CN111230062A - 一种薄壁叶轮零件的铸造方法 - Google Patents

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    • B22D13/101—Moulds

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Abstract

本发明涉及一种薄壁叶轮零件的铸造方法，包括以下步骤：采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺，制备出叶轮铸造模壳；将模壳置于钢质圆筒中，圆筒与模壳之间填满40‑70目硅砂，其中模壳的浇口与圆筒的中心同心设置；将圆筒加热至800℃，并保温30min；随后将圆筒通过工装固定在旋转平台中心处；将旋转平台转速调至300‑500转/分，同时将钢水从浇口浇注至模壳中；浇注完成后，继续保持旋转5‑20min，待铸件完全凝固后停止，再冷却10h后，进行正常开箱，将铸件分离；其综合了精密铸造和离心铸造的工艺优势，钢水浇入高速旋转的高温模壳中，零件在离心作用下成型，薄壁叶片成型完整，同时又保证零件的尺寸精度；该方案解决了薄壁叶轮零件成型的工艺难点。

Description

一种薄壁叶轮零件的铸造方法
技术领域
本发明涉及工件铸造领域，具体是一种薄壁叶轮零件的铸造方法。
背景技术
叶轮零件是回转体，尺寸精度要求高；近年来随着工业技术的发展，对叶轮性能的要求也进一步提高；叶轮的形状更加复杂，且叶片厚度朝更薄的方向发展；而薄壁叶轮用普通的浇注工艺则会发生浇不足的现象，即使提高浇注温度和铸型温度，也还是有一定限度；而且在铸件凝固冷却时，薄壁叶片的各部位的冷却速度不均匀，引起叶片变形，造成报废；
综上，如何实现叶轮零件的铸造成为了本公司研究人员急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现叶轮零件的铸造；
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明是一种薄壁叶轮零件的铸造方法，包括以下步骤：
S1:采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺，制备出叶轮铸造模壳；
S2:将模壳置于钢质圆筒中，圆筒与模壳之间填满40-70目硅砂，其中模壳的浇口与圆筒的中心同心设置；
S3:将圆筒加热至800℃，并保温30min；
S4:随后将圆筒通过工装固定在旋转平台中心处；
S5:将旋转平台转速调至300-500转/分，同时将钢水从浇口浇注至模壳中；
S6:浇注完成后，继续保持旋转5-20min，待铸件完全凝固后停止，再冷却10h后，进行正常开箱，将铸件分离；
S1中采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺，是采用压蜡-组焊-涂料-脱蜡流程后制备出叶轮模壳；模壳在高温炉中采用先低温后高温的阶梯加热方式焙烧，保温烧结60-100min，完成合格模壳3制作。
S2中圆筒与模壳之间采用干燥硅砂填实，提高了模壳的强度，抵抗叶轮的叶片冷却不均匀产生变形；此外，将浇口与圆筒中心同心设置；如果浇口与圆筒中心偏心设置，在钢水浇注过程中，模壳转动，注入进模壳的钢水会从浇口中甩出，影响浇注质量。
S5中模壳在高温状态，在离心力的作用下，大幅提升浇注时钢水的充型能力，解决叶片过薄导致浇注不足，冷隔等缺陷。
为了防止钢水在转动过程中飞溅伤人，本发明采用模壳顶面高度高于浇口顶面高度；
也就是说钢水液面低于模壳顶面高度，模壳内侧面可以起到一定的阻挡作用，防止钢水在转动过程中飞溅伤人。
为了防止硅砂进入模壳内，进而影响零件的成型质量，本发明采用模壳顶面高度高于硅砂顶面高度；
也就是说，模壳外侧壁高于硅砂顶面，模壳外侧壁能够起到阻挡硅砂进入模壳内的作用。
为了进一步防止在浇注过程中，杂质进入模壳内，本发明采用圆筒上加盖有防护罩，防护罩上开设有与浇口同心设置有通孔；
在防护罩开设通孔的作用是方便钢水直接通过浇口进入至模壳内，加盖防护罩既防止杂质进入模壳内，又防止钢水飞溅。
本发明的有益效果：本发明是一种薄壁叶轮零件的铸造方法，其综合了精密铸造和离心铸造的工艺优势，钢水浇入高速旋转的高温模壳中，零件在离心作用下成型，薄壁叶片成型完整，同时又保证零件的尺寸精度；该方案解决了薄壁叶轮零件成型的工艺难点，大幅度提高了该类零件的工艺成品率，保证质量的同时，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明叶轮铸件的结构示意图；
图2是本发明浇注结构示意图。
图中：1-浇口、2-叶轮铸件、3-模壳、4-硅砂、5-圆筒、6-工装、7-旋转平台、8-防护罩、11-叶片。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本实施例的叶轮铸件2如图1所示，零件外径最大430mm，高度240mm，材质25GrMo，叶片11转状分布一周，叶片11厚度由中心向两侧减薄，平均厚度5mm，两侧最薄处2mm；用本工艺制作此叶轮的具体步骤如下：
如图1-2所示，步骤1工艺设计：本叶轮铸造工艺采用中温蜡配合硅溶胶熔模铸造制壳工艺，钢水在离心力作用下浇入高温模壳3中的浇注工艺；浇口1位置设在工件中间厚大部位，模壳3顶面到浇口1距离为a，其中a的长度为80mm。
步骤2模壳3制备：按照中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺，经过压蜡-组焊-涂料-脱蜡流程后制备出叶轮铸造模壳3；模壳3在高温炉中采用先低温后高温的阶梯加热方式焙烧，保温烧结60-100min，完成合格模壳3制作。
步骤3铸型准备：模壳3固定放置在钢质圆筒5中部，直浇口1与圆筒5同心，防止旋转时钢水甩出；模壳3外侧用40-70目硅砂4填实，保持浇口1略高于填砂面41。
步骤4模壳3加热：将上述填满硅砂4的圆筒5在炉子中加热至800℃，并保温30min。
步骤5浇注准备：将填满高温模壳3和硅砂4的圆筒5采用工装6固定在可旋转平台7上，在圆筒5上加盖防护罩8，留出浇口1。
步骤6浇注：打开旋转平台7电源，调整转速至300-500转/分。钢水达到出炉温度后，采用慢-快-慢的方式浇注至模壳3浇口1中，钢水在离心力的作用下迅速充满各叶片11；浇注时间10-20秒，浇注后钢水液面应低于浇口1五十毫米，防止钢水飞溅伤人。
步骤7冷却：在浇注后继续保持旋转5-10min后停止，再冷却10h后，可进行正常开箱，将叶轮铸件2清理出来，进行后续处理。
本发明具有如下优点：
1.本发明采用了温蜡配合硅溶胶熔模制壳，尺寸精度可达GB/T 6414的CT4要求，满足回转体高尺寸精度的要求。
2.零件模壳高温状态下，在离心力的作用下浇注，大幅提升浇注时钢水的充型能力，可浇注边缘只有2mm厚度的叶片，解决叶片过薄导致浇不足、冷隔等缺陷。
3.浇注过程中，模壳外侧填实硅砂，提高模壳强度，抵抗叶片冷却不均匀产生变形。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种薄壁叶轮零件的铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:采用中温蜡硅溶胶熔模铸造工艺，制备出叶轮铸造模壳(3)；
S2:将所述模壳(3)置于钢质圆筒(5)中，所述圆筒(5)与所述模壳(3)之间填满40-70目硅砂(4)，其中所述模壳(3)的浇口(1)与所述圆筒(5)的中心呈同心设置；
S3:将所述圆筒(5)加热至800℃，并保温30min；
S4:随后将所述圆筒(5)通过工装(6)固定在旋转平台(7)中心处；
S5:将所述旋转平台(7)转速调至300-500转/分，同时将钢水从所述浇口(1)浇注至所述模壳(3)中；
S6:浇注完成后，继续保持所述旋转平台(7)旋转5-20min，待铸件完全凝固后停止，再冷却10h后，进行正常开箱，将铸件分离。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法，其特征在于：所述模壳(3)顶面高度高于所述浇口(1)顶面高度。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法，其特征在于：所述模壳(3)顶面高度高于所述硅砂(4)顶面高度。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁叶轮零件的铸造方法，其特征在于：所述圆筒(6)上加盖有防护罩(8)，所述防护罩(8)上开设有与所述浇口(1)同心设置有通孔。
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