CN103128230A - 一种泵用高精度叶轮的精密制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种泵用高精度叶轮的精密制造方法，属于金属成型技术领域。该技术是利用精密铸造基本技术，通过对制壳环节工艺技术的改进，使得形成叶轮内腔流道壳型的强度、光洁度、透气性都大幅度提升或改善，从而使液态金属浇注成型后，金属叶轮流道表面的粗糙度达到6.3～3.2，精度达到CT4～CT6级，基本达到机械加工表面粗糙度水平。采用这种技术方法制造的叶轮与现有传统砂型铸造叶轮相比较，其精度和表面粗糙度成倍数提高，从而使泵的性能发生明显的改变。这种技术可以广泛的适用于各种泵的叶轮制造，具有非常显著的经济效益与社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵用高精度叶轮的精密制造方法，其属于金属材料的成型技术领域。
背景技术
金属模具无法取模的复杂型腔工业零部件的生产制造，一直是金属材料成型的一大难点。现行技术主要使用陶瓷芯和水溶芯来解决这个问题。
使用陶瓷芯虽然可以成型几乎所有的复杂型腔，但其生产过程非常麻烦，陶瓷芯的制造要经过备料、混料、醒料、回性、压型、干燥、烧结等多道工序才能完成，因此生产成本很高，而且时间很长。对于难度系数K＞20的叶轮制造，由于其成本过高，使用收到限制。
使用水溶芯虽然效率高、成本低，但由水溶芯形成的蜡模“空腔”需要涂挂耐火材料，而往这类复杂型腔里涂挂耐火材料却是非常困难的，一是不易涂挂，二是不易干燥，如果这类型腔里的耐火材料出现问题，则铸件型壳的强度就不能保证，就无法抵抗高温金属的冲击，浇注时壳型就会破碎，浇注后的零件就是废品。对于难度系数K＞20的叶轮制造，由于蜡模型腔耐火材料的涂挂、干燥技术没有很好的解决，其成品率太低，因此也无法普及使用。
发明内容
为了克服现有水溶芯技术的不足，使得由水溶芯形成的叶轮复杂流道型腔内的耐火材料涂挂均匀、充分干燥、保证型腔内的壳型强度，本专利采用“填砂法”和“逐层灌浆法”突破了水溶芯在叶轮精密铸造制壳技术上的关键难点，采用水溶芯成功制造出高精度泵用叶轮，使水溶芯在精密铸造领域的使用更加广泛，也使泵的制造技术向上前进一大步。
本发明采用的技术方案是：一种泵用高精度叶轮的精密制造方法：
（1）计算高精度叶轮的精密铸造难度系数K=D/h，其中：D为叶轮直径，h为叶轮流道高度；对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法；
（2）流道制壳浆料配比：
面层浆料配比：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 320kg，搅拌时间为12小时，搅拌后的粘度为28-34秒；
二层浆料配比参数：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 250kg，搅拌后的粘度为9-13秒；
三层浆料配比：硅溶胶100kg，耐火材料选用270目煤矸石粉150kg，搅拌后的粘度为12-16秒；
（3）前三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，将蜡件7上加盖板3，拧紧制壳挂钩1及锁紧螺母2，清洗铸好的蜡树，待蜡树干燥后制做面层型壳，粘已配好的面层浆料并撒面层砂，在面层间干燥，干燥时间为12小时，层壳选用3层浆料和3层砂，在背层间干燥12小时；
（4）三层工艺后流道内制壳采用的工艺
如上所述填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，之后根据K值的不同选用不同的工艺，对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，制三层壳后，向流道内灌一次浆，充分干燥后，填入30～60干砂，要填实，然后将流道口用耐火泥堵死，干燥；
对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法，制三层壳后，逐层向流道内灌第三层浆料，充分干燥，直至空间全部填满；
（5）后三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法后三层的制备工艺相同，用制作第三层的方法再制后三层型壳，制壳完成后，即可脱蜡浇注。
本发明的有益效果是：突破了水溶芯在复杂系数K＞20的叶轮制造上的一大瓶颈，使泵用高精度叶轮的制造摆脱了对陶瓷芯的依赖。采用廉价的耐火材料、通过合理的工艺技术，就可以制造出泵用高精度叶轮，使高精度叶轮的成本大幅度降低，会导致泵行业的一次大飞跃。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是叶轮结构示意图。
图2是叶轮制壳示意图。
图中：1、制壳挂钩，2、锁紧螺母，3、盖板，4外层型壳，4、内层型壳，6、填充干砂，7、叶轮蜡模。
具体实施方式
一种泵用高精度叶轮的精密制造方法 采用的步骤如下：
（1）计算高精度叶轮的精密铸造难度系数K=D/h，其中：D为叶轮直径，h为叶轮流道高度；对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法；
（2）流道制壳浆料配比及耐火材料选用的参数及环境温度、湿度的控制参数；
面层：
面层浆料配比参数：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 320kg，搅拌时间为12小时，搅拌后的粘度为28-34秒；
面层砂：选用含97%锆英的锆英砂，粒度为100/120目；
环境温度为22-26℃，环境湿度为60-70%；干燥时间为12小时。
二层：
二层浆料配比参数：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 250kg，搅拌后的粘度为9-13秒。
二层砂：选用1700度煅烧的煤矸石砂，粒度为30-60目；
环境温度为22-26℃，环境湿度为60-70%；干燥时间为12小时。
三层-六层：
三层浆料配比：硅溶胶100kg，耐火材料选用270目煤矸石粉150kg，搅拌后的粘度为12-16秒。
砂选用；选用1700度煅烧的煤矸石砂，粒度为16-30目；
环境温度为22-26℃，环境湿度为35-55%，干燥时间为12小时。
（3）前三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，如图2所示，将蜡件7上加盖板3，拧紧制壳挂钩1及锁紧螺母2，清洗组好的蜡树，待蜡树干燥后制做面层型壳，粘已配好的面层浆料并撒面层砂，在面层间干燥，干燥时间为12小时。制做二层型壳，第二层壳选用2层浆料和2层砂干燥时间为12小时，第三层壳选用3层浆料和3层砂，在背层间干燥12小时。
（4）三层工艺后流道内制壳采用的工艺
如上所述填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，之后根据K值的不同选用不同的工艺，对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，
填砂法：制三层壳后，向流道内灌一次浆，充分干燥后，填入30～60干砂，要填实，然后将流道口用耐火泥堵死，干燥。
对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法，
逐层灌浆法：制三层壳后，逐层向流道内灌第三层浆料，充分干燥，直至 空间全部填满。
（5）后三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法后三层的制备工艺相同，用制作第 三层的方法再制后三层型壳，制壳完成后，即可脱蜡浇注。
Claims (1)
1.一种泵用高精度叶轮的精密制造方法，其特征是：
（1）计算高精度叶轮的精密铸造难度系数K=D/h，其中：D为叶轮直径，h为叶轮流道高度；对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法；
（2）流道制壳浆料配比：
面层浆料配比：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 320kg，搅拌时间为12小时，搅拌后的粘度为28-34秒；
二层浆料配比参数：粘结剂选用青岛海洋的Si-30硅溶胶100kg，耐火材料选用270目的澳大利亚产锆英粉 250kg，搅拌后的粘度为9-13秒；
三层浆料配比：硅溶胶100kg，耐火材料选用270目煤矸石粉150kg，搅拌后的粘度为12-16秒；
（3）前三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，将蜡件7上加盖板3，拧紧制壳挂钩1及锁紧螺母2，清洗铸好的蜡树，待蜡树干燥后制做面层型壳，粘已配好的面层浆料并撒面层砂，在面层间干燥，干燥时间为12小时，层壳选用3层浆料和3层砂，在背层间干燥12小时；
（4）三层工艺后流道内制壳采用的工艺
如上所述填砂法和逐层灌浆法前三层的制备工艺相同，之后根据K值的不同选用不同的工艺，对于20＜K≤30的中等难度叶轮采用填砂法，制三层壳后，向流道内灌一次浆，充分干燥后，填入30～60干砂，要填实，然后将流道口用耐火泥堵死，干燥；
对于K＞30的殊难度叶轮采用逐层灌浆法，制三层壳后，逐层向流道内灌第三层浆料，充分干燥，直至空间全部填满；
（5）后三层制壳的工艺
填砂法和逐层灌浆法后三层的制备工艺相同，用制作第三层的方法再制后三层型壳，制壳完成后，即可脱蜡浇注。
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