[发明专利]一种窄流道闭式叶轮精铸方法

说明书

本发明公开了一种窄流道闭式叶轮精铸方法，包括：步骤1.根据窄流道闭式叶轮的设计结构，设计叶轮型模和浇注型模；步骤2.根据设计要求制作叶轮型模和浇注型模，将所制作叶轮型模的一端端面的轴心部位以填蜡方式堵实；将制作好的叶轮型模和浇注型模组树，使浇注型模的浇道连接在叶轮型模的堵实端面上；步骤3.在组好的型模树上进行陶瓷型壳制备；步骤4.脱型模，得到具有符合窄流道闭式叶轮设计结构的浇注型腔的陶瓷型壳；步骤5.将陶瓷型壳预热；采用合金材料对陶瓷型壳的浇注型腔进行浇注；冷却后脱壳，其中窄流道区域的陶瓷型壳以碱煮方式去除，得叶轮的铸造坯件。本发明具有技术难度小、精度高、效率高、合格率高、成本低等特点。

技术领域

本发明涉及精密铸造技术，具体是一种窄流道闭式叶轮的精密铸造成型方法。

背景技术

叶轮作为动力设备-例如离心泵的核心部件，其成型精度和内部质量极大地影响着动力设备的能量转化效率、稳定性及使用寿命。

叶轮按其成型结构的不同而分为开式叶轮、半开式叶轮和闭式叶轮。参见图1所示，闭式叶轮1主要由组成整体的前盖板11、叶片12和后盖板13组成，前盖板11、后盖板13和相邻叶片12之间构成流道14。在使用中，闭式叶轮具有做功效率高的特点，然而，其亦存在制造难度较大的技术问题，这尤其是以窄流道的闭式叶轮最为凸显。

长期以来，窄流道闭式叶轮主要是以焊接的方式成型的，基于窄流道闭式叶轮的流道窄（通常只有几毫米）、流道设计复杂的特性，使得焊接质量难以保证，焊接技术难度大。目前，亦有对窄流道闭式叶轮以砂型铸造（通常为尺寸较大且要求较低的叶轮成型采用）或熔模铸造（通常为尺寸较小且要求较高的叶轮成型采用）的方式成型的，但是，同样因为窄流道闭式叶轮的流道窄、流道设计复杂的特性，使得所成型铸造模具的浇注型腔无法稳定、可靠地成型，一直以来的铸造合格率都很低。

综上所述，对于窄流道闭式叶轮的制造成型，目前尚无成熟的高精度、高效率的成型技术。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述窄流道闭式叶轮的特殊性和现有技术的不足，自主研发一种成型成型难度小、成型精度高、成型效率高、成品合格率高的窄流道闭式叶轮精铸方法。

本发明采用如下技术方案实现其技术目的，一种窄流道闭式叶轮精铸方法，所述精铸方法包括下列步骤：

步骤1. 根据窄流道闭式叶轮的设计结构，设计叶轮型模和浇注型模；

步骤2. 根据设计要求制作叶轮型模和浇注型模，将所制作叶轮型模的一端端面的轴心部位以填蜡方式堵实；将制作好的叶轮型模和浇注型模组树，使浇注型模的浇道连接在叶轮型模的堵实端面上；

步骤3. 在组好的型模树上进行陶瓷型壳制备，具体是，首先以粘度22～26s的氧化铝粉浆料+100目熔融石英细砂制得面层，其次以粘度16～20s的熔融石英粉浆料+100目熔融石英细砂制得第二层，然后以粘度16～20s的熔融石英粉浆料+46目熔融石英细砂依次制得第三至第七层，以此在型模树上得陶瓷型壳；

步骤4. 脱型模，得到具有符合窄流道闭式叶轮设计结构的浇注型腔的陶瓷型壳；

步骤5. 将陶瓷型壳预热；采用合金材料对陶瓷型壳的浇注型腔进行浇注；冷却后脱壳，其中窄流道区域的陶瓷型壳以碱煮方式去除，得叶轮的铸造坯件。

作为优选方案之一，步骤5中的合金材料为ZG2Cr13，所述ZG2Cr13合金材料的浇注工艺为，先将陶瓷型壳预热至1050～1100℃，再将ZG2Cr13材料在1560～1100℃的温度下浇注。

作为优选方案之一，步骤3中的陶瓷型壳制备过程中，熔融石英细砂以撒砂的方式粘附成型。

作为优选方案之一，步骤2中的叶轮型模和浇注型模是以压制蜡模的方式成型；或者，步骤2中的叶轮型模和浇注型模是以3D打印树脂模的方式成型。