CN110523924A - 叶轮的制造工艺方法及叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶轮的制造工艺方法及叶轮，工艺方法包括：制备蜡模，并对蜡模进行保温和冷却，在蜡模的外表面上设有至少一层涂覆层并进行干燥以形成外形壳体，采用水蒸汽将外形壳体内的蜡模熔融以形成型腔，将不锈钢原材料进行熔融以形成钢水，将外形壳体加热至设定温度，将钢水浇注至型腔内，型腔内的钢水凝固后形成叶轮模型，将叶轮模型从外形壳体内取出并对叶轮模型进行打磨，对叶轮模型进行第一次抛丸、酸洗和氩焊以形成叶轮。根据本发明的叶轮的制作工艺方法，操作比较方便，可以大大提升叶轮的铸造精度，进而可以在减小叶片厚度的前提下提升叶片的结构牢固性能，从而可以延长叶片的使用寿命。

Description

叶轮的制造工艺方法及叶轮
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种叶轮的制造工艺方法及叶轮。
背景技术
随着科技的发展，离心泵也朝向高速化方向发展，因此叶轮的转速和扬程也必须得到提升。叶轮转速加快会导致也叶片受到的离心力增大，当转速超过设定值时，叶片就会破坏。为了减小叶轮受到的离心力，则需要扩大叶轮的有效过流表面，尽可能的减小叶片的厚度，但是厚度太小会影响叶片的结构牢固性能。因此，如何提升叶轮的铸造精度是提升叶轮使用寿命的关键。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种叶轮的制作工艺方法，所述叶轮的制作工艺方法具有操作方便、可以提升叶轮的铸造精度的优点。
本发明还提出了一种采用上述制造工艺方法的叶轮
根据本发明实施例的叶轮的制作工艺方法，包括：制备蜡模，并对蜡模进行保温和冷却，其中制备压蜡时的室内温度T1满足：24℃≤T1≤26℃、蜡料温度T2满足：56℃≤T2≤60℃、射蜡嘴的温度T3满足：56℃≤T3≤58℃、蜡料的喷射压力P满足：2.5Mpa≤P≤3Mpa、蜡料的喷射时间为8s-10s、所述蜡模的保温时间大于4小时；在所述蜡模的外表面上设有至少一层涂覆层并进行干燥以形成外形壳体，采用水蒸汽将所述外形壳体内的所述蜡模熔融以形成型腔，其中，水蒸汽的压力为0.65 Mpa -0.7Mpa，蒸汽喷射10s时达到的压力为0.6Mpa，蒸汽的喷射时间为13 min -15min；将不锈钢原材料进行熔融以形成钢水，将所述外形壳体加热至设定温度，将所述钢水浇注至所述型腔内，其中，所述外形壳体的加热温度为1060-1100℃，所述外形壳体的焙烧时间为35min-40min，所述不锈钢原材料与回炉料的配比为4:6；所述型腔内的钢水凝固后形成叶轮模型，将所述叶轮模型从所述外形壳体内取出并对所述叶轮模型进行打磨；对所述叶轮模型进行第一次抛丸、酸洗和氩焊以形成所述叶轮，其中第一次抛丸时的钢丸粒度为0.3mm-0.4mm，抛丸电流为12A-13A，抛丸时间为20min-25min。
根据本发明实施例的叶轮的制作工艺方法，操作比较方便，可以大大提升叶轮的铸造精度，进而可以在减小叶片厚度的前提下提升叶片的结构牢固性能，从而可以延长叶片的使用寿命。
根据本发明的一些实施例，在制备所述蜡模之后、在所述蜡模的外表面上涂覆所述涂覆层之前，所述工艺方法还包括：除去所述蜡模上的飞边，填充所述蜡模表面上的射蜡孔，将所述蜡模上的尖边倒钝。
根据本发明的一些实施例，所述涂覆层包括由内至外分布的第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层，所述第一涂覆层由锆浆材料组成，所述第二涂覆层由煤矸浆材料组成，所述第三涂覆层由锆浆材料和煤矸浆材料中的任意一种组成，所述第一涂覆层的干燥时间为4-6小时，所述第二涂覆层的干燥时间为6-8小时，所述第三涂覆层的干燥时间为12-14小时。
在本发明的一些实施例中，所述第三涂覆层的外表面上设有一侧油子层。
根据本发明的一些实施例，当对所述不锈钢原材料加热形成钢水时，所述工艺方法还包括：采用脱氧剂对所述钢水进行脱氧。
在本发明的一些实施例中，所述脱氧剂包括Si、Mn和Si-Ca，三者的比例满足关系式：Si：Mn：Si-Ca=5:8:1。
根据本发明的一些实施例，对所述叶轮模型打磨时的工序包括：粗磨、精磨、第二次抛丸和喷砂，其中粗磨时的纱布带规格为40#，精磨时的纱布带规格为100#，第二次抛丸时抛丸粒度为0.3mm-0.4mm、抛丸电流为12A-13A。
在本发明的一些实施例中，在进行喷砂之前，所述工艺方法还包括：对所述叶轮模型进行清洗处理以清除字体及拐角处的氧化皮。
根据本发明的一些实施例，所述工艺方法还包括：对所述叶轮进行修整以去除所述叶轮表面的毛刺、凸起和焊渣。
根据本发明实施例的叶轮，采用根据本发明上述实施例的制作工艺方法制作。
根据本发明实施例的叶轮，通过采用上述制作工艺方法，具有很高的铸造精度，由此可以在减小叶片厚度的前提下提升叶片的结构牢固性能，延长叶片的使用寿命，从而可以提升叶轮的产品实用性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的叶轮的制作工艺方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1描述根据本发明实施例的叶轮的制作工艺方法。
如图1所示，根据本发明实施例的叶轮的制作工艺方法，包括：
制备叶轮形的蜡模，并对蜡模进行保温和冷却。其中，制备压蜡时的室内温度T1可以满足：24℃≤T1≤26℃、蜡料温度T2可以满足：56℃≤T2≤60℃、射蜡嘴的温度T3可以满足：56℃≤T3≤58℃、蜡料的喷射压力P可以满足：2.5Mpa≤P≤3Mpa、蜡料的喷射时间可以为8s-10s、蜡模的保温时间大于4小时。例如，室内温度T1为25℃、蜡料温度T2为58℃、射蜡嘴的温度T3为57℃、喷射压力P为2.8 Mpa、喷射时间为9s、蜡模的保温时间为5小时。
可以在蜡模的外表面上设有至少一层涂覆层并进行干燥以形成外形壳体，采用水蒸汽将外形壳体内的蜡模熔融以形成型腔，其中，水蒸汽的压力可以为0.65 Mpa -0.7Mpa，蒸汽喷射10s时可以达到的压力为0.6Mpa，蒸汽的喷射时间可以为13min -15min。例如，水蒸汽的压力为0.68 Mpa、蒸汽喷射10s时达到的压力为0.6Mpa、蒸汽的喷射时间为14min。
可以将不锈钢原材料进行熔融以形成钢水，将外形壳体加热至设定温度，然后可以将钢水浇注至型腔内，其中，外形壳体的加热温度可以为1060-1100℃，外形壳体的焙烧时间可以为35min-40min，不锈钢原材料与回炉料的配比可以为4:6。例如，外形壳体的加热温度为1100℃、外形壳体的焙烧时间为38min、不锈钢原材料与回炉料的配比为4:6。接着可以对型腔内的钢水进行冷却，腔内的钢水凝固后可以形成叶轮模型，将叶轮模型从外形壳体内取出并对叶轮模型进行打磨。
在本发明的一个具体示例中，工艺方法还包括：振壳，以使叶轮模型与外形壳体分离，然后可以采用切割的方式将叶轮模型与炉料分离，接着可以对叶轮模型进行打磨。当对叶轮模型进行打磨时，可以对叶轮模型进行第一次抛丸、酸洗和氩焊处理以形成叶轮，其中叶轮进行第一次抛丸时的钢丸粒度可以为0.3mm-0.4mm，抛丸电流可以为12A-13A，抛丸时间可以为20min-25min。例如，第一次抛丸时的钢丸粒度为0.3mm、抛丸电流为12.5A、抛丸时间为22.5min。在其中，当叶轮进行第一次抛丸处理时，可以包括吊抛和初抛两个工序，其中吊抛和初抛的时间均可以为40min。
在本发明的一个具体示例中，当对叶轮模型进行酸洗处理时，可以将叶轮模型放入温度30-55℃酸洗液中浸泡3-5分钟，取出叶轮模型放入清水中上下窜动7-8次，用水枪将叶轮模型的表面清洗干净后放入90度以上的热水中浸泡1-2分钟后用压缩空气吹干。当对叶轮模型进行氩焊处理时，每瓶氩气要保留0.5-1.0MPa的余气。
根据本发明实施例的叶轮的制作工艺方法，操作比较方便，可以大大提升叶轮的铸造精度，进而可以在减小叶片厚度的前提下提升叶片的结构牢固性能，从而可以延长叶片的使用寿命。
根据本发明的一些实施例，在制备蜡模之后、在蜡模的外表面上涂覆涂覆层之前，工艺方法还可以包括：除去蜡模上的飞边，填充蜡模表面上的射蜡孔，将蜡模上的尖边倒钝，由此可以进一步提升叶轮的铸造精度。
根据本发明的一些实施例，涂覆层可以包括由内至外分布的第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层，第一涂覆层可以由锆浆材料组成，第二涂覆层可以由煤矸浆材料组成，第三涂覆层可以由锆浆材料和煤矸浆材料中的任意一种组成，第一涂覆层的干燥时间可以为4-6小时，第二涂覆层的干燥时间可以为6-8小时，可以第三涂覆层的干燥时间为12-14小时，由此，通过上述设置，可以大大提升外形壳体的结构牢固性能。
进一步地，可以第三涂覆层的外表面上设有一侧油子层，油子层可以防止第三涂覆层表面的物质掉落，可以对第三涂覆层起到防护的作用。
在本发明的另一实施例中，第一涂覆层由锆浆材料组成，第二涂覆层由锆浆材料和煤矸浆材料组成，第三涂覆层由煤矸浆材料组成。其中，第一涂覆层的粘度为38s-42s，第二涂覆层中的锆浆材料的粘度为38s-42s、煤矸浆材料的粘度为30s-35s，第三涂覆层的粘度为11s-14s。
根据本发明的一些实施例，当对不锈钢原材料加热形成钢水时，工艺方法还可以包括：采用脱氧剂对钢水进行脱氧，由此可以防止钢水被氧化，可以提升叶轮的铸造精度。
在本发明的一些实施例中，脱氧剂可以包括Si、Mn和Si-Ca，三者的比例满足关系式：Si：Mn：Si-Ca=5:8:1，由此可以起到良好的脱氧效果。可选地，在钢水熔清后可以用Si和Mn对其进行预脱氧，调整成分合格后出炉，出炉前用Si-Ca进行终脱氧。
根据本发明的一些实施例，对叶轮模型打磨时的工序可以包括：粗磨、精磨、第二次抛丸和喷砂，其中粗磨时的纱布带规格可以为40#，精磨时的纱布带规格可以为100#，第二次抛丸时抛丸粒度可以为0.3mm-0.4mm、抛丸电流可以为12A-13A，由此，通过上述设置，可以提升叶轮的打磨效果，进而可以提升叶轮的表面精度。
在本发明的一些实施例中，在进行喷砂之前，工艺方法还可以包括：对叶轮模型进行清洗处理以清除字体及拐角处的氧化皮，由此可以提升叶轮的表面精度，进而可以提升叶轮的铸造精度。
根据本发明的一些实施例，工艺方法还可以包括：对叶轮进行修整以去除叶轮表面的毛刺、凸起和焊渣，由此可以提升叶轮的表面精度。
根据本发明实施例的叶轮，采用根据本发明上述实施例的制作工艺方法制作。
根据本发明实施例的叶轮，通过采用上述制作工艺方法，具有很高的铸造精度，由此可以在减小叶片厚度的前提下提升叶片的结构牢固性能，延长叶片的使用寿命，从而可以提升叶轮的产品实用性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种叶轮的制作工艺方法，其特征在于，包括：
制备蜡模，并对蜡模进行保温和冷却，其中制备压蜡时的室内温度T1满足：24℃≤T1≤26℃、蜡料温度T2满足：56℃≤T2≤60℃、射蜡嘴的温度T3满足：56℃≤T3≤58℃、蜡料的喷射压力P满足：2.5Mpa≤P≤3Mpa、蜡料的喷射时间为8s-10s、所述蜡模的保温时间大于4小时；
在所述蜡模的外表面上设有至少一层涂覆层并进行干燥以形成外形壳体，采用水蒸汽将所述外形壳体内的所述蜡模熔融以形成型腔，其中，水蒸汽的压力为0.65 Mpa -0.7Mpa，蒸汽喷射10s时达到的压力为0.6Mpa，蒸汽的喷射时间为13min -15min；
将不锈钢原材料进行熔融以形成钢水，将所述外形壳体加热至设定温度，将所述钢水浇注至所述型腔内，其中，所述外形壳体的加热温度为1060-1100℃，所述外形壳体的焙烧时间为35min-40min，所述不锈钢原材料与回炉料的配比为4:6；
所述型腔内的钢水凝固后形成叶轮模型，将所述叶轮模型从所述外形壳体内取出并对所述叶轮模型进行打磨；
对所述叶轮模型进行第一次抛丸、酸洗和氩焊以形成所述叶轮，其中第一次抛丸时的钢丸粒度为0.3mm-0.4mm，抛丸电流为12A-13A，抛丸时间为20min-25min。
2.根据权利要求1所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，在制备所述蜡模之后、在所述蜡模的外表面上涂覆所述涂覆层之前，所述工艺方法还包括：除去所述蜡模上的飞边，填充所述蜡模表面上的射蜡孔，将所述蜡模上的尖边倒钝。
3.根据权利要求1所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，所述涂覆层包括由内至外分布的第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层，所述第一涂覆层由锆浆材料组成，所述第二涂覆层由煤矸浆材料组成，所述第三涂覆层由锆浆材料和煤矸浆材料中的任意一种组成，所述第一涂覆层的干燥时间为4-6小时，所述第二涂覆层的干燥时间为6-8小时，所述第三涂覆层的干燥时间为12-14小时。
4.根据权利要求3所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，所述第三涂覆层的外表面上设有一侧油子层。
5.根据权利要求1所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，当对所述不锈钢原材料加热形成钢水时，所述工艺方法还包括：采用脱氧剂对所述钢水进行脱氧。
6.根据权利要求5所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，所述脱氧剂包括Si、Mn和Si-Ca，三者的比例满足关系式：Si：Mn：Si-Ca=5:8:1。
7.根据权利要求1所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，对所述叶轮模型打磨时的工序包括：粗磨、精磨、第二次抛丸和喷砂，其中粗磨时的纱布带规格为40#，精磨时的纱布带规格为100#，第二次抛丸时抛丸粒度为0.3mm-0.4mm、抛丸电流为12A-13A。
8.根据权利要求7所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，在进行喷砂之前，所述工艺方法还包括：对所述叶轮模型进行清洗处理以清除字体及拐角处的氧化皮。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的叶轮的制作工艺方法，其特征在于，所述工艺方法还包括：对所述叶轮进行修整以去除所述叶轮表面的毛刺、凸起和焊渣。
10.一种叶轮，其特征在于，所述叶轮采用根据权利要求1-9中任一项所述的叶轮的制作工艺方法进行制作。
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