CN102125996A - 铸件仿生非光滑表面的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由多条截面窄小三角形沟槽排列构成，三角形沟槽的形成方法是在橡胶板材上，切割出与铸件上要形成的三角形沟槽截面形状相同的橡胶三角形凸条；将切割出的橡胶三角形凸条按照铸件上要形成的三角形沟槽的位置、走向和弧度，使用胶粘剂粘接在砂芯上，然后风干和修剪；在砂芯上的橡胶三角形凸条表面涂覆隔热涂料；将粘接有橡胶三角形凸条的砂芯装配在铸型中浇铸成铸件，即在铸件表面形成所要求的截面窄小的三角形沟槽；多条截面窄小三角形沟槽在铸件表面上排列形成仿生非光滑表面；与传统的电火花方式或机加工方式比较，本发明形成仿生非光滑表面的成本低，效率高，不受复杂结构限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸件的铸造方法，特别涉及一种铸件仿生非光滑表面的形成方法。
技术背景
大量研究表明，在某些条件下，生物非光滑结构(表面)具有减粘、减阻、耐磨消声降噪等功能。对于科学界研究的焦点--鲨鱼皮表面，更是为我们提供了优异的仿生学蓝本。鲨鱼是海洋生物中游得最快的动物之一。经过科学家大量实验和研究证明，和其它非光滑结果结构相比，三角形沟纹具有最佳的减阻特性。对于近年来鲨鱼皮表面的研究与应用，以减阻为目标，美国宇航局的仿鲨鱼皮肋条结构，把V型沟槽膜应用在NACA0012飞机表面阻力减少了6.6％。英国Speedo公司设计开发的鲨鱼皮泳衣其减阻性能显著。据统计，在2008年创下的90个世界纪录中有72个都是由身穿Speedo泳衣的选手所为。深圳市百安百科技有限公司研制的“鲨刻烃”仿鲨鱼鳞片的膜应用在船体表面可以减少67％海藻、藤葫等的附着量，当船体在行驶过程中，可以帮助船舶“自洁”。美国科学家研制的舰船防护涂层在实验室测试时，能够使舰艇底部、侧部常见的藻类、石棉等各种海底生物孢子的沉降下降85％。张德远教授等人也注意到了鲨鱼皮的减阻效应，应用仿生制造的生物成形方法得到了以高分子为基础的仿生鲨鱼皮，用管道减阻实验对这一仿生材料进行了实验，阻力比普通管道减少了8％等。可以发现鲨鱼皮肋条结构仿生研究已经在航空、泳衣、管道、舰船和防污等应用领域已迈向了应用。众所周知，泵是应用最广泛的通用机械之一。与人类工农业生产息息相关，但效率低，耗能大等问题仍然比较突出。为了提高水泵效率，在水泵的流道表面形成三角形沟槽(三角形沟槽)是提高水泵效率的有效方法。
如图1所示，要在铸件1表面形成截面形状为三角形的窄小沟槽2，就必须在铸型或砂芯3上相对应的部位形成形状相同的凸条4，如图2所示；要在铸型或砂芯3上形成有截面形状为三角形的凸条4，相应的，在制造铸型的模具上或制造砂芯的芯盒内壁5就要必须形成有截面形状为三角形的沟槽6，如图3所示。由于铸型模具上或芯盒内壁5上的三角形沟槽6截面窄小，在分模时，铸型模具和芯盒不能顺利脱模或脱盒，铸型模具上或芯盒内壁5上截面形状为三角形的沟槽6将型砂或芯砂全部或部分夹在其中，使铸型或砂芯3上的凸条4无法形成，或残缺不全，进而使铸件1上无法形成所要求的截面窄小的三角形沟槽2。
为了在铸件面上形成截面窄小三角形沟槽，一般使用电火花方式或机加工方式形成，该二种方式形成成本高，效率低，而且在结构复杂的区域无法操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由数条截面窄小三角形沟槽排列构成；与传统的电火花方式或机加工方式比较，本发明形成的仿生非光滑表面成本低，效率高，而且，不受复杂结构限制。
本发明之仿生非光滑表面是由多条截面窄小三角形沟槽排列构成，截面窄小三角形沟槽的形成方法包括以下步骤：
1、在橡胶板材上，切割出与铸件上要形成的三角形沟槽截面形状相同的橡胶三角形凸条；
2、将切割出的橡胶三角形凸条按照铸件上要形成的三角形沟槽的位置、走向和弧度，使用胶粘剂粘接在砂芯上，然后风干和修剪；
3、在砂芯上的橡胶三角形凸条表面涂覆隔热涂料；
4、将粘接有橡胶三角形凸条的砂芯装配在铸型中浇铸成铸件，即在铸件表面形成所要求的截面窄小的三角形沟槽，数条截面窄小三角形沟槽排列构成仿生非光滑表面。
所述的胶粘剂可选用乳胶。
所述的隔热涂料选用耐1700℃的志盛威华无机高温漆。
所述的橡胶三角形凸条的截面尺寸小于铸件上三角形沟槽0.2mm，其中的0.1mm是橡胶三角形凸条受热膨胀的预留量，另外的0.1mm是隔热涂料的涂层厚度。
浇铸时，铸件上截面窄小三角形沟槽的形成过程是：在铸型中浇注金属液，隔热涂料能在浇注时的1-2s内不溶化，金属液在几秒钟温度迅速下降，并冷却成型，能够保证截面窄小的三角形沟槽形态的成型。在金属液持续高热状态下，隔热涂料粉化，橡胶三角形凸条溶化和消失，形成截面窄小的三角形沟槽。
本发明的有益效果：该方法能在铸件表面上形成所要求的截面窄小的三角形沟槽，多条截面窄小三角形沟槽排列构成铸件上的仿生非光滑表面；与传统的电火花方式或机加工方式比较，本发明形成仿生非光滑表面的成本低，效率高，而且，不受复杂结构限制。
附图说明
图1是铸件表面的截面形状为三角形沟槽的立体示意图。
图2是对应铸件表面三角形沟槽的砂芯结构立体示意图。
图3是对应砂芯结构的芯盒结构立体示意图。
图4是在复杂表面水泵叶轮内壁上形成的仿生非光滑表面的截面示意图。
图5是在橡胶板材上切割出橡胶三角形凸条的立体示意图。
图6是砂芯上粘接橡胶三角形凸条的立体示意图。
具体实施方式
本实施例以在复杂表面水泵叶轮内壁11上形成仿生非光滑表面为例，构成仿生非光滑表面的三角形沟槽10，如图4所示，设计三角形沟槽10截面的宽度a＝0.5～3.0mm，高度b＝(1～1.5)a，二沟槽10之间的距离c＝(1～3)a。
1、在橡胶板材7上，切割出与复杂表面水泵叶轮内壁11上要形成的三角形沟槽10截面形状相同的橡胶三角形凸条8，如图5所示；
2、将切割出的橡胶三角形凸条8按照铸件上要形成的三角形沟槽10的位置、走向和弧度，使用胶粘剂粘接在砂芯3上，然后风干和修剪，如图6所示；在本实施例中，胶粘剂选用乳胶；
3、在砂芯3上的橡胶三角形凸条8表面涂覆隔热涂料9，如图6所示，在本实施例中，隔热涂料9选用耐1700℃的志盛威华无机高温漆；
4、将粘接有橡胶三角形凸条8的砂芯3装配在铸型中浇铸成铸件，即在复杂表面的水泵叶轮内壁11表面形成所要求的截面窄小的三角形沟槽10，多条截面窄小三角形沟槽10排列构成仿生非光滑表面。
在本实施例中，所述的橡胶三角形凸条8的宽度为0.7mm，小于复杂表面水泵叶轮内壁11上三角形沟槽10宽度0.2mm，其中的0.1mm是橡胶三角形凸条8受热膨胀的预留量，另外的0.1mm是隔热涂料的涂层厚度。
Claims (5)
1.一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由多条截面窄小三角形沟槽排列构成，截面窄小三角形沟槽的形成方法包括以下步骤：
(1)在橡胶板材上，切割出与铸件上要形成的三角形沟槽截面形状相同的橡胶三角形凸条；
(2)将切割出的橡胶三角形凸条按照铸件上要形成的三角形沟槽的位置、走向和弧度，使用胶粘剂粘接在砂芯上，然后风干和修剪；
(3)在砂芯上的橡胶三角形凸条表面涂覆隔热涂料；
(4)将粘接有橡胶三角形凸条的砂芯装配在铸型中浇铸成铸件，即在铸件表面形成所要求的截面窄小的三角形沟槽，多条截面窄小三角形沟槽排列构成仿生非光滑表面。
2.根据权利要求1所述的一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于：所述的胶粘剂选用乳胶。
3.根据权利要求1所述的一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于：所述的隔热涂料选用耐1700℃的志盛威华无机高温漆。
4.根据权利要求1所述的一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于：所述三角形沟槽截面的宽度a＝0.5～3.0mm，高度b＝(1～1.5)a，二沟槽之间的距离c＝(1～3)a。
5.根据权利要求1所述的一种铸件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于：所述的橡胶三角形凸条的截面尺寸小于铸件上三角形沟槽0.2mm，其中的0.1mm是橡胶三角形凸条受热膨胀的预留量，另外的0.1mm是隔热涂料的涂层厚度。
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