[发明专利]一种仿生减阻水泵叶轮及其加工方法

说明书

本发明属于水泵叶片加工领域，具体涉及一种仿生减阻水泵叶轮及其加工方法，仿生减阻水泵叶轮，包括轴体、主叶片、副叶片，轴体中心开有轴孔，底部设置有安装凹槽；轴体外轮廓为样条曲线，外轮廓上沿着轴孔中心均匀环状设置有主叶片，主叶片从轴体顶部延伸到轴体底部；主叶片之间间隔设置有副叶片，所述副叶片从轴体中部延伸到轴体底部，所述主叶片、副叶片表面熔凝有仿生减阻单元，所述仿生减阻单元条纹单元体模型的宽度为2—4mm；深度为0.35—0.55mm；表面凸起为0.15—0.3mm，相邻最近两单元体间距离为0.5—1mm；条纹状仿生单元体的倾斜角度叶片纵向边缘倾斜角一致。本发明可以有效降低给水泵启停过程中的流体阻力，降低能量消耗，使给水系统能耗得到优化。

技术领域

本发明属于水泵叶轮加工技术领域，具体涉及一种仿生减阻水泵叶轮及其加工方法。

背景技术

水泵叶轮用铸铁制成。水泵叶轮上的叶片又起主要作用，水泵叶轮的形状和尺寸与水泵性能有密切关系。水泵叶轮一般可分为单吸式和双吸式两种，单吸式叶轮为单边吸水，小流量水泵叶轮多为此种型式。双吸式叶轮为两边吸水，大流量水泵叶轮均采用双吸式叶轮。给水泵叶轮在工作时，给水泵随着控制系统频繁的启停，使给水泵的能耗显著增加，其主要能耗损失在与叶片表面与流体间的反复摩擦做功。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明目的是提供一种仿生减阻水泵叶轮及其加工方法，应用激光加工技术，在水泵叶轮表面加工出类似鲨鱼体表的仿生单元。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种仿生减阻水泵叶轮，包括轴体、主叶片、副叶片，轴体中心开有轴孔，底部设置有安装凹槽；

轴体外轮廓为样条曲线，外轮廓上沿着轴孔中心均匀环状设置有主叶片，主叶片从轴体顶部延伸到轴体底部；主叶片之间间隔设置有副叶片，所述副叶片从轴体中部延伸到轴体底部，所述主叶片、副叶片为弧形叶片，

轴体、主叶片、副叶片一体成型，元素百分含量的组分组成：碳3—4.5％、铬25—35％、硅0.5—0.8％、铼0.1—0.4％、钼0.5—1.2％、铜0.8—1.2％，其余为铁，

所述主叶片、副叶片表面的不同位置，熔凝有仿生减阻单元，所述仿生减阻单元条纹单元体模型的宽度为2—4mm；深度为0.35—0.55mm；表面凸起为0.15 —0.3mm，相邻最近两单元体间距离为0.5—1mm；条纹状仿生单元体的倾斜角度叶片纵向边缘倾斜角一致。

相应地，公开一种仿生减阻水泵叶轮的加工方法，包括以下步骤：

S1.对叶轮表面进行清洁和预处理；

S2.干燥叶轮表面，将叶轮安装在回转工作台上，从轴孔固定叶轮，

S3.设定的激光光斑尺寸和激光强度，自检与校准焦点，根据叶轮位置调整距离，设定激光烧结器参数；

S4.在主叶片表面的不同位置，采用激光熔覆的方法，将激光束在叶轮表面沿着预定轨迹进行扫描，采用重力送粉的方式，依次在主叶片表面熔覆Cr、C 合金粉末，将激光束在叶轮的剩余表面沿着预定轨迹进行扫描，使其表面熔化并快速凝固，完成剩余的加工，使主叶片表面形成组织硬度非均匀、形状非均匀、表层结构非均匀的仿生减阻单元；

S5.在副叶片表面的不同位置，采用激光熔覆的方法，将激光束在叶轮表面沿着预定轨迹进行扫描，采用重力送粉的方式，依次在副叶片表面熔覆Cr、C 合金粉末，将激光束在叶轮的剩余表面沿着预定轨迹进行扫描，使其表面熔化并快速凝固，完成剩余的加工，使副叶片表面形成组织硬度非均匀、形状非均匀、表层结构非均匀的仿生减阻单元；

S6.叶轮表面进行防腐处理。

与现有技术相比，本发明具有以下的技术效果：

本发明的工作原理：