一种窄流道闭式叶轮精铸方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术具有技术难度小、精度高、效率高、合格率高、成本低等特点。

A closed impeller precision casting method for narrow flow passage

The invention discloses a closed impeller precision casting method for narrow flow passage, including step 1., according to the design structure of closed impeller of narrow channel, design impeller type mould and pouring mould; step 2. make impeller type mould and pouring mould according to the design requirements, and plug the axle center part of the end face of the impeller type mold to the wax filling way; A good impeller type die and a castable module tree are made to connect the runner of the mold to the block end of the impeller type die; step 3. make the ceramic shell on the set mold tree; step 4. deformed die, and get a ceramic shell with a casting cavity with a narrow channel closed impeller design structure; step 5. ceramics. The mold shell is preheated; the casting cavity of the ceramic shell is cast by the alloy material; the shell is cooled after cooling, and the ceramic shell in the narrow channel area is removed by alkali cooking, and the casting blank of the impeller is obtained. The invention has the advantages of small technical difficulty, high precision, high efficiency, high qualified rate and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种窄流道闭式叶轮精铸方法
本专利技术涉及精密铸造技术，具体是一种窄流道闭式叶轮的精密铸造成型方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的技术目的在于：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。本专利技术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。作为优选方案之一，步骤2中的叶轮型模和浇注型模的组树结构是，在两个叶轮型模的堵实端面之间轴向连接浇注型模的内浇道，在所述内浇道的中部通过直浇道竖向举升浇口杯，以此组成型模树。进一步的，所述浇口杯与两侧叶轮型模之间分别设有加强筋；或者，所述浇口杯与两侧内浇道的端部之间分别设有加强筋。所述内浇道与直浇道结合部位的底部设有缓冲半球。本专利技术的有益技术效果是：上述精铸方法针对窄流道闭式叶轮的结构特性，以与之相匹配的熔模精密铸造工艺对其标准化成型，其不仅陶瓷型壳成型技术难度小，而且陶瓷型壳的浇注型腔成型结构稳定、可靠、精准，以此所浇注而成的窄流道闭式叶轮铸件具有成型技术难度小、成型精度高、成型效率高、成品合格率高、制造成本低等特点，且铸件内部无缩松等宏观缺陷，成型质量高，从而使得本专利技术具有非常可观的经济效益及社会效益。附图说明图1是窄流道闭式叶轮的一种结构示意图。图2是本专利技术所组型模树的一种结构示意图。图3是图1的侧视图。图中代号含义：1—叶轮；11—前盖板；12—叶片；13—后盖板；14—流道；2—叶轮型模；3—浇注型模；31—浇口杯；32—直浇道；33—内浇道；34—缓冲半球；35—加强筋。具体实施方式本专利技术涉及精密铸造技术，具体是一种窄流道闭式叶轮的精密铸造成型方法。下面以多个实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行清楚、详细的说明，其中，实施例1结合说明书附图-即图1、图2和图3对本专利技术的
技术实现思路
进行详细、清楚地说明，其它实施例虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。实施例1参见图1所示，本专利技术所针对的窄流道闭式叶轮1主要由整体的前盖板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之间构成窄间隙（例如7mm）的流道14。本专利技术采用合金材料ZG2Cr13对设计结构的窄流道闭式叶轮进行精密铸造，包括下列步骤：步骤1.根据窄流道闭式叶轮的设计结构，通过数值模拟对设计结构叶轮进行分析而获得对应的铸造热节、收缩趋势及充型状态，从而确定出以叶轮流道中线面和叶轮轴线面的交点为收缩中心点，并确定出以收缩中心点进行X（为设计结构叶轮的轴向方向）、Y（为设计结构叶轮的径向）、Z（为设计结构叶轮的径向）三个方向缩尺调整的收缩率，通常X向的缩尺约为2%，Y向和Z向的缩尺分别约为1.2%；依据收缩中心点和收缩率而确定出组模方式、制壳参数、浇注参数、模壳材料选择等精铸参数，依据这些精铸参数设计叶轮型模和浇注型模；步骤2.根据设计要求，以压制蜡模的方式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，以消除后续浇注过程中的环向厚大部位的密集缩孔、缩松缺陷；将制作好的叶轮型模和浇注型模组树，具体参见图2和图3所示，叶轮型模2和浇注型模3的组树结构是，在两个叶轮型模2的堵实端面之间轴向连接浇注型模3的内浇道33，即使浇注型模3的内浇道33连接在叶轮型模2的堵实端面上，以此将两个叶轮型模2轴向连接在一起，再在内浇道33的中部通过直浇道32竖向举升浇口杯31，内浇道33与直浇道32的结合部位的底部设有缓冲半球34，浇口杯31与两侧叶轮型模2的内侧之间分别设有加强筋35，以此组成型模树；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24s的氧化铝粉浆料+100目熔融石英细砂制得面层，熔融石英细砂以撒砂的方式粘附成型，若流道内部出现熔融石英细砂虚搭，禁止手动清理；其次，以粘度18s的熔融石英粉浆料+100目熔融石英细砂制得第二层，熔融石英细砂以撒砂的方式粘附成型，若流道内部出现熔融石英细砂虚搭，禁止手动清理；然后，以粘度18s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，熔融石英细砂以撒砂的方式粘附成型，若流道内部出现熔融石英细砂虚搭，禁止手动清理；以此在型模树上得陶瓷型壳；由陶瓷型壳的制备过程可见，本专利技术采用熔融石英砂制壳，其在不影响铸造缺陷控制时可以便于后序清壳；步骤4.焙烧、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，预热至1050℃；将ZG2Cr13合金材料在1580℃的温度下浇注进预热好的陶瓷型壳的浇注型腔内；冷却后脱壳，其中，窄流道区域的陶瓷型壳以碱煮方式去除；得到符合设计结构的窄流道闭式叶轮的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窄流道闭式叶轮精铸方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种窄流道闭式叶轮精铸方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述窄流道闭式叶轮精铸方法，其特征在于，步骤5中的合金材料为ZG2Cr13，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雄，张琼元，张建平，李海松，陶飞，张邦强，巩秀芳，杨功显，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51