[发明专利]一种水轮机转轮三维曲面叶片电渣熔铸直接成型的方法

说明书

本发明涉及电渣熔铸生产水轮机转轮叶片铸件领域，特别是一种水轮机转轮三维曲面叶片电渣熔铸直接成型的方法。电渣熔铸用于完成自耗电极材料的二次精炼提纯、铸件近净成型，具体过程如下：1)铸件毛坯结晶器结构形式采用组合式或分体式；2)熔铸过程中的自耗电极由两部分组成，即固定电极和活动电极；3)供电形式采用交流单电极串联回路、双电极串联回路混合供电方式，利用双电极串联电极间构成的电源回路增加电渣熔铸区域渣层温度，增大区域金属流动性，控制区域凝固速度，使叶片熔铸成型。本发明技术适用于贯流式水轮发电机转轮叶片、混流式水轮发电机转轮叶片或轴流式水轮发电机转轮叶片的铸件制造。

技术领域

本发明涉及电渣熔铸生产水轮机转轮叶片铸件领域，特别是一种水轮机转轮三维曲面叶片电渣熔铸直接成型的方法。

背景技术

电渣熔铸作为一种集精炼与成型于一体的铸造工艺，目前广泛应用于高铸件质量要求的领域。其熔铸一般以自耗电极为熔铸原料，并将自耗电极置于结晶器熔融态渣层中完成重熔过程，这一过程需要保持电极与结晶器内腔的工艺安全距离，这就要求在熔铸过程中，随着熔铸的进行自耗电极随着融化保持电极与熔渣接触以完成整个熔铸过程。

对于异型件，这里主要指的是铸件结晶器对活动电极没有公共型腔铸件，即自耗电极无法自由在整个熔铸结晶器内配合融化速度而上下运动。另一方面，有些异型件形状局部突起或凹陷，使得自耗电极与结晶器型腔的距离较大，使得自耗电极熔融过程中金属液还没充满结晶器型腔即凝固，而无法保证铸件充型的完整性，此为目前电渣熔铸工艺的局限所在，即为铸件结晶器对活动电极没有公共型腔铸件及仅依靠活动电极无法完成熔铸的复杂形状铸件是目前电渣熔铸工艺的主要瓶颈。

近年来电渣熔铸在水电行业，特别是水轮发电机活动导叶中得到广泛应用，而随着国家对电力建设结构的调整和环境保护的重视，积极发展水电已成为我国电力工业建设的指导方针。水电属于可再生的清洁能源，有利于环境保护，发展水电，特别是泥沙含量较高水质较差的大型水轮机组的设计、制造和生产能力，是促进国民经济发展的和促进机械工业发展的需求。

水轮发电机转轮作为水轮发电机组中的能量转化关键部件，也是水轮发电机的核心部件，其质量及使用寿命直接影响着水轮发电机组运行的安全性、运营效率及成本。特别是混流式发电机、混流式水轮发电机转轮叶片、轴流发电机的转轮叶片，由于其使用广泛市场存量巨大。

目前，国内外转轮叶片主要采用砂型铸造方法制造，采用砂型铸造毛坯然后数控加工的工艺方法，而砂型铸造由于其工艺的局限性，铸件材质密度及质量均较差；而采用砂型铸造板坯，配合模压成型，虽一定程度上改善铸件质量，但砂型铸造质量缺点仍不能根本解决；对于电渣熔铸生产板坯，配合模压成型，虽克服砂型铸件的质量缺陷，但制造工艺成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水轮机转轮三维曲面叶片电渣熔铸直接成型的方法，主要解决电渣熔铸工艺无法熔铸复杂异型件，即铸件结晶器对活动补充电极没有公共型腔铸件的铸造。

本发明的技术方案是：

一种水轮机转轮三维曲面叶片电渣熔铸直接成型的方法，电渣熔铸用于完成自耗电极材料的二次精炼提纯、铸件近净成型，具体过程如下：

1)结晶器选择

铸件毛坯结晶器结构形式采用组合式或分体式；

2)电极形式

熔铸过程中的自耗电极由两部分组成，即固定电极和活动电极；固定电极相对于结晶器是随形的、固定的，活动电极在熔铸过程中可移动，固定电极和活动电极的数量根据铸件形状特点为一个或两个以上；熔铸过程中电极工作形式为：活动电极及固定电极作用，完成熔铸过程；

3)供电形式