本發(fā)明涉及機械零件鑄造技術領域，尤其涉及一種葉輪的鑄造方法。

背景技術：

磨損是機械零件失效的主要形式之一，據(jù)不完全統(tǒng)計約80％的零件失效是由磨損引起的，約三分之一的能源消耗于材料磨損，而磨料磨損相應占到材料磨損的50％，由于生產(chǎn)過程中磨損的存在，不僅消耗大量能源和材料，降低設備運轉效率和作業(yè)質(zhì)量，而且導致零部件更換或維修頻繁，縮短設備使用周期、造成極大的直接或間接經(jīng)濟損失。在磨料磨損中，低應力沖蝕磨損又占到一定比例。低應力沖蝕磨損指的是固體粒子沖擊到材料表面而造成材料流失的磨損，其廣泛存在于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，如礦山選礦中輸送礦漿的渣漿泵過流部件和管道的磨損，火電廠輸送煤灰的灰漿泵螺旋葉片和管道及閥門的磨損，以及噴火嘴的磨損，混凝土和瀝青攪拌機中的攪拌葉片和護板的磨損，瀝青路面攤鋪機螺旋輸送器的螺旋葉片的磨損等，這些易磨損件在工作過程中不但承受固體粒子的沖蝕與切削作用，而且還要承受液體介質(zhì)如瀝青的腐蝕作用及高溫的作用，工作環(huán)境極其惡劣，因而使這些耐磨件的使用壽命較低。因此，研究開發(fā)性能優(yōu)異的新型材料、大幅度提高易磨損件的使用壽命，是國內(nèi)外研究者普遍關注和急需解決的重大課題。

消失模鑄造技術是一種綠色環(huán)保先進的鑄造工藝技術，消失模鑄造工藝技術依靠鑄件精度高，近無余量，無需取模、無砂芯、因而鑄件無飛邊毛刺等，能夠減少由于型芯組合而造成的尺寸誤差，其設計靈活、特別適合高度結構復雜的鑄件，且生產(chǎn)環(huán)境清潔，因其投資少見效快的優(yōu)勢，逐步被國內(nèi)鑄造行業(yè)及企業(yè)進行著更為廣泛的應用。在葉輪制作過程中，復合材料中添加增強顆粒雖然一定程度上提高了材料的耐磨性，但其韌性有所下降；且葉輪包括螺旋葉片和中部的空腔，其形狀、結構比較復雜，葉片部位形狀細長且比較薄，制作消失模模型過程中增強顆粒與eps珠粒密度相差較大，會使鑄造的葉輪消失模模型在脫模過程中葉片極易損壞，發(fā)生斷裂，導致成品率低，極大地降低了生產(chǎn)效率。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有葉輪磨損率高、使用壽命短、鑄造方法復雜，利用消失模工藝制備復合材料葉輪，生產(chǎn)效率低、葉片不易成型等問題，本發(fā)明提供一種葉輪的鑄造方法。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術方案：

一種葉輪的鑄造方法，包括以下工藝步驟：

a、將eps珠粒放入模具中，成型，得到葉輪消失模模型；

b、另取eps珠粒，與增強顆粒與和黏結劑混合均勻，加入葉輪消失模模型中的葉輪空腔內(nèi)；

c、將澆注系統(tǒng)與葉輪消失模模型的空腔連接，在澆注系統(tǒng)和葉輪消失模模型表面涂抹耐火涂料，放入砂箱抽負壓，金屬液沿澆注系統(tǒng)進行澆注，冷卻得到含增強顆粒的復合材料葉輪。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的葉輪的鑄造方法，先用eps珠粒制得葉輪消失模模型，再將一定比例的增強顆粒與eps珠粒和黏結劑混合后放入葉輪消失模模型的葉輪空腔內(nèi)，金屬液通過澆注系統(tǒng)進入葉輪消失模模型的空腔，通過金屬液的高溫作用，使葉輪空腔內(nèi)和消失模模型內(nèi)的eps珠粒氣化消失，空腔內(nèi)的增強顆粒受金屬液的沖刷作用進入葉輪各個部分，使增強顆粒在葉輪各個部分均勻分布，金屬液填充eps氣化消失后留下的空隙，冷卻后形成復合材料葉輪，該葉輪由于增強顆粒的特殊分布形式，使葉輪葉片韌性強、整體耐磨性高，大大增強了葉輪的工作時間，降低了葉片的磨損和折斷率，提高了葉輪的使用壽命；同時，避免了直接將增強顆粒與eps珠粒和黏結劑混合制成的消失模模型過程中因增強顆粒與eps珠粒之間的密度相差較大，在去除模具以及其它操作過程中，造成葉片頻繁斷裂、成型率低的情況。因此，本發(fā)明通過葉輪空腔間接將增強顆粒加入葉輪葉片中，增強顆粒的特殊分布形式在提高葉輪的工作強度和壽命的同時，還大大提高了葉輪的制作效率，降低了制作難度。

優(yōu)選地，所述步驟a中的成型條件為：通入水蒸氣，水蒸氣溫度為110℃-130℃，蒸制2-3min。

優(yōu)選地，所述步驟b中，增強顆粒的加入量占葉輪體積的9-10％。

優(yōu)選地，所述步驟b中，黏結劑由質(zhì)量比為6-8:3的酚醛樹脂和松香組成的組合物溶解到無水乙醇中得到，黏結劑中組合物的濃度為0.1-0.3g/ml。

其中，采用酚醛樹脂和松香溶解到無水乙醇中作為黏結劑，在保證較好的粘結效果的同時，澆注高溫金屬液后，黏結劑經(jīng)燒結無任何殘留物，避免鑄件夾渣，造成鑄件工作強度下降等。

優(yōu)選地，所述步驟b中的增強顆粒為tic、sic和wc中的一種。

優(yōu)選地，所述步驟b中的增強顆粒的粒徑為6.5-23μm。

優(yōu)選地，所述步驟b中，黏結劑的加入量占增強顆粒體積的10-15％，增強顆粒、黏結劑和eps珠粒混合后的體積與葉輪空腔的體積相同；增強顆粒、黏結劑和eps珠粒的混合條件為：120-200r/min中攪拌30-50s。

其中，在eps珠粒表面通過加入有機黏結劑并與增強顆粒均勻混合，以120-200r/min攪拌30-50s能充分保證eps珠粒表面均勻涂覆增強顆粒。

優(yōu)選地，所述步驟c中的澆注系統(tǒng)與葉輪空腔連接方法為：將葉輪空腔用泡沫板封閉，然后將澆注系統(tǒng)的橫澆道粘接在泡沫板外側。

優(yōu)選地，所述步驟c中的耐火涂料的涂抹過程為：涂抹耐火涂料后，在50-60℃的烘干溫度下進行烘干，并重復三次，每次烘干時間為7-8h。

優(yōu)選地，所述步驟c中的澆注過程在負壓度為0.03-0.06mpa下進行，澆注溫度為1410-1470℃，澆注速度為14-16mm·s-1。

附圖說明

圖1是本發(fā)明葉輪消失模模型連接澆注系統(tǒng)后的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

一種葉輪的鑄造方法，包括以下工藝步驟：

a、利用消失模模樣專用設備將eps珠粒充型進入葉輪模具型腔內(nèi)，通入110℃的水蒸氣，蒸制2min，成型后通冷卻水使模具冷卻，取出得到的葉輪消失模模型1；

b、將占葉輪體積9％、粒徑為23μm的wc增強顆粒與eps珠粒和黏結劑在攪拌混合機中以120r/min攪拌30s，其中，黏結劑由質(zhì)量比為6:3的酚醛樹脂和松香組成的組合物溶解到無水乙醇中得到，組合物的濃度為0.1g/ml，黏結劑的加入量占wc增強顆粒體積的10％，wc增強顆粒、黏結劑和eps珠?；旌虾蟮捏w積與葉輪空腔2的體積相同，將混合好的wc、黏結劑和eps珠粒加入葉輪中心的葉輪空腔2；

c、將葉輪空腔2用泡沫板4封閉，然后將澆注系統(tǒng)3的橫澆道粘接在泡沫板4外側；在澆注系統(tǒng)和葉輪消失模模型1表面涂抹耐火涂料，在50℃的烘干溫度下進行烘干，并重復三次，每次烘干時間為7h；將粘接好澆注系統(tǒng)的葉輪消失模模型1放入砂箱，加砂震實，真空抽負壓至負壓度為0.03mpa，鐵液沿澆注系統(tǒng)3進行澆注，澆注溫度為1410℃，澆注速度為14mm·s-1，冷卻后得到含增強顆粒的復合材料葉輪。

經(jīng)統(tǒng)計，通過本實施例所述方法鑄造的復合材料葉輪相對于直接將增強顆粒與eps珠?；旌现瞥扇~輪消失模模型的制作方法，成品率提高30％、使用壽命提高17％，提高了生產(chǎn)效率。

實施例2

一種葉輪的鑄造方法，包括以下工藝步驟：

a、利用消失模模樣專用設備將eps珠粒充型進入葉輪模具型腔內(nèi)，通入120℃的水蒸氣，蒸制3min，成型后通冷卻水使模具冷卻，取出得到的葉輪消失模模型；

b、將占葉輪體積9％、粒徑為6.5μm的tic增強顆粒與eps珠粒和黏結劑在攪拌混合機中以150r/min攪拌40s，其中，黏結劑由質(zhì)量比為7:3的酚醛樹脂和松香組成的組合物溶解到無水乙醇中得到，組合物的濃度為0.2g/ml，黏結劑的加入量占tic增強顆粒體積的12％，tic增強顆粒、黏結劑和eps珠粒混合后的體積與葉輪空腔2的體積相同，將混合好的tic、黏結劑和eps珠粒加入葉輪中心的葉輪空腔2；

c、將葉輪空腔2用泡沫板4封閉，然后將澆注系統(tǒng)3的橫澆道粘接在泡沫板4外側；在澆注系統(tǒng)和葉輪消失模模型1表面涂抹耐火涂料，在55℃的烘干溫度下進行烘干，并重復三次，每次烘干時間為7h；將粘接好澆注系統(tǒng)的葉輪1消失模模型放入砂箱，加砂震實，真空抽負壓至負壓度為0.05mpa，鐵液沿澆注系統(tǒng)3進行澆注，澆注溫度為1450℃，澆注速度為15mm·s-1，冷卻后得到含增強顆粒的復合材料葉輪。

經(jīng)統(tǒng)計，通過本實施例所述方法鑄造的復合材料葉輪相對于直接將增強顆粒與eps珠?；旌现瞥扇~輪消失模模型的制作方法，成品率提高33％、使用壽命提高21％，提高了生產(chǎn)效率。

實施例3

一種葉輪的鑄造方法，包括以下工藝步驟：

a、利用消失模模樣專用設備將eps珠粒充型進入葉輪模具型腔內(nèi)，通入130℃的水蒸氣，蒸制2min，成型后通冷卻水使模具冷卻，取出得到的葉輪消失模模型1；

b、將占葉輪體積10％、粒徑為13μm的sic增強顆粒與eps珠粒和黏結劑在攪拌混合機中以200r/min攪拌50s，其中，黏結劑由質(zhì)量比為8:3的酚醛樹脂和松香組成的組合物溶解到無水乙醇中得到，組合物的濃度為0.3g/ml，黏結劑的加入量占sic增強顆粒體積的15％，sic增強顆粒、黏結劑和eps珠粒混合后的體積與葉輪空腔2的體積相同，將混合好的sic、黏結劑和eps珠粒加入葉輪中心的葉輪空腔2；

c、將葉輪空腔2用泡沫板4封閉，然后將澆注系統(tǒng)3的橫澆道粘接在泡沫板4外側；在澆注系統(tǒng)和葉輪消失模模型1表面涂抹耐火涂料，在60℃的烘干溫度下進行烘干，并重復三次，每次烘干時間為8h；將粘接好澆注系統(tǒng)的葉輪消失模模型1放入砂箱，加砂震實，真空抽負壓至負壓度為0.06mpa，鐵液沿澆注系統(tǒng)3進行澆注，澆注溫度為1470℃，澆注速度為16mm·s-1，冷卻后得到含增強顆粒的復合材料葉輪。

經(jīng)統(tǒng)計，通過本實施例所述方法鑄造的復合材料葉輪相對于直接將增強顆粒與eps珠?；旌现瞥扇~輪消失模模型的制作方法，成品率提高31％、使用壽命提高18％，提高了生產(chǎn)效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術特征：

技術總結

本發(fā)明涉及機械零件鑄造技術領域，具體公開一種葉輪的鑄造方法。所述葉輪的鑄造方法，包括以下工藝步驟：a、將EPS珠粒放入模具中，蒸制成型，得到葉輪消失模模型；b、將增強顆粒與EPS珠粒和黏結劑混合均勻，加入葉輪消失模模型中的葉輪空腔內(nèi)；c、將澆注系統(tǒng)與葉輪消失模模型的空腔連接，在澆注系統(tǒng)和葉輪消失模模型表面涂抹耐火涂料，放入砂箱抽負壓，金屬液沿澆注系統(tǒng)進行澆注，冷卻得到含增強顆粒的復合材料葉輪。本發(fā)明的葉輪鑄造方法得到的葉輪其成品率、耐磨性能和使用壽命都大大提高。

技術研發(fā)人員：譚建波;王振興;馬國彬

受保護的技術使用者：河北科技大學

技術研發(fā)日：2019.05.13

技術公布日：2019.07.12