一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法技术

本发明专利技术介绍了一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法，采用分叶合型法进行铸件制造，包括模具设计、加工叶轮模具曲面轮廓、修整、刷浆、检测模具、单叶分体合型、除气、组型、浇注、清芯、检测铸件，叶轮模具的上型和下型设置定位止口防止模具错型，型芯设置在叶轮模具的上型、下型中间；型芯上设置有单体叶片分型线、和穿丝固定槽；将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔；型芯检测时将定位销装配在型芯的工艺台阶孔上，把顺次编号的两个叶片模具以定位台阶销为轴心组合起来。本发明专利技术避免了常规制造方法的模具芯子加工困难，模具尺寸内腔无法检测技术难点，可保证模具的CT7级精度要求，消除了铸件精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛合金材料加工技术，特别是。
技术介绍
随着离心泵现在向高转速化方向的发展，叶轮的转速和扬程必须提高，叶轮转速快运转因离心力而产生的应力也随之提高，当转速超过一定数值后，叶轮就会破坏。为了扩大叶轮流道有效过流表面，希望叶片越薄越好，但是叶片太薄，在铸造工艺上有一定困难。为了获得转速快、扬程高的叶轮，必须提高钛合金叶轮的铸造精度。此方法主要就是提高叶轮的铸造精度。该专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法为:《分叶合型法》工艺设计-《分叶合型法》模具制作一模具刷浆-模具检测-模具除气-模具组型-浇注铸件-铸件检测。该专利技术可以在同等制造成本下，提高钛合金叶轮铸件的制造精度达到CT8级，满足钛合金叶轮的现代转速快、扬程高设计性能。目前，此种钛合金叶轮铸件一般的制造方法为:《整体式》工艺设计-《整体式》模具制作一模具检测-模具除气-模具组型-浇注铸件-铸件检测。此种制造方法制作的叶轮模具型芯加工困难，叶片模具内腔不能检测，浇注出的铸件精度严重超差，叶片等分不均匀，后期多次修整，仍然无法满足设计性能，导致叶轮扬程低，寿命短。针对上述制造方法的缺陷，本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法为分体合型，可以在同等制作成本下提高钛合金叶轮铸件的制造精度达到CT8级。该专利技术探索出了转速快、扬程高钛合金叶轮精密铸件的制造方法，为精铸钛合金叶轮在转速快、扬程高现代工业的应用探索出了新的途径。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，满足工程设计对转速快、扬程高叶轮铸件的精度要求，为转速快、扬程高叶轮铸件的制造提供了一种经济可靠的制造方法。为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用了如下技术方案: 本专利技术的，采用分叶合型法进行铸件制造，包括模具设计、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓、修整、刷浆、检测模具、单叶分体合型、除气、组型、浇注、清芯、检测铸件，具体过程为: (I)、模具设计:设置叶轮模具收缩余量为0.7% 1.5% ;叶轮模具的结构分为上型、下型、型芯、定位台阶销，上型和下型设置定位止口防止模具错型，型芯设置在叶轮模具的上型、下型中间；型芯上设置有单体叶片分型线、和穿丝固定槽；将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔；将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型； 本专利为了便于型芯模具的加工和检测，将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔，可以使用钢锯分割型芯模具；为了解决叶片模具等分不均匀问题，将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型，降低了分割误差造成的叶片模具等分不均匀难题； (2)、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓:叶轮模具按分度线和等高线划叶片型芯的理论分型线，沿分型线剖开叶片模具型芯，按叶轮叶片的数量分为若干个单体叶片模具，并且对叶片模具进行顺次圆周编号，其中型芯的两端按角度等分，逼近内腔轮廓部位沿叶片的旋向剖开，然后按型芯图纸顺次配合加工每个单体叶片模具； (3)、修整:修整处理使得模具的尺寸符合模具图纸设计要求； (4)、刷浆:采用耐火材料涂层刷在模具的内腔表面，使得模具的内腔表面光洁度达到6.3iim 以上； (5)、检测模具:型芯检测时将定位销装配在型芯的工艺台阶孔上，把顺次编号的两个叶片模具以定位台阶销为轴心组合起来，逐个检测叶片内腔尺寸，使其符合设计要求；这样就解决了叶片模具内腔不能检测技术难点； (6)、单叶分体合型:将型芯的单个分体叶片以定位销为轴心，按照编号顺次组合成一个型芯部件，并且对装配的缝隙进行修补； (7)、除气:真空高温焙烧的方法去除石墨模具中的水汽； (8)、组型:将叶轮除气后的石墨模具的上型、下型、型芯进行装配，再用螺栓和压板紧固定； (9)、浇注:将符合规格的固态钛锭在真空状态下加热成高温液态，然后浇注进叶轮石墨模具中，保温冷却至100°C以下方可出炉； (10)、清芯:将叶轮模具去除，即叶轮铸件脱模过程； (11)、检测铸件:按照技术要求检测浇注出的叶轮铸件尺寸是否合格，铸件尺寸应符合GB/T6414-1999 CT8 标准。单叶合型要求合型后模具型芯的精度达到CT7级精度。本专利的模具的材料是优质I级石墨，通过将叶轮石墨模具型芯封闭的曲面型腔完全暴露出来，便于数控加工和检测。模具型芯须分型和定位单叶分体加工，检测合格后将分体后的单叶合型，以保证合型后模具型芯的精度达到CT7级精度，这样才能保证浇注出的铸件叶片精度达到CT8级的一种工艺方案。具体的，采用数控机床加工叶轮石墨模具曲面轮廓时，上型和下型按照模具图纸要求全部加工，型芯按照型芯模具图先加工外型轮廓和定位台阶孔，然后按分度线和等高线划叶片型芯的理论分型线，沿分型线剖开叶片模具型芯，按叶轮叶片的数量分为几个单体叶片模具，并且进行圆周顺序编号，其中型芯的两端按角度等分，逼近内腔轮廓部位沿叶片的旋向剖开，然后按型芯图纸加工每个单体叶片。模具曲面轮廓采用数控机床加工主要目的是保证石墨模具曲面轮廓精度与模具设计图纸曲面轮廓精度的一致性。修整的主要目的是去除石墨模具根部的残留，并且对石墨模具的表面进行抛光提高石墨模具的精度，达到工艺图纸要求即可。石墨模具刷浆的主要目的在石墨模具表面上面刷上一种高温耐火材料涂层提高模具的精度，防止石墨模具掉渣。检测模具的主要目的是通过专业检验人员检测石墨模具加工的精度是否满足图纸的设计要求。单叶分体合型的主要目的是将分体的叶轮石墨型芯组合固定装配。检测铸件的主要目的是检验浇注后的钛合金铸件是达到设计要求，一般以客户确认的铸件图纸要求为依据。本专利所述的单叶分体，是指按照叶轮的叶片数量对应模具的型腔按理论中线一个一个剖开。通过采用上述技术方案，本专利技术具有以下的有益效果: 经过本专利技术的方法制造的钛合金叶轮铸件，避免了常规制造方法的模具芯子加工困难，模具尺寸内腔无法检测技术难点。可以保证模具的CT7级精度要求。消除了浇注出的铸件精度低性能不达标，该制造方法的专利技术工程设计对转速快、扬程高叶轮铸件的精度要求，并且已经在核电工业上应用。为转速快、扬程高叶轮铸件的制造提供了一种经济可靠的制造方法，具有较好的工业应用价值和市场前景。附图说明图1是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮铸件图，所涉及的叶片的数量和旋向。图2是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮铸件剖视图，所涉及的是叶片的内腔中部间距、根部间距与入水口、出水口端部形状。图3是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮铸件叶片剪裁图，所涉及的是叶片的叶背、叶面截面形状和空间旋向。图4是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮铸件叶片厚度剪裁图，所涉及的是叶片从进口端到出口端的叶片厚度。图5是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮型芯模具图，所涉及的是定位台阶孔、定位台阶销、穿丝固定槽。图6是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮型芯单体叶片反面模具图，所涉及的是单体叶片反面的分型角度、叶片旋向形状、定位台阶孔。图7是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方法中的叶轮型芯单体叶片正面模具图，所涉及的是单体叶片正面的分型角度、叶片旋向形状、定位台阶孔。图8是本专利技术的钛合金叶轮精密铸件的制造方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法，其特征是：采用分叶合型法进行铸件制造，包括模具设计、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓、修整、刷浆、检测模具、单叶分体合型、除气、组型、浇注、清芯、检测铸件，具体过程为：（1）、模具设计：设置叶轮模具收缩余量为0.7%~1.5%；叶轮模具的结构分为上型、下型、型芯、定位台阶销，上型和下型设置定位止口防止模具错型，型芯设置在叶轮模具的上型、下型中间；型芯上设置有单体叶片分型线、和穿丝固定槽；将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔；将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型；（2）、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓：叶轮模具按分度线和等高线划叶片型芯的理论分型线，沿分型线剖开叶片模具型芯，按叶轮叶片的数量分为若干个单体叶片模具，并且对叶片模具进行顺次圆周编号，其中型芯的两端按角度等分，逼近内腔轮廓部位沿叶片的旋向剖开，然后按型芯图纸顺次配合加工每个单体叶片模具；（3）、修整：修整处理使得模具的尺寸符合模具图纸设计要求；（4）、刷浆：采用耐火材料涂层刷在模具的内腔表面，使得模具的内腔表面光洁度达到6.3μm以上；（5）、检测模具：型芯检测时将定位销装配在型芯的工艺台阶孔上，把顺次编号的两个叶片模具以定位台阶销为轴心组合起来，逐个检测叶片内腔尺寸，使其符合设计要求；（6）、单叶分体合型：将型芯的单个分体叶片以定位销为轴心，按照编号顺次组合成一个型芯部件，并且对装配的缝隙进行修补；（7）、除气：真空高温焙烧的方法去除石墨模具中的水汽；（8）、组型：将叶轮除气后的石墨模具的上型、下型、型芯进行装配，再用螺栓和压板紧固定；（9）、浇注：将符合规格的固态钛锭在真空状态下加热成高温液态，然后浇注进叶轮石墨模具中，保温冷却至100℃以下方可出炉；（10）、清芯：将叶轮模具去除，即叶轮铸件脱模过程；（11）、检测铸件：按照技术要求检测浇注出的叶轮铸件尺寸是否合格，铸件尺寸应符合GB/T6414‑1999 CT8标准。...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法，其特征是采用分叶合型法进行铸件制造，包括模具设计、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓、修整、刷浆、检测模具、单叶分体合型、除气、组型、浇注、清芯、检测铸件，具体过程为 (1)、模具设计设置叶轮模具收缩余量为O.7% I. 5% ;叶轮模具的结构分为上型、下型、型芯、定位台阶销，上型和下型设置定位止口防止模具错型，型芯设置在叶轮模具的上型、下型中间；型芯上设置有单体叶片分型线、和穿丝固定槽；将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔；将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型； (2)、采用数控·机床加工叶轮模具曲面轮廓叶轮模具按分度线和等高线划叶片型芯的理论分型线，沿分型线剖开叶片模具型芯，按叶轮叶片的数量分为若干个单体叶片模具，并且对叶片模具进行顺次圆周编号，其中型芯的两端按角度等分，逼近内腔轮廓部位沿叶片的旋向剖开，然后按型芯图纸顺次配合加工每个单体叶片模具； (3)、修整修整处理使得模具的尺寸符合模具图纸设计要求； (4)、刷浆采用耐火材料涂层刷在模具的内腔表面，使得模具的内腔表面光洁度达到6. 3μπι 以上； (5)、检测模具型芯检测时将定位销装配在型芯的工艺台阶孔上，把顺次编号的两个叶片模具以定位台阶销为轴心组合起来，逐个检测叶片内腔尺寸，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭举乐，娄贯涛，陈丽萍，张志正，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41