水泵叶轮的消失模铸造工艺.doc

消 失模铸 造 种铸 造及 有色 合金 年第 卷第 期 水 泵 叶 轮 的 消 失 模 铸 造 工 艺 ， 袁子 洲 匡 毅 莫 世雄 兰 甘 兰 （ 州理 工大 学 ； 肃省有 色金属 材 料省部 共 建 国家重 点 实验 室 ； 州炼 油厂仪表 厂 ） 摘 要 消 指 出对 于 水泵 叶轮 这 种 薄 壁 复 杂铸 件 来 说 ， 失 模 铸 造 能 够 充 分 发 挥 其 许 多 独 特 的 工 艺 优 势 。 阐 述 了 在 确 经 确 钢 制 水 泵 叶轮 的 消失 模 铸 造 生 产 技 术 及工 艺控 制要 点 ： 模 样 制 作 时 ， 定 泡 沫 密 度 非 常 关 键 ， 过 试 验 ， 定 轮 毂 与 盖 板 ， ； 正确选用耐火涂料和型砂 ； 的泡 沫密度 为 异 叶 片的泡沫密度 为 合理设计 浇注系统 ； 充分提 高型砂 的 从而提高 复杂近净形 铸钢 件的质量。 填充 密度 。采取这些工艺措施后 能够 减轻 或消除相关铸造缺陷 ， 关键 词 消 工 水 泵 叶轮 ； 失 模 铸 造 ； 艺 中 图分 类 号 文献 标 志码 （ 文 章 编 号 ） 它 叶轮是 水泵 的关 键部 件 ， 直接 影 响到水 泵 的水力 浇注 系统 见 图 。采 用 底 注 式 浇 注 系 统 。分 别 在 性能 与机组 运行 的稳 定 性 。传 统 的砂 型铸 造 工艺 在 轮毂 孔周 围开 设 均 下盖板 处 开设 个均 布 内浇道 ， 个铸 造类 似 叶轮这样 的复 杂 空 间 曲面 体 时 需 多个 砂芯 组 上盖板 顶部 放置 环形 冒口。金属 液 由叶轮 布 内浇道 ， 使得 合 ， 造型 、起模 困 难 ， 片 空 间 曲面 形 状误 差 较 叶 有利 于 泡 沫模 样 逐 层 气 化 ， 现平 稳 充 底部 引入铸 型 ， 实 并且 造 大 ， 表 面粗 糙 ， 成 水 力性 能 下 降 。采用 消失 模 最后 进入顶 部环 形 冒 填 。残余 热解 产物 浮在 充型 前沿 ， 可取 消砂 芯 、 型 、 箱 等 工 序 ， 小铸 件 加铸 造 工艺 ， 分 合 减 口。虽然 笔者 在实践 中体 会 到 消 失模 铸 造 对 冒 口的补 减轻 毛坯 质量 ，工余量 ， 提高 水泵 的水 降低 表 面粗糙 度 ， 但较 大 体积 的 冒 口可 以 缩性 能要求 比传统砂 型铸 造低 ， 引。力性 能 这 收集 最先 进入铸 型 的受 泡沫 严重 污染 的钢水 ， 是减少 叶轮 由 轮毂 、 叶轮 的材料 为 ， 叶片 及 盖板 。直 浇 道 为 一 消失模 特 有缺 陷 的有效 措施 之 一 整 最 部分 构 成 ， 体 为 上 下 对 称 结 构 ， 大 轮 廓 尺 寸 为 环形 横 浇 道 的尺 寸 为 外径 姐 ， 的空 心 圆棒 ， 内径 。由于 叶 片不 再 机 加 工 ， 最 厚处 为 其 高 这样 整个浇 注 系统 的最 小 截面 位 于 ， ； ， ， 并 最 薄处 为 加 之其 形状 为 空 间曲 面 ， 直横 浇道 和环形 横 浇 道 的连 接 处 。各 组 元 的截 面 尺 寸且其形状 及 表 面 粗 糙 度 对 水 力 性 能 的影 响 又 较 大 ，因 ， ， ： ：。 比例关 系为 盲： 横： 内 如何保证 叶片能充 满 ，此， 并 不变 形 ， 且保 持较 高 的表 面 光洁 度是用 消失 模工 艺铸 造 叶轮 的技术 关键 。 模 样 及 浇 注 系统 模 叶 轮 模 样 采 用 分 块 粘 结 法 制 作 ， 样 材 料 采 用 。叶轮模 样 由 个 轮 毂 、 个 叶 片 组 个 盖 板 及 然成 。各 部分 模块 都采 用模 具单 独发 泡成形 ， 后利 用热 在溶 胶将 各部 分粘结 成 一体 。 为了精确 定 位 ， 轮毂 及 盖 同时在 叶片 上设 置定 位 凸板 模块 上设 置 叶片定 位 凹槽 ， 台。 根 分 确 定泡 沫密度 非 常 关 键 ， 据 叶 轮 的形 状 ， 析 认 图 水 泵 叶轮 浇 注 系统 示 意 图为变 形 和 充 不 满 可 能 是 主 要 问题 。参 考 最 小 壁 厚 原 环形 冒口 直浇道 直横浇道 环形横浇道 内浇 道 经 最则 ， 过试 验 ， 终 确 定 轮毂 及 盖 板 模 块 采用 中号 模 内浇 道 下盖板 叶片 轮 毂 上 盖 板 ）预 ，料 （ ， 发泡 后泡 沫粒 径 为 泡沫 密 度 为 左 右 ； 片 模 块 采 用 细 模 料 叶 涂 料 及 型砂 ， ， （ ）预发 泡后 泡 沫粒 径 为 泡 因 选 用镁 橄 榄 石 粉 配 制 水 基 涂 料 ， 为 镁 橄 榄 石 是 左沫密度 为 右 。这 样 ，既保 证 了各 模 块 的 系列 中热性 能最 稳定 的 分子 结 构 的耐 火材 料 ， 又刚度 ， 不致 使模样 密 度 过 大 ，同时 还 能保 证 叶 片有 较 它较金 属氧 化物 不 定 形 材料 的热 稳 定性 高 。从 室 温 至 低 的粗糙 度 。 收 稿 日期 ： 男 副教授 ，第一作者简介 ： ， ，年 出生 ， 兰州理工 大学材料 科学 与工程 学院 ，兰州市兰 工坪路 （ ， ） 电话 ： ： 水泵 叶轮 的消失 模铸 造工艺 袁子等熔融 全过 程 中无任 何相 变 ， 而涂 层 抗 开 裂性 强 ， 高 因 抗 内 。像 日部 位 的局 部异 常增 碳 很难 完 全 避免 ，它是 由温 变形及 骤冷 骤 热性 好 。浇 注结 果 表 明镁 橄榄 石 涂 液 态 分 解 产 物 被 卷 入 金 属 液 内 于在浇 注 过 程 中 ， 铸件 表 面光 洁。水 基镁橄 榄石 涂料料 的剥 落效 果较好 ， 部，而后 又进一 步分 解为 固相碳 和气 体 。气体若 未 能逸是 应用消 失模 工艺 生 产铸 钢 件 比较 理 想 的涂 料 。型砂 而 出金 属液 而 留在金属 内部 即导 致气孔 产 生 ； 固相碳 则选 用 圆球 形 的宝珠 砂 ，因为其 流 动性及 填充性 要 大大优 从 直接 为 钢 液 所 吸 收 ， 而 造 成 了 铸 件 局 部 含 碳 量 提 古 可于 由矿 石破碎 制得 的多 角形 型砂 ， 以确保 叶轮这 样 的 同 复杂铸 型得 到较 高的干 砂 紧实性 。 从表 面 以下 在上 下盖 板 不 同的 个 位置 处 ， 一 钻 的 深度 范 围 内 ， 取 了 个 试 样 进 行 碳 含 量 分 析 。 浇 注 结果 及 分析 顶 底部 的平 均 含 碳 量 为 ； 部 的 平 均 含 碳 量 为 考 可 。 虑到分 析误 差 ， 以认 为没 有 发生增 碳 。这 出炉前 采 用纯铝 和稀 土硅 铁 采 用 中频炉熔 炼 钢水 ， 也 许是顶 部较 大 的 冒口所发挥 的作 用 。 负 加强除 氧 和脱 气 。浇 注 过 程 中 ， 压 度 控 制 在 参 考 文 献 。浇 注结 束后 ， 的负 压 度约 维持 ， 然 后关 闭真 空泵 ， 以减 少 叶轮 的收缩 阻力 。 杨方 飞 农 水泵 叶 片三 维 造 型 原 理 与 工 程 应用 业 机 械 学 报 ， ： （ ） 证实 所浇 注的 叶轮铸 件 对 上下 口环 进行 机械 加工 ， 铸 北 机 铸 工