利，而且沉积层与基体冶金结合，沉积硬化以后的水轮机转轮的耐磨损和抗腐蚀性能能满足各类水轮机转轮使用要求，生产过程中无环境污染，水轮机转轮不变形，使用寿命是原来的2倍以上，节约费用12倍以上，经济和社会效益巨大。