渣浆泵叶轮的复合铸造工艺的制作方法

本发明涉及叶轮铸造技术领域，特别涉及一种渣浆泵叶轮的复合铸造工艺。

背景技术：

渣浆泵，属于离心泵的一种，是洗煤、化工、建筑等行业常用的料浆输送设备。渣浆泵叶轮是渣浆泵的关键部件，其按机械结构可分为闭式、半闭式和开式三种。渣浆泵叶轮作为泵产品的核心零件，叶轮的产品质量对泵的使用性能及整机的可靠性和寿命都起着直观重要的作用。

关于渣浆泵叶轮的生产工艺，传统的铸造工艺方案主要为树脂砂铸造。此工艺方案的主要缺点为树脂和固化剂的成本偏高且有挥发性物质，不利于环保。v法铸造工艺，近年来发展起来的先进铸造工艺，其采用负压铸造、自动化生产模式。与树脂砂铸造工艺相比，v法铸造工艺具有环保、高效，节约成本的优势，因此其广泛应用于生产批量大，形状规则的铸造零件生产中。

但是，由于v法铸造工艺自身的限制，目前该工艺还无法制造复杂的砂芯，因此不能应用于制造型腔结构复杂的零件上。而大型渣浆泵叶轮多采用闭式结构，其由前后盖板和中间扭曲叶片组成，在铸造时，中间叶片部位成型需要制作比较复杂的砂芯。因此，无法用v法铸造工艺制造渣浆泵叶轮。

因此，开发一种能够制造砂芯较复杂的渣浆泵叶轮的复合铸造工艺，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种渣浆泵叶轮的复合铸造工艺，以能够在满足环保、低成本的条件下，制造出砂芯较复杂的渣浆泵叶轮。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种渣浆泵叶轮的复合铸造工艺，包括下列步骤

步骤a、制造前盖板砂型和后盖板砂型。本实施例采用v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型，得到上砂箱和下砂箱。

步骤b、制造整体芯砂型：采用树脂砂铸造工艺制造整体芯砂型；

步骤c、组装所述前盖板砂型和所述整体芯砂型：设计芯头，通过所述芯头将整体芯砂型定位于所述前盖板砂型上；

步骤d、合箱浇注：将所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱，形成一个有浇口杯和型腔的铸型，后于抽真空处理下进行浇注；

步骤e、脱箱落砂：浇注完成后进行冷却，解除负压，得到渣浆泵叶轮。

进一步的，步骤a包括

步骤a1、模具设计：设计前盖板模具和后盖板模具，分别用于v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型；

步骤a2、覆膜：将薄膜覆盖并紧贴于前盖板模具和后盖板模具表面；

步骤a3、放砂箱并加砂振动：将两个空砂箱分别放在覆有薄膜的的前盖板模具和后盖板模具上；向两个空砂箱内加砂，开启振动；振动结束后，得到上加砂箱和下加砂箱；

步骤a4、覆背膜：将所述上加砂箱和所述下加砂箱表面的砂刮平，并将薄膜覆盖并紧贴于所述上加砂箱和所述下加砂箱的砂层表面；于所述上加砂箱开浇冒口；

步骤a5、砂型硬化成型：对步骤a4中的所述上加砂箱和所述下加砂箱进行抽真空处理，至砂型硬化成型；

步骤a6、起膜：对步骤a5中的所述上加砂箱和所述下加砂箱进行释压处理，后取下所述前盖板模具和所述后盖板模具的覆膜，得到前盖板砂型和后盖板砂型。

进一步的，所述前盖板模具和后盖板模具采用铸铝材料制成。

进一步的，步骤a5中，抽真空处理的负压度不低于0.06mpa。

进一步的，步骤b中，

步骤b1、模具制造：制造树脂砂芯盒，所述树脂砂芯盒包括模型主体和叶片；

步骤b2、加砂：向所述树脂砂芯盒内加入树脂砂；

步骤b3、固化成型：所述树脂砂芯盒内的树脂砂固化成型；

步骤b4、起模：取下所述叶片，得到整体芯砂型。

进一步的，步骤c中，所述芯头为包裹型芯头，所述芯头的角度为5°，所述芯头的间隙为2mm。

进一步的，步骤d中，所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱前，对所述型腔进行清扫。

进一步的，步骤d中，所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱时，于分型面挤封箱泥膏，所述封箱泥膏距离所述型腔不小于40mm。

进一步的，步骤d中，浇注前，于所述上砂箱的背膜上覆一层薄砂。

进一步的，步骤d中，进行浇注时，抽真空处理的负压度不低于0.05mpa；浇注完成后，抽真空处理的负压度为0.035~0.045mpa。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明通过采用v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型，并采用树脂砂铸造工艺制造整体芯砂型，最后将三者组装在一起进行合箱浇注，在满足环保、低成本的条件下，制造出砂芯较复杂的渣浆泵叶轮，解决了现有技术中v法铸造工艺无法制作复杂零件砂芯的问题。同时，本发明的整个铸造工艺中仅砂芯的制造采用了树脂砂铸造工艺，其余部分全部采用v法铸造工艺制程，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例1中渣浆泵叶轮的立体结构示意图；

图2为本发明实施例1中渣浆泵叶轮的主视剖视结构示意图；

图3为本发明实施例1中渣浆泵叶轮前盖板叶轮的立体结构示意图；

图4为本发明实施例1中渣浆泵叶轮后盖板叶轮的立体结构示意图；

图5为本发明实施例1中渣浆泵叶轮整体芯砂型的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例涉及一种渣浆泵叶轮的复合铸造工艺，包括下列步骤

步骤a、制造前盖板砂型和后盖板砂型：采用v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型，得到上砂箱和下砂箱。本实施例的其中一种优选实施方式如下，但不限于此，只要采用v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型即可。

步骤a1、模具设计。将叶轮（如图1和图2所示）分为前盖板1、后盖板2和叶片3三部分。前盖板1和后盖板2均采用v法铸造工艺模具制作成前盖板砂型和后盖板砂型。因此，本实施例中，设计前盖板1模具如图3所示，设计后盖板2模具如图4所示。优选的，所述前盖板模具和后盖板模具采用铸铝材料制成。此种材料具有强度高、重量轻、可加工性好的优点，适合v法铸造工艺模具的制作。

步骤a2、覆膜：将薄膜覆盖并紧贴于前盖板模具和后盖板模具表面。具体地，将前盖板模具和后盖板模具分别定向、定位放置在上覆膜工位工作台和下覆膜工位工作台上。放置好后，检查覆膜工位、覆膜框是否能正常运行，切膜丝能否正常加热，检查铸造工艺用负压箱与覆膜工位负压接口是否对接完好。检查完成后，开始进行前盖板模具和后盖板模具的覆膜工序，首先降覆膜框进行覆膜，其次进行抽真空处理使得薄膜紧贴于两模具，负压度不低于0.06mpa，最后用切膜丝切断两模具外的薄膜，覆膜工序完成。

步骤a3、放砂箱并加砂振动。覆膜完成后，将前盖板模具和后盖板模具由覆膜工位均转运至振实台。确保振实台负压接口与铸造工艺用负压箱对接良好后，进行抽真空处理，负压度不低于0.06mpa，抽真空10s后，松开覆膜工位负压接口。将两个空砂箱通过定位销分别装在覆有薄膜的的前盖板模具和后盖板模具上。空砂箱吊运时，要确保其平稳准确移动。

将承载有两个空砂箱（包括其内部的前盖板模具和后盖板模具）的振实台分别移动到加砂工位。向两个空砂箱内加砂，当加砂量达到空砂箱体积的1/3时，开启振动，振动频率为50hz，振动时间小线一般控制在60s左右。振动结束后，得到上加砂箱和下加砂箱。

步骤a4、覆背膜。加砂振动完成后，将上加砂箱和下加砂箱移动到覆背膜工位。将所述上加砂箱和所述下加砂箱表面的砂刮平，特别是下箱必须完全刮平，以防落地后砂型变型。之后开始覆背膜工序，第一步，将薄膜覆盖并紧贴于所述上加砂箱和所述下加砂箱的砂层表面；第二步，上加砂箱要找出排气管、浇冒口位置，并清理附近的干砂，要做成四周凹坑中间凸起式，以防砂子流入型腔内；第三步，清扫两加砂箱箱口的浮砂，保证背膜贴紧两加砂箱的箱口；第四步，使用磁铁或胶带将背膜与两加砂箱固定。

步骤a5、砂型硬化成型。将覆背膜后的上加砂箱和下加砂箱移至翻箱工位，用翻箱机械手卡住两加砂箱的箱把，将翻箱工位的负压接口与两加砂箱对接。开始进行抽真空处理，使砂型硬化成型，一般10min即可。优选的，抽真空处理的负压度不低于0.06mpa，以确保砂型硬化成型。

步骤a6、起膜。对步骤a5中的所述上加砂箱和所述下加砂箱进行释压处理，后取下所述前盖板模具和所述后盖板模具的覆膜，得到前盖板砂型和后盖板砂型。在取下覆膜前，先使用真空泵向两加砂箱内吹正压，压力0.11mpa，30s后起模。其中，起模时，负压需进行严格控制，这是由于模具的摩擦力需要更高的压力保障系数。

步骤b、制造整体芯砂型：采用树脂砂铸造工艺制造整体芯砂型。首先需要进行的是模具制造，即制造树脂砂芯盒。所述树脂砂芯盒包括模型主体和叶片，模型主体可采用木质材料制成，叶片可采用泡沫制成（如图5所示）。树脂砂芯盒制成后，向所述树脂砂芯盒内加入树脂砂，然后使树脂砂芯盒内的树脂砂固化成型。待成型后，取下所述叶片，得到整体芯砂型。一般用刀片将泡沫叶片挖出即可。

步骤c、组装所述前盖板砂型和所述整体芯砂型。两者进行定位及组装需要用到芯头，通过所述芯头将整体芯砂型定位于所述前盖板砂型上。一般来说需要根据叶轮的结构特点来设计芯头。本实施例中，芯头设计为包裹型芯头，沿叶轮的最大外圆处突出70mm吃砂量设计芯头，芯头角度设计为5°，芯头间隙设计为2mm。同时，芯头为垂直芯头，分为上芯头4和下芯头5，上芯头4长度为30mm，下芯头5长度与叶轮3流道宽度相同。将整体芯砂型通过芯头准确放置于前盖板砂型中，放置时要认真检查整体芯砂型的质量，并对缺陷部位修补、打磨光滑。打磨完成后，采用v法铸造专用涂料对整体芯砂型进行喷涂，喷涂两遍后进行打磨，直至整体芯砂型光滑无流痕方可使用。其中，整体芯砂型的芯头棱角处要修成圆弧形，以防下芯合箱蹭破薄膜。

步骤d、合箱浇注：将所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱，形成一个有浇口杯和型腔的铸型，后于抽真空处理下进行浇注。优选的，所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱前，对所述型腔进行清扫，以确保型腔内无石英砂、滑石粉及其它杂物。更优选的，所述上砂箱和所述下砂箱进行合箱时，于分型面（即所述上砂箱和所述下砂箱结合面质检）挤封箱泥膏，泥膏要粗细均匀，所述封箱泥膏距离所述型腔不小于40mm。至此，合箱准备工作完成。

泥膏封箱完成后，将下加砂箱通过转运平车移至起模翻箱工位，通过机械手进行合箱操作，形成一个有浇口杯和型腔的铸型。其中，后盖板砂型与前盖板砂型通过上加砂箱和下加砂箱之间的定位销准确定位。合箱确认后，用大锤锁紧两加砂箱的卡箱钩。合箱完成后，即可开始浇注工序。优选的，浇注前，于所述上砂箱的背膜上覆一层薄砂，以防浇注铁水溅出烧坏背膜，影响压力值。将翻箱工位负压接口与真空泵接好，并进行抽真空。准备金属液，开始浇注工序。

浇注时，包咀应尽量接近浇口杯，不得引起飞溅和涡流。同时，要保证浇口杯中始终保持一定数量的金属液，浇注不得中断。浇注过程中，要始终控制浇注速度，应遵照“两小一大”原则，即开始浇注小股引入，之后大流浇注，在金属液快充满时再小股追浇。浇注完成后，降低负压度保持30分钟以上。优选的，进行浇注时，抽真空处理的负压度不低于0.05mpa；浇注完成后，抽真空处理的负压度为0.035~0.045mpa。

步骤e、脱箱落砂：保持负压度的时间达到要求后，关闭位于真空泵管路上的真空管路阀门，慢慢恢复常压状态，此时，两加砂箱内的砂子自动流出，砂子经冷却后可再次使用。在常压状态下，等待铸件冷却，冷却后得到一个无砂块，无机械粘砂的清洁渣浆泵叶轮。

本发明通过采用v法铸造工艺制造前盖板砂型和后盖板砂型，并采用树脂砂铸造工艺制造整体芯砂型，最后将三者组装在一起进行合箱浇注，在满足环保、低成本的条件下，制造出砂芯较复杂的渣浆泵叶轮，解决了现有技术中v法铸造工艺无法制作复杂零件砂芯的问题。同时，本发明的整个铸造工艺中仅砂芯的制造采用了树脂砂铸造工艺，其余部分全部采用v法铸造工艺制程，降低了生产成本，提高了生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。