CN107356295B - 一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计及其加工装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计及其加工装配工艺，包括旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统，所述旋涡发生体置于所述旋进旋涡壳体内部，所述传感器固定于所述旋进旋涡壳体外部、并与所述旋涡发生体电连接，所述传感器与所述控制系统电连接，所述旋涡发生体由复合铸造工艺制造，所述旋进旋涡壳体的体腔、旋涡发生体均经表面硬化耐腐蚀处理，所述传感器的控制模块采用16位MSP430F5438A单片机，所述MSP430F5438A单片机采用编译器能提供C语言标准特性的IARWorkbench系统，所述控制系统的程序软件采用C语言编写。本发明，产品具有智能、耐腐蚀、抗干扰、降噪及功能全面、低功耗等性能。

Description

一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计及其加工装配工艺

技术领域

本发明涉及通用机械及流体控制设备制造技术领域，具体涉及一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计及其加工装配工艺。

背景技术

随着清洁能源逐步进入人们的生活，而且日趋壮大，其各类天然气气体开采、输送均需要一些计量器具予以计量，目前市场常用的计量器具为旋进旋涡流量计，而该类型流量计基本采用铝基合金为基体，采用集成控制，由于随着介质的流量范围、压力变化、直管段的变化等因素会产生计量误差；同时，机械振动、介质中含有杂质、硫化物等造成的腐蚀、电子干扰等因素，也会干扰到流量计的正常工作状态，使流量计产生一定的误差。

流量计的主要部件之一——旋涡发生体一般用铝基合金加工而成，铝基合金由于质软、体轻、易于加工，且成本较低等特点，然而，目前在旋进旋涡流量计生产过程中，最难加工的就是旋涡发生体，主要表现在如下两个问题：一是由于其旋涡发生体的叶片具有旋转性、采用铝基压铸工艺加工，不容易脱模，成型难度大。所以一般采用铝基合金棒，直接利用数控加工或加工中心车铣成型。此类型工艺，虽然质量稳定，但单个产品成型耗时长，对原材料浪费较大。根据不同大小件一般会分为：锯料、车出原型、倒头修边、铣叶片四个步骤，尤其是铣叶片，根据尺寸大小不一，越大的工件数控吃刀量、行程越大，加工耗时越长，加工难度也就越大，同时直接车铣叶片在材料浪费上是极大的。

旋涡发生体及旋进旋涡壳体一般均是由铝基合金制成，由于铝基合金材质软，密度低，硬度不够等原因，在介质压力冲击下容易变形或损坏，而且介质中含有的酸、碱、硫化物等腐蚀性较强物质对铝基合金叶片表面会产生腐蚀，从而影响使用寿命。因此，要对其表面进行硬化或抗腐蚀处理。目前的处理技术基本上采用电镀、电泳工艺使其表面形成一层硬化保护膜，用来提高其硬度特性及抗腐蚀性能。但是，由于铝基合金材质软，膨胀系数较大，而在电镀电泳导电加热过程中极易从铝基合金中产生微量的氢、氯及水分等杂质，极易使电镀层形成针孔麻点，影响其抗腐蚀性能。如电镀时间加长，将针孔麻点覆盖，又极容易使气体等杂质覆盖在电镀层与基体之间形成杂质夹层，这样的夹层一般不容易发现，但在机器运行过程中，在受外力的作用下极易造成电镀层退皮，从而加大了铝基合金基体的腐蚀，对其表面硬度也有着潜在影响，从而影响其产品的使用寿命。

因此，研制出一种具有智能、耐腐蚀、抗干扰、降噪及功能全面、低功耗等性能的流量计就具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计及其加工装配工艺，采用对旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器控制模块、流量计软件模块进行优化设计，产品具有智能、耐腐蚀、抗干扰、降噪及功能全面、低功耗等性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计，包括旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统，所述旋涡发生体置于所述旋进旋涡壳体内部，所述传感器固定于所述旋进旋涡壳体外部、并与所述旋涡发生体电连接，所述传感器与所述控制系统电连接，所述旋涡发生体由复合铸造工艺制造，所述旋进旋涡壳体的体腔、旋涡发生体均经表面硬化耐腐蚀处理，所述传感器的控制模块采用16位MSP430F5438A单片机，所述MSP430F5438A 单片机采用编译器能提供C语言标准特性的 IARWorkbench 系统，所述控制系统的程序软件采用 C语言编写。

一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计加工装配工艺，包括如下步骤：

1）采用复合铸造工艺制备旋涡发生体；

2）旋涡发生体及旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理；

3）制作传感器，并对控制系统的软件模块进行软件设计与系统程序的编写；

4）将旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统组装成成品。

根据以上方案，所述采用复合铸造工艺制备旋涡发生体，包括如下步骤：

①具制作：采用六瓣分体式模具，模具内腔采用铣削方式将旋转叶片外敷面雕刻出来，中空预留位置即为旋转叶片蜡型的成型腔，注蜡孔设于模具顶端（即为旋转叶片轴芯顶端位置），在旋转叶片六片叶片尾端位置均设有1个微小的泄压导流孔，在六瓣模块外端中部设有抓拿位，并用配套的快速卡箍将模具的六瓣模块抱合预紧。铝模制作是旋转叶片成型最为关键的步骤，在压制蜡件是否能够很好的脱模、蜡件变形等问题，主要体现在铝模的制作；

②蜡型制作：首先将模具打开，在其模腔内均匀喷上一层脱模剂，然后将模具合上并用卡箍将模具卡紧，放入注蜡机预注蜡，当注蜡机注蜡嘴对准注蜡孔，注蜡压力调制为2.0-2.5MPa，注蜡嘴的腊温控制在56-65℃，保压时间控制在40-90s（根据工件大小而定，较大的保压时间相对较长），然后开始进行注蜡，当蜡从模具的泄压导流孔溢出时，注蜡完毕，将模具撤出放置压蜡台上自然冷却30-60s（根据工件大小而定，较大的冷却时间相对较长），并进行拆模及蜡件表面整形、修理、清洗；

③浇冒口设计并与蜡型完成组装：直径小于或等于80mm的工件，浇冒口采用四组排列式组合设计，直径大于80mm的工件，浇冒口采用单件设计，浇冒口设计并制作后再与蜡型完成组装；在浇冒口设计中必须考虑到浇口与流道顺畅，同时要计算出冒口杯与预铸件的压差，其次便是考虑冒口和排气流道必须保持通畅，防止冒口和排气流道堵塞，浇铸时造成憋气显现，影响铸件质量；

④制壳：在与浇冒口完成组装的蜡型组合件中，利用硅溶胶、水玻璃、耐火材料在蜡型表面制作由面层、过渡层和背层组成的模壳，并进行硬化；

⑤脱蜡：将硬化后的模壳，去掉浇冒口杯上层封盖，并把浇冒口周围清洗干净后，将模壳浇冒口冲下，均匀排列在拉车上，然后将拉车一并送入脱蜡釜，将脱蜡釜门关上，加压至1.6MPa，蒸汽温度控制100-120℃，保压40-60min（根据模壳大小和多少而定，也可以将保压时间相对延长），待模壳内蜡全部脱净，泄压，将模壳取出；

⑥焙烧浇铸：将模壳浇冒冲下均匀排列至焙烧炉中，焙烧温度控制在1100-1150℃，保温焙烧1h以上；当焙烧后的模壳呈白色或蔷薇色时温度开始降温至400-450℃，并保温，待中频炉铝合金溶液脱氧脱硫去杂完成后，配合浇铸作业，将温度为550-600℃的铝合金溶液快速浇入模壳中（模壳出炉温度与铝合金溶液温度以此温度比例进行配合，会大大降低冷隔、气孔等问题发生，提高了铸件程序率），浇铸完成后，放置自然冷却至室温；

⑦进行脱壳、切割、打磨修补、抛丸，然后置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度不大于0.5mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可即得成型的铝基合金旋涡发生体。

根据以上方案，所述旋涡发生体及旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理，包括如下步骤：

1）表面加工预处理；

2）表面发黑处理。

根据以上方案，所述表面加工预处理，包括如下步骤：

①表面车铣加工：将旋涡发生体置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度不大于0.5mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可；

②超声波清洗去油：将车铣好的旋涡发生体置于45-60℃热水中30-60s，然后捞出，再浸入80-100℃清水中10-20s，捞出沥干；

③微蚀制绒：将沥干的旋涡发生体放入制备好的微蚀溶液中20-50s，然后捞出用清水冲洗干净，通过微蚀使旋涡发生体表面变得粗糙，形成高低不平和绒性絮状表面，这样的表面可以作为后续过渡粘合层的附着点，从而可以提高铝基合旋转叶片的与过渡粘合层的结合强度；

④生成过渡粘合层：将微蚀制绒处理后的旋涡发生体浸入质量浓度为20%-25%的水合肼与1%-5%的高锰酸钾混合溶液中25-35s，然后捞出。此做法是通过20%-25%的水合肼与1%-5%的高锰酸钾混合溶液对微蚀制绒处理后的旋涡发生体进行极化，通过极化反应使其表面形成一层导电的氧化膜，能有效地跟微蚀的绒性絮状表面附着在一起形成过渡粘合层，此工艺形成的过渡粘合层为后续发黑工艺提供了强大的粘合条件，提高了基体与保护层的粘合度；

⑤活化：将具有粘合层的旋涡发生体浸质量浓度为65%-80%的乙醇中15-20s后捞出，置于相对湿度不大于10%的环境中恒温烘干，此工艺为将隐藏在过渡粘合层的之间的杂质、气化物质全部去除，从而更有效为后续发黑工艺提供了强大的粘合条件，提高了硬化抗腐层与基体的粘合强度；

根据以上方案，所述表面发黑处理，包括如下步骤：

①超声波清洗去油清洗：将具有粘合层的旋涡发生体浸入含有质量浓度为2%-5%的碱性溶液中，在60-65℃温度下超声波清洗60-100s，捞出后用60-65℃清水冲洗干净，然后沥干。超声波清洗时间控制十分关键，既要保正表面去油除污效果，也要保证工件表面碱腐蚀均匀，同时还要保证工件表面不起花斑；

②腐蚀出光：在质量浓度为40～50g/L的NaOH溶液中，60℃温度下碱蚀60-120s，以除去工件表面残存的自然氧化膜及变质合金层，并调整基体表面，使之均匀一致。为了减少腐蚀过程中沉淀的氧化铝絮凝物，可采用柠檬酸铵(ρ=10g/L)作为螯合剂，接下来用H₂SO₄和HNO₃体积浓度分别为15～20 mL/L、3～5 mL/L的酸蚀液中和残留碱，同时溶去挂灰附着物，使工件粘合层露出光洁的活性表面；

③氧化着色：在质量浓度为18g/L的 Na₂CrO₄溶液中将腐蚀出光的旋涡发生体进行化学氧化，以免再次污染或生成新的自然氧化膜，可得到耐蚀性基本达标的氧化膜；对经氧化处理的旋涡发生体着黑色，采用过渡金属化合物为着色剂，KMnO₄为氧化剂，NiSO₄为催化剂，并用HNO₃调节pH值为5，并在80-90℃温度下导电处理8-10min；

④封闭：采用水解盐法，使旋涡发生体表面已形成的发黑膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，将微孔堵塞。经封闭可进一步提高工件表面的强度和耐蚀性，同时增加光泽度。

根据以上方案，所述旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理，包括如下步骤：

①体腔内部表面机加工车削：用机械加工设备将所述旋进旋涡壳体体腔内壁表面进行车削，车削厚度不大于0.5mm，使体腔内壁具有金属光泽，形成微镜面即可；

②冲洗去油：用高压水枪水温在45-60℃热水冲洗2-3min除去车削油，然后用热风吹风机吹干体腔内壁；

③微蚀制绒：用毛刷将微蚀膏状溶液在5min内均匀涂抹在体腔内壁，然后用水温在45-60℃的热水高压水枪冲洗2-3min除去微蚀膏状溶液，然后用热风吹风机吹干体腔内壁。通过微蚀使体腔内壁表面变得粗糙，形成高低不平和绒性絮状表面，这样的表面可以作为后续过渡粘合层的附着点，从而可以提高体腔内壁的与过渡粘合层的结合强度；

④生成过渡粘合层：用毛刷将质量浓度为20%-25%的水合肼与1%-5%的高锰酸钾混合液均匀涂刷在经过微蚀制绒处理后的体腔内壁表面，保持60-100s，然后清水冲洗，吹干水汽；

⑤活化：用毛刷将质量浓度为50%-60%的乙醇和5%-10%丙酮混合溶液均匀来回涂抹在体腔内壁，保持120-150s，然后倒立自然晾干，此工艺为将隐藏在过渡粘合层的之间的杂质、气化物质全部去除，从而更有效为后续电解工艺提供了强大的粘合条件，提高了硬化抗腐层与基体的粘合强度；

⑥电解着色硬化：配制包括如下组分及其质量比的膏状混合液：硫酸镍25%-50%、硫酸铜8%-15%、硼酸20%-40%、氨基磺酸1%-15%、氧化剂硫酸镁5%-10%、催化剂草酸铵和硫酸铵各1%-5%、锡盐调节药物0.5%-5%（多为酚类药物，如苯酚、甲酚磺酸、对比苯二酚，其比分分别为0.2-2%之间），将膏状混合液塞入所述旋进旋涡壳体体腔内并塞实，用12V电压，0.5-2A电流，通电5-6min，然后取出膏状混合液，用清水将体腔冲洗干净，即可得到硬化抗腐层，以增强体腔硬度和抗腐蚀性能。

本发明采用的单片机（微处理芯片）为德州仪器公司生产的16位MSP430F5438A，它具有一个强大的 16位RISC CPU，低工作电压1.8～3.6V、超低功耗，活动模式下230µA/MHz，待机模式仅为1.2μA，从待机到唤醒的响应时间不超过3.5μs。MSP430F5438A 的封装形式为100引脚的 PLASTIC100PIN QFP，包括三个16位定 时器、一个高性能12位ADC、多达四个通用串行通信接口 (USCI)、一个硬件乘法器、DMA、具有报警功能的 RTC 模块和多达87个I/O引脚。可在线串行编程，不需要外部编程电压；可编程的保险熔丝可保护设计者代码；FLASH 存储器多达 256KB，RAM 多达 16KB。

本发明采用自主软件著作权（“旋进旋涡流量计积算仪单片机软件”登记号：2016SR300955）对控制系统的程序软件进行开发设计，系统程序的采用C 语言编写，MSP430F5438A 单片机使用 IARWorkbench 系统，它的编译器提供C语言的标准特性，还具有许多为MSP430F5438A 单片机专门设计的开发工具，是一款集编辑、编译、调试、下载于一体的集成开发环境。系统程序主要是由主程序和中断处理程序组成，其中主程序又由多个子程序所组成。，所述系统程序的编写采用 C语言编写，包括主程序和中断处理子程序；所述主程序包括：系统初始化子程序、电池测试子程序、数据处理子程序、循环显示子程序等；所述中断处理子程序包括：流量检测子程序、温度压力检测子程序、流量补偿算法子程序、按键输入子程序、存储配置数据子程序、通讯子程序等。

本发明结合传统旋进旋涡流量计的发展和流量积算仪表的技术要求，通过旋涡发生体制作加工工艺改进、旋进旋涡流量计壳体体腔和旋涡发生体表面硬质处理技术，并在软件开发上采用了自主软件著作权（“旋进旋涡流量计积算仪单片机软件”登记号：2016SR300955）设计出实用的智能旋进旋涡流量计系统。在系统的硬件电路设计中，采用了德州仪器公司生产的16位MSP430F5438A单片机，通过微处理技术，将流量、温度、压力检测、通信功能等于一体，使用新型多级信号处理放大电路和独特的滤波电路，有效地剔除了各种干扰信号。在软件方面进行温度、压力、压缩因子自动补偿，消除压损。整机功耗极低，能凭内电池长期供电运行，与同类产品相比较，外型轻巧，操作方便，具有很高的实用性和可靠性。

本发明的有益效果是：

1）本发明的旋涡发生体采用六瓣分体式成型铝合金模具造型，并采用复合铸造工艺成型加工工艺，克服了传统旋涡发生体成型难、加工时间长、原材料浪费等问题；

2）本发明的旋进旋涡流量计壳体体腔及旋涡发生体表面硬化处理，采用了机加工镜面及微腐蚀表面制绒技术、表面硬化发黑处理技术以及电解氧化着色技术应用，增强了铝合金基体的表面硬度和抗腐蚀性能，提高并延长了旋进旋涡流量计的使用寿命；

3）本发明采用MSP430F5438A 单片机，该单片机具有处理器容量大，低工作电压、超低功耗及传导速度快等优点，能使整机功耗低，能凭内电池长期供电运行，与同类产品相比较，可以在外型上设计更为轻巧，操作上更加方便，具有很高的实用性和可靠性；

4）本发明的软件开发，采用自主软件著作权（“旋进旋涡流量计积算仪单片机软件”登记号：2016SR300955），此套软件适合MSP430F5438A 单片机运作，能使其具有通过微处理技术，将流量、温度、压力检测、通信功能等于一体，使用新型多级信号处理放大电路和独特的滤波电路，有效地剔除了各种干扰信号，在软件方面进行温度、压力、压缩因子自动补偿，消除压损。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1：

本发明提供一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计，包括旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统，所述旋涡发生体置于所述旋进旋涡壳体内部，所述传感器固定于所述旋进旋涡壳体外部、并与所述旋涡发生体电连接，所述传感器与所述控制系统电连接，所述旋涡发生体由复合铸造工艺制造，所述旋进旋涡壳体的体腔、旋涡发生体均经表面硬化耐腐蚀处理，所述传感器的控制模块采用16位MSP430F5438A单片机，所述MSP430F5438A单片机采用编译器能提供C语言标准特性的 IARWorkbench 系统，所述控制系统的程序软件采用 C语言编写。

本发明还提供一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计加工装配工艺，包括如下步骤：

1）采用复合铸造工艺制备旋涡发生体：

①具制作：采用六瓣分体式模具，模具内腔采用车削方式将旋转叶片外敷面雕刻出来，中空预留位置即为旋转叶片蜡型的成型腔，注蜡孔设于模具顶端，在旋转叶片六片叶片尾端位置均设有1个微小的泄压导流孔，在六瓣模块外端中部设有抓拿位，并用配套的快速卡箍将模具的六瓣模块抱合预紧；

②蜡型制作：首先将模具打开，在其模腔内均匀喷上一层脱模剂，然后将模具合上并用卡箍将模具卡紧，放入注蜡机预注蜡，当注蜡机注蜡嘴对准注蜡孔，注蜡压力调制为2.2MPa，注蜡嘴的腊温控制在60℃，保压时间控制在70s，然后开始进行注蜡，当蜡从模具的泄压导流孔溢出时，注蜡完毕，将模具撤出放置压蜡台上自然冷却50s，并进行拆模及蜡件表面整形、修理、清洗；

③浇冒口设计并与蜡型完成组装：浇冒口采用四组排列式组合设计并制作后再与蜡型完成组装；

④制壳：在与浇冒口完成组装的蜡型组合件中，利用硅溶胶、水玻璃、耐火材料在蜡型表面制作由面层、过渡层和背层组成的模壳，并进行硬化；

⑤脱蜡：将硬化后的模壳，去掉浇冒口杯上层封盖，并把浇冒口周围清洗干净后，将模壳浇冒口冲下，均匀排列在拉车上，然后将拉车一并送入脱蜡釜，将脱蜡釜门关上，加压至1.6MPa，蒸汽温度控制110℃，保压50min，待模壳内蜡全部脱净，泄压，将模壳取出；

⑥焙烧浇铸：将模壳浇冒冲下均匀排列至焙烧炉中，焙烧温度控制在1120℃，保温焙烧1h以上；当焙烧后的模壳呈白色或蔷薇色时温度开始降温至430℃，并保温，待中频炉铝合金溶液脱氧脱硫去杂完成后，配合浇铸作业，将温度为560℃的铝合金溶液快速浇入模壳中，浇铸完成后，放置自然冷却至室温；

⑦进行脱壳、切割、打磨修补、抛丸，然后置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度0.4mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可即得成型的铝基合金旋涡发生体；

2）旋涡发生体及旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理：

I）旋涡发生体表面加工预处理：

①表面车铣加工：将旋涡发生体置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度0.4mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可；

②超声波清洗去油：将车铣好的旋涡发生体置于50℃热水中50s，然后捞出，再浸入90℃清水中15s，捞出沥干；

③微蚀制绒：将沥干的旋涡发生体放入制备好的微蚀溶液中40s，然后捞出用清水冲洗干净，通过微蚀使旋涡发生体表面变得粗糙，形成高低不平和绒性絮状表面；

④生成过渡粘合层：将微蚀制绒处理后的旋涡发生体浸入质量浓度为23%的水合肼与3%的高锰酸钾混合溶液中30s，然后捞出；

⑤活化：将具有粘合层的旋涡发生体浸质量浓度为70%的乙醇中18s后捞出，置于相对湿度为8%的环境中恒温烘干；

II）旋涡发生体表面发黑处理：

①超声波清洗去油清洗：将具有粘合层的旋涡发生体浸入含有质量浓度为3%的碱性溶液中，在63℃温度下超声波清洗80s，捞出后用62℃清水冲洗干净，然后沥干；

②腐蚀出光：在质量浓度为45g/L的NaOH溶液中，60℃温度下碱蚀90s，以除去工件表面残存的自然氧化膜及变质合金层，并调整基体表面，使之均匀一致；为了减少腐蚀过程中沉淀的氧化铝絮凝物，采用柠檬酸铵(ρ=10g/L)作为螯合剂，接下来用H₂SO₄和HNO₃体积浓度分别为18 mL/L、4 mL/L的酸蚀液中和残留碱，同时溶去挂灰附着物，使工件粘合层露出光洁的活性表面；

③氧化着色：在质量浓度为18g/L的 Na₂CrO₄溶液中将腐蚀出光的旋涡发生体进行化学氧化，以免再次污染或生成新的自然氧化膜，可得到耐蚀性基本达标的氧化膜；对经氧化处理的旋涡发生体着黑色，采用过渡金属化合物为着色剂，KMnO₄为氧化剂，NiSO₄为催化剂，并用HNO₃调节pH值为5，并在850℃温度下导电处理9min；

④封闭：采用水解盐法，使旋涡发生体表面已形成的发黑膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，将微孔堵塞；

III）旋进旋涡壳体体腔表面硬化耐腐蚀处理：

①体腔内部表面机加工车削：用机械加工设备将所述旋进旋涡壳体体腔内壁表面进行车削，车削厚度为0.4mm，使体腔内壁具有金属光泽，形成微镜面即可；

②冲洗去油：用高压水枪水温在50℃热水冲洗3min除去车削油，然后用热风吹风机吹干体腔内壁；

③微蚀制绒：用毛刷将微蚀膏状溶液在5min内均匀涂抹在体腔内壁，然后用水温在50℃的热水高压水枪冲洗2min除去微蚀膏状溶液，然后用热风吹风机吹干体腔内壁；

④生成过渡粘合层：用毛刷将质量浓度为22%的水合肼与3%的高锰酸钾混合液均匀涂刷在经过微蚀制绒处理后的体腔内壁表面，保持80s，然后清水冲洗，吹干水汽；

⑤活化：用毛刷将质量浓度为55%的乙醇和8%丙酮混合溶液均匀来回涂抹在体腔内壁，保持130s，然后倒立自然晾干；

⑥电解着色硬化：配制包括如下组分及其质量比的膏状混合液：硫酸镍33%、硫酸铜10%、硼酸30%、氨基磺酸10%、氧化剂硫酸镁8%、催化剂草酸铵和硫酸铵各3%、锡盐调节药物3%（苯酚、甲酚磺酸、对比苯二酚各1%），将膏状混合液塞入所述旋进旋涡壳体体腔内并塞实，用12V电压， 1A电流，通电5min，然后取出膏状混合液，用清水将体腔冲洗干净，即可得到硬化抗腐层；

3）制作传感器，并对控制系统的软件模块进行软件设计与系统程序的编写：采用自主软件著作权（“旋进旋涡流量计积算仪单片机软件”登记号：2016SR300955）对控制系统的程序软件进行开发设计，系统程序的采用C 语言编写，MSP430F5438A 单片机使用IARWorkbench 系统，它的编译器提供C语言的标准特性，还具有许多为MSP430F5438A 单片机专门设计的开发工具；

4）将旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统组装成成品。

对本实施例的产品进行了流量测试，以DN50口径的为例，结果如表1：

表1 流量测试数据

由上表数据可知，本发明产品的流量误差很小，而且可以通过调整系数对其进行校正，从而可以基本上消除流量误差，使流量更加精确。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计的加工装配工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用复合铸造工艺制备旋涡发生体；

2)旋涡发生体及旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理；

3)制作传感器，并对控制系统的软件模块进行软件设计与系统程序的编写；

4)将旋进旋涡壳体、旋涡发生体、传感器、控制系统组装成成品；

所述旋涡发生体进行表面硬化耐腐蚀处理，包括如下步骤：

1)表面加工预处理；

2)表面发黑处理；

所述表面加工预处理，包括如下步骤：

①表面车铣加工：将旋涡发生体置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度不大于0.5mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可；

②超声波清洗去油：将车铣好的旋涡发生体置于45-60℃热水中30-60s，然后捞出，再浸入80-100℃清水中10-20s，捞出沥干；

③微蚀制绒：将沥干的旋涡发生体放入制备好的微蚀溶液中20-50s，然后捞出用清水冲洗干净，通过微蚀使旋涡发生体表面变得粗糙，形成高低不平和绒性絮状表面；

④生成过渡粘合层：将微蚀制绒处理后的旋涡发生体浸入质量浓度为20％-25％的水合肼与1％-5％的高锰酸钾混合溶液中25-35s，然后捞出；

⑤活化：将具有粘合层的旋涡发生体浸质量浓度为65％-80％的乙醇中15-20s后捞出，置于相对湿度不大于10％的环境中恒温烘干；

所述表面发黑处理，包括如下步骤：

①超声波清洗去油清洗：将具有粘合层的旋涡发生体浸入含有质量浓度为2％-5％的碱性溶液中，在60-65℃温度下超声波清洗60-100s，捞出后用60-65℃清水冲洗干净，然后沥干；

②腐蚀出光：在质量浓度为40～50g/L的NaOH溶液中，60℃温度下碱蚀60-120s，以除去工件表面残存的自然氧化膜及变质合金层，并调整基体表面，使之均匀一致；

③氧化着色：在质量浓度为18g/L的Na₂CrO₄溶液中将腐蚀出光的旋涡发生体进行化学氧化；对经氧化处理的旋涡发生体着黑色，采用过渡金属化合物为着色剂，KMnO₄为氧化剂，NiSO₄为催化剂，并用HNO₃调节pH值为5，并在80-90℃温度下导电处理8-10min；

④封闭：采用水解盐法，使旋涡发生体表面已形成的发黑膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，将微孔堵塞；

所述旋进旋涡壳体体腔进行表面硬化耐腐蚀处理，包括如下步骤：

①体腔内部表面机加工车削：用机械加工设备将所述旋进旋涡壳体体腔内壁表面进行车削，车削厚度不大于0.5mm，使体腔内壁具有金属光泽，形成微镜面即可；

②冲洗去油：用高压水枪水温在45-60℃热水冲洗2-3min除去车削油，然后用热风吹风机吹干体腔内壁；

③微蚀制绒：用毛刷将微蚀膏状溶液在5min内均匀涂抹在体腔内壁，然后用水温在45-60℃的热水高压水枪冲洗2-3min除去微蚀膏状溶液，然后用热风吹风机吹干体腔内壁；

④生成过渡粘合层：用毛刷将质量浓度为20％-25％的水合肼与1％-5％的高锰酸钾混合液均匀涂刷在经过微蚀制绒处理后的体腔内壁表面，保持60-100s，然后清水冲洗，吹干水汽；

⑤活化：用毛刷将质量浓度为50％-60％的乙醇和5％-10％丙酮混合溶液均匀来回涂抹在体腔内壁，保持120-150s，然后倒立自然晾干；

⑥电解着色硬化：配制包括如下组分及其质量比的膏状混合液：硫酸镍25％-50％、硫酸铜8％-15％、硼酸20％-40％、氨基磺酸1％-15％、氧化剂硫酸镁5％-10％、催化剂草酸铵和硫酸铵各1％-5％、锡盐调节药物0.5％-5％，将膏状混合液塞入所述旋进旋涡壳体体腔内并塞实，用12V电压，0.5-2A电流，通电5-6min，然后取出膏状混合液，用清水将体腔冲洗干净，即可得到硬化抗腐层。

2.根据权利要求1所述的智能耐腐蚀抗干扰旋进旋涡流量计的加工装配工艺，其特征在于，所述采用复合铸造工艺制备旋涡发生体，包括如下步骤：

①具制作：采用六瓣分体式模具，模具内腔采用铣削方式将旋转叶片外敷面雕刻出来，中空预留位置即为旋转叶片蜡型的成型腔，注蜡孔设于模具顶端，在旋转叶片八片叶片尾端位置均设有1个微小的泄压导流孔，在六瓣模块外端中部设有抓拿位，并用配套的快速卡箍将模具的六瓣模块抱合预紧；

②蜡型制作：首先将模具打开，在其模腔内均匀喷上一层脱模剂，然后将模具合上并用卡箍将模具卡紧，放入注蜡机预注蜡，当注蜡机注蜡嘴对准注蜡孔，注蜡压力调制为2.0-2.5MPa，注蜡嘴的腊温控制在56-65℃，保压时间控制在40-90s，然后开始进行注蜡，当蜡从模具的泄压导流孔溢出时，注蜡完毕，将模具撤出放置压蜡台上自然冷却30-60s，并进行拆模及蜡件表面整形、修理、清洗；

③浇冒口设计并与蜡型完成组装：直径小于或等于80mm的工件，浇冒口采用四组排列式组合设计，直径大于80mm的工件，浇冒口采用单件设计，浇冒口设计并制作后再与蜡型完成组装；

④制壳：在与浇冒口完成组装的蜡型组合件中，利用硅溶胶、水玻璃、耐火材料在蜡型表面制作由面层、过渡层和背层组成的模壳，并进行硬化；

⑤脱蜡：将硬化后的模壳，去掉浇冒口杯上层封盖，并把浇冒口周围清洗干净后，将模壳浇冒口冲下，均匀排列在拉车上，然后将拉车一并送入脱蜡釜，将脱蜡釜门关上，加压至1.6MPa，蒸汽温度控制100-120℃，保压40-60min，待模壳内蜡全部脱净，泄压，将模壳取出；

⑥焙烧浇铸：将模壳浇冒冲下均匀排列至焙烧炉中，焙烧温度控制在1100-1150℃，保温焙烧1h以上；当焙烧后的模壳呈白色或蔷薇色时温度开始降温至400-450℃，并保温，待中频炉铝合金溶液脱氧脱硫去杂完成后，配合浇铸作业，将温度为550-600℃的铝合金溶液快速浇入模壳中，浇铸完成后，放置自然冷却至室温；

⑦进行脱壳、切割、打磨修补、抛丸，然后置于加工中心或数控机床，沿着叶片旋转延向部位加工，车削厚度不大于0.5mm，使叶片表面具有金属光泽，形成微镜面即可即得成型的铝基合金旋涡发生体。