专利名称：真空泵叶轮整体铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种真空泵叶轮整体铸造工艺。
背景技术：
真空泵叶轮由于尺寸精度高，叶片薄而两端轮毂厚，结构复杂，故整体铸造难度大。因此，通常采用钢板焊接成型和分两段铸造后再拼接成型的制造工艺。
钢板焊接成型的叶轮，需经下料、加工焊接坡口、热处理、机械加工等工序，制造周期长。焊接时难以确保焊缝质量，致使叶轮高速运转时由于应力集中易发生设备事故。钢板组焊时，叶片等分及整体叶轮尺寸不易控制，焊接产生的变形难以矫正。因此，钢板焊接成型后的叶片等分不均匀，叶轮尺寸精度差，使其装机后工作不平稳，效率低，使用寿命短。采用一般板材焊接的叶轮更难以满足耐蚀、耐磨等特殊作业的需要。
分两段铸造后再拼接成型的叶轮，焊接时需增加拼合面，耗材多，故增加叶轮重量，降低设备工作效率。而且拼接时，其拼合面难以密封，工作介质易进入叶轮轮毂的内腔而腐蚀主轴及轴承，致使真空泵使用寿命短。
由于真空泵叶轮铸件的特殊结构，铸造时一般只能采用竖直浇注的方法，对处于上都最后凝固的厚大轮毂处虽可通过设置冒口补缩，使上部组织致密，但对处于下部最后凝固的厚大轮毂处因无法采取补缩措施，得不到金属液体补缩，而最后形成缩孔、缩松。铸造时，真空泵叶轮轮毂的内腔因被高温金属液体全部包围，使用的一般型砂难以抵抗浇注和凝固时高达1650℃左右的高温影响而被烧结，致使铸件成型后很难清理，造成报废。
发明内容
本发明的目的在于针对综上所述的真空泵叶轮通常采用钢板焊接成型和分两段铸造后再拼接成型的制造工艺存在的诸多问题和弊端，提供一种叶轮尺寸精度高，铸件内部组织致密，轮毂内腔无粘砂、烧结，耐蚀、耐磨，运行可靠，效率高，使用寿命长，成本低的真空泵叶轮整体铸造工艺。
本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺结合常规的芯盒制备、配砂造型、浇注、清砂、去除浇冒口、热处理环节为基础。采用铜合金，沿中隔板处设置分模面，将中隔板与上、下叶片和上、下轮毂分别制备成整体结构的上、下模具，并经数控加工中心机床编程加工后分别置于上、下砂箱内，再用树脂砂复制成上、下铸型和砂芯，砂芯置于下铸型内。
为避免本发明的上、下轮毂的内腔型砂在高温下不被粘砂、烧结，在上、下轮毂的内腔处的砂芯局部设置预制的陶瓷芯，并在上叶片与上轮毂的顶端设置冒口。为促使下轮毂处组织致密，防止出现缩孔和缩松现象，使金属液浇注后让铸件下部先冷却，故在下端轮毂的底面及轴孔处设置具有激冷作用、且由铸铁或碳钢或不锈钢等材料制成的外冷铁。本发明的下叶片的底端设置有高梯形环状的内浇道，内浇道与预埋入铸型内一侧的直浇道连通。浇注的金属液经由直浇道进入内浇道，再经下叶片底端引入铸型和砂芯组成的型腔进行底浇。当金属液由下至上到达冒口的顶部时浇注完毕，即向冒口内加入发热剂，而延长冒口内金属液的补缩时间，确保本发明叶轮铸件在整个凝固过程中能不断地得到金属液的补充。待铸件全部冷却后打开砂箱，经清砂、去除浇冒口后进行热处理，而获得本发明的内部组织致密，且尺寸精度符合要求的真空泵叶轮整体铸件。
本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺适应于各种铸钢合金的铸造，其叶轮尺寸精度高、等分均匀、无焊缝，轮毂内腔无粘砂、烧结，铸件组织致密，消除了焊接应力影响，故运行平稳、安全可靠，使用寿命长，运行成本低，工作效率达95％以上，尤其能满足耐蚀、耐磨等特殊作业的化工、制药、食品、电力、矿山等行业的需要。
图1，系本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺的合型铸造图。
具体实施例方式
以下结合上述附图实例，对本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺作进一步详叙。本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺系结合常规的芯盒制备、配砂造型、浇注、清砂、去除浇冒口、热处理环节为基础，并以真空泵叶轮φ(直径)×H(高)＝φ720×H730(mm)，上、下各18～20片叶片，合金材料采用ZG0Cr18Ni9为本发明的实施例，对本发明的真空泵叶轮整体铸造工艺进行详述。
本发明的真空泵叶轮属于上、下相对称的部件。采用铜合金，沿中隔板1/2的厚度处设置分模面，将1/2厚度的中隔板与上、下叶片2和上、下轮毂6分别制备成整体结构的上、下模具，并选用VB-825型数控中心机床编程加工，其精加工后的尺寸精度可达0.003～0.005mm。将精加工后的铜合金整体结构的上、下模具置于预制的上、下砂箱13内，再用树脂砂复制成上、下铸型14和砂芯8。造型后的铸型分型面12则自然地产生在模具的分模面上，即连接上、下叶片2的中隔板1的对分处，它具有造型、起模和下芯的作用。将砂芯8置于下铸型14内后，再将上铸型14合于下铸型14上，而构成整个铸型14。铸型14和砂芯8组成的型腔成为金属液填充本发明整体叶轮铸件的型腔。
为避免本发明的上、下轮毂6的内腔型砂在高温下不被粘砂、烧结，根据上、下轮毂6中的内腔7的形状，预制壁厚为10～15mm的上、下陶瓷芯3。在制砂芯8时，将预制的上、下陶瓷芯3安放于砂芯8的芯盒内，再填入树脂砂。砂芯8脱模后即与预制的上、下陶瓷芯3自然地组合成整体砂芯8。
本发明在整体铸造叶轮时必须严格地控制金属液浇注后的凝固顺序，因此在上叶片2与上轮毂6的顶端设置2～3个直径为上轮毂6的壁厚2～2.5倍的冒口4，致使金属液能自下而上地朝着冒口4的方向有序地凝固。从而达到本发明的真空泵叶轮铸件在整个凝固结晶过程中都能获得金属液的补缩，以及铸件内的缩孔和缩松最后都被引入冒口4内。清理铸件时，除去直浇道11、内浇道10和冒口4后，即获得致密而完整的真空泵叶轮铸件。
为强化本发明的真空泵叶轮整体铸件有序凝固的方向，在下轮毂6的底面及轴孔处设置长×宽×高＝100×50×50％(mm)左右的下轮毂6的厚度、且具有激冷作用的铸铁或碳钢或不锈钢等材料制成的外冷铁9，其安放间距为10～15mm。由于外冷铁9的蓄热系数大于型砂的蓄热系数，金属液浇注后，在外冷铁9的激冷作用下，下轮毂6处的金属液必早于其它部位的金属液先冷却。当下轮毂6处凝固时，其所需补缩的金属液会得到上部未凝固的金属液不断地补充，使本发明的真空泵叶轮铸件能自下而上地从下部开始往上凝固，从而达到冒口4晚于铸件凝固的目的。
本发明的下叶片2的底端设置有高梯形环状的内浇道10-圈，它避开外冷铁9的激冷处而紧贴于下轮毂6的底面，使金属液分别从18～20片的下叶片2的底端引入，不仅能有效地分散热量，而且将激冷处的热影响降到最低限度，从而达到金属液浇注平稳、无飞溅、氧化和避免冲刷铸型14的目的。
本发明的内浇道10与预埋入铸型14内一侧的直径为50mm的陶瓷材料制成的直浇道11连通，内浇道10的截面积为直浇道11的截面积的1.2～1.5倍。浇注的金属液经由直浇道11进入内浇道10，再经18～20片的下叶片2的底端引入铸型14和砂芯8组成的型腔进行底浇，从而均匀地分散金属液的热量，减少对下轮毂6的热影响。
当本发明的金属液由下至上到达冒口4的顶部时浇注完毕，为加强冒口4的补缩作用，在浇注完毕后即向冒口4内加入0.5～0.8kg铸造用的发热剂5，以延长冒口4的凝固时间，有利于本发明整个凝固过程中能不断地得到金属液的补充。最后，待铸件全部冷却后打开砂箱13，经清砂、去除浇冒口后进行热处理，而获得本发明的真空泵叶轮整体铸件。
权利要求
1.一种经芯盒制备、配砂造型、浇注、清砂、去除浇冒口、热处理环节的真空泵叶轮铸造工艺，其特征在于采用铜合金，将中隔板(1)与上、下叶片(2)和上、下轮毂(6)分别制备成整体结构的上、下模具，并经数控加工中心机床编程加工后分别置于上、下砂箱(13)内，再用树脂砂复制成上、下铸型(14)和砂芯(8)，砂芯(8)置于下铸型(14)内，上、下轮毂(6)的内腔(7)处的砂芯(8)上设有预制的陶瓷芯(3)，上叶片(2)与上轮毂(6)的顶部设有冒口(4)，下轮毂(6)的底面及轴孔处设有外冷铁(9)，下叶片(2)的底端设有高梯形环状的内浇道(10)，内浇道(10)与预埋于铸型(14)内一侧的直浇道(11)连通，浇注的金属液经由直浇道(11)进入内浇道(10)，再经下叶片(2)的底端引入铸型(14)和砂芯(8)组成的型腔进行底浇，当金属液由下至上到达冒口(4)的顶部时浇注完毕，即向冒口(4)内加入发热剂(5)，最后待铸件全部冷却后打开砂箱(13)，经清砂、去除浇冒口后进行热处理，而获得真空泵叶轮整体铸件。
全文摘要
本发明提供一种真空泵叶轮整体铸造工艺。它用铜合金将中隔板、叶片与轮毂制备的整体模具经数控加工后造型。其砂芯置于下铸型内，内腔处的砂芯上设有陶瓷芯，上叶片与上轮毂顶部设有冒口，下轮毂底面及轴孔处设有外冷铁，下叶片底端设置的内浇道与铸型内的直浇道连通。金属液经由直浇道进入内浇道，再经下叶片底端引入型腔进行底浇，金属液由下至上到达冒口顶部时向冒口内加入发热剂。待铸件冷却后，开箱、清砂、去除浇冒口进行热处理。它适应各种铸钢合金的铸造，其叶轮尺寸精度高、等分均匀、无焊缝，轮毂内腔无粘砂、烧结，铸件组织致密，消除焊接应力影响，运行平稳、可靠，使用寿命长，工作效率达95％以上，能满足耐蚀、耐磨特殊作业需要。
文档编号B22D25/00GK1775420SQ20051000332
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者高忠林, 孙正健, 蓝希德, 王异 申请人:遵义拓特铸锻有限公司