[发明专利]一种闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法

说明书

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，公开了一种闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法，包括下列步骤：(1)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的曲盖板的浇注口内壁面周向设置工艺补正量c；(2)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的平盖板靠近浇注口的一端外表面周向设置工艺补正量b；(3)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的平盖板上靠近叶轮出口处的周向设置工艺补正量a；(4)设计熔模精密铸造模时，对叶轮整体尺寸预先放大；(5)按照步骤(1)、(2)、(3)、(4)修正闭式叶轮后的尺寸进行熔模精密铸造模的加工。本发明方法有效解决了闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸精度差的问题，提高了产品水力学性能指标，节省了产品试制周期，降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，具体是一种闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法。

背景技术

叶轮是水轮机、汽轮机、航空发动机、火箭发动机、膨胀机、泵、风机、压缩机等产品上的重要部件，其作用是对流过的气体或液体进行增压或能量转换。叶轮通常由轮盘、叶片、连接件等零件组成，按其结构分为开式、半闭式、闭式叶轮。

流体机械中，叶轮对产品性能有着极其重要的影响，如在汽轮机中运用叶轮将蒸汽的热能转变为机械能，其叶片形状、强度、振动、抗热疲劳等性能决定了汽轮机的工作效率、工作寿命。闭式整体尺寸叶轮由于其优越的机械性能和产品性能，在很多领域得到了广泛的应用和发展。由于闭式叶轮叶片表面多为自由曲面，特别是航空发动机、核岛反应堆循环冷却主泵等闭式叶轮的叶片，扭曲程度大，流道狭小，加工精度要求高，这些因素都对叶轮的加工制造提出了挑战。

叶轮的制造工艺一般采用分体式制造和闭式整体尺寸制造两种工艺。分体式制造工艺分体式制造工艺相对简单，叶轮采用叶片、轮缘、轮毂分开制造，装配采用焊接工艺，但由于焊接热变形、装配误差等，导致叶轮整体尺寸质量较差，而且制造周期长。闭式整体尺寸制造工艺即把原来分体式组装的叶轮改用闭式整体尺寸结构，采用整体尺寸制造方法，从而使叶轮的流体力学性能和机械性能得到大幅度提高。闭式叶轮制造方法大致有以下几种：连接法、精密铸造、数控铣削、3D打印、电解加工、电火花加工等。

公开号为CN 108044053A，公开日是2018年06月12日，名称为“一种窄流道闭式叶轮精铸方法”的专利中公开了一种闭式叶轮精密铸造成形的工艺方法与流程，但其不足之处是：对闭式叶轮流道尺寸的控制方法未涉及。公开号为CN 109202019A，公开日是2019年02月12日，名称为“一种铸造闭式叶轮的成型工艺”的专利中公开了闭式叶轮精密铸造成形的操作流程，但其不足之处同样是：对闭式叶轮流道尺寸的控制方法未进行涉及。

闭式叶轮是液体火箭发动机涡轮泵系统的核心零件，其流道尺寸精度差将降低扬程、效率等水力学性能指标，影响涡轮泵工作的可靠性。该类闭式叶轮熔模精密铸件结构的复杂性，导致流道尺寸的控制成为难点，亟需提出一种闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法，通过对铸件流道尺寸的控制，能够有效地解决闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸精度差的问题，从而保证叶轮的扬程、效率等产品水力学性能指标。

本发明的技术解决方案是：闭式叶轮熔模精密铸件流道尺寸的控制方法，包括下列步骤：

(1)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的曲盖板的浇注口内壁面周向设置工艺补正量c，补偿浇注后入口直径ΦF的尺寸偏差；

(2)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的平盖板靠近浇注口的一端外表面周向设置工艺补正量b，补偿浇注后轮毂直径ΦE的尺寸偏差；

(3)设计熔模精密铸造模时，在叶轮的平盖板上靠近叶轮出口处的周向设置工艺补正量a，补偿浇注后出口宽度A的尺寸偏差；

(4)设计熔模精密铸造模时，对叶轮整体尺寸预先均匀放大，抵消铸件凝固过程中的尺寸收缩；