一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺的制作方法
【专利摘要】一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，包括加工芯轴毛坯，制备叶片砂芯及底箱、盖箱，将叶片砂芯围合成铸型型腔布置在底箱上，将盖箱压盖在叶片砂芯上，将芯轴毛坯加热并插入铸型型腔，浇铸，冷却。本发明工艺方法简单、操作方便、制备的叶轮尺寸精度高、叶轮与钢质芯轴结合牢固，叶轮具有较好的综合机械性能，叶片具有良好的耐磨性能；芯轴具有足够的抗拉抗弯曲变形强度，制造精度完全满足了叶轮转子的服役性能要求，大大降低了叶轮转子的加工难度，可替换现有各类粉、尘、粒料的卸料设备中的叶轮闭风器叶轮转子的加工工艺，适于工业化生产。
【专利说明】一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力输送及通风除尘设备中的叶轮闭风器，特别是指一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，属于风力输送及通风除尘设备制备【技术领域】。
【背景技术】:
[0002]叶轮闭风器是除尘设备排灰、送风和其它设备给料的主要设备，适用于粉状物料和颗料状物料；通常是由带有数片叶片的转子叶轮，壳体，密封件等组成。使用范围广泛，为环保、冶金、化工、粮食、食品等工业部门广泛应用。叶轮转子的加工工艺要求，叶轮转子在转动时，转子外圆与机壳内孔之间以及转子端面与端盖平面的间隙越小越好，一般要求叶轮转子两端的轴承位与叶片外圆的同轴度在0.025mm以内，两端的端面跳动在0.03mm以内。因此，加工精度要求较高。
[0003]传统叶轮转子生产工艺有两种:
[0004]一种是用钢板组焊后再机加工。此种生产工艺生产的叶轮转子，芯轴和叶轮之间采用焊接工艺连成一个整体，因焊接应力和机加应力的作用，叶轮会产生变形。为减少叶轮变形产生的形位公差，通常采用专用工装进行校准，即使这样，还常常不能满足叶轮尺寸精度的要求，生产中，通常采用适当减小叶轮外径尺寸，使叶轮与机壳的预留间隙增大，其间隙一般在0.08mm,以满足叶轮在壳体中的正常运转。这种加工工艺不能满足对叶轮转子加工精度的要求，造成闭风器气密性能变差，进而影响产品质量和卸料性能。
[0005]另一种方法是叶轮采用铸铁铸造，预留中心孔，然后，将机加工到位的钢质芯轴采用过盈配合的方式嵌装在叶轮预留的中心孔中，这种方法生产的叶轮闭风器，由于钢质芯轴与铸铁叶轮采用过盈配合，精度要求高，过紧会使铸铁叶轮开裂，过松，芯轴则会打滑，造成质量不稳定，良品率低。虽然，采用键或花键实现径向以及轴向定位是本领域的常规选择，但由于键或花键实现径向以及轴向定位时，其径向尺寸通常预留较大，当叶轮转子高速运行时，难以满足叶轮转子端面跳动尺寸精度的要求，因此，业内通常不采用键或花键对叶轮转子进行径向以及轴向定位。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、制备的叶轮尺寸精度高、叶轮与钢质芯轴结合牢固的叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺。
[0007]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，包括下述步骤:
[0008]第一步:芯轴预成型
[0009]根据设计的芯轴尺寸，按长度方向、直径方向单边各预留加工余量，加工芯轴毛坯，沿芯轴毛坯轴线方向的中间位置处，芯轴毛坯的直径较小，在芯轴毛坯上形成相对的2个轴肩，在2个轴肩之间的芯轴毛坯上，设有至少2个通孔，相邻通孔的轴线不平行；
[0010]第二步:铸模的准备
[0011]叶轮铸型型腔由N个叶片砂芯组合及底箱、盖箱组成，底箱、盖箱、叶片砂芯均采用水玻璃砂制型；叶片砂芯按立铸方式根据叶片轴线分芯制型，底箱、盖箱、叶片砂芯制型后表面涂刷醇基石墨涂料并供干；醇基石墨涂料为长沙市天马铸造材料厂生广的铸铁用醇基石墨涂料，醇基石墨涂料的组要组分是石墨粉，在石墨粉中分别添加了占石墨粉质量4-6%的酚醛树脂、6-8%的钙基膨润土、0.2%的聚乙烯缩丁醛；
[0012]第三步:合箱
[0013]将第二步所得的N个叶片砂芯按芯轴毛坯上轴肩的轴径围合成铸型型腔布置在底箱上，叶片砂芯四周用水玻璃砂围箱，采用二氧化碳硬化，使叶片砂芯形成一个整体；在叶片砂芯底部设置反雨淋式环形浇注系统；然后，将盖箱压盖在叶片砂芯上，完成合箱；
[0014]第四步:浇铸
[0015]将芯轴毛坯加热至430_480°C，保温1_1.5h，然后，插入由叶片砂芯围合成的铸型型腔中，定位压实后，将熔化的铸铁水通过反雨淋式环形浇注系统浇铸至铸型型腔中，冷却，得到叶轮闭风器的叶轮转子粗坯。
[0016]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，所述N个叶片砂芯中的N，按以下方法确定:根据叶片数量，采用立式浇铸，按叶片轴线分芯制型，分芯制型的数量即为N。
[0017]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，制备的叶轮闭风器的叶轮转子粗坯经过860-880°C，保温1.5-2.5小时正火后空冷、机加工至设计尺寸、抛丸处理后，得到叶轮闭风器的叶轮转子。
[0018]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，芯轴毛坯预留的加工余量为2-6mm。
[0019]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，所述轴肩的高度D为3-8_，轴肩之间的距离L比叶轮的长度H小8-12mm。
[0020]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，所述通孔的直径为0)8-12mm。
[0021]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，相邻通孔的轴线呈90°。
[0022]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，底箱、盖箱采用40-70目水玻璃砂制型，叶片砂芯采用70-100目水玻璃砂制型。
[0023]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，所述芯轴选用45钢或35钢；所述叶轮选用HT200铸铁铸造。
[0024]本发明一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，制备的叶轮闭风器的叶轮转子轴承与叶片外圆的同轴度在0.025mm以内，芯轴两端的端面跳动在0.03mm以内。
[0025]本发明由于采用上述工艺方法，根据铸铁叶轮生产工艺特征，利用镶铸工艺特点，将经粗加工的钢制心轴镶铸于铸铁叶轮中，使之成为一个整体,使两种不同材质的材料,通过铸造镶铸工艺特点整合为一。在芯轴上设置轴线不平行的通孔，使叶轮与芯轴之间形成了由铸铁构成的加强筋与芯轴镶嵌的结构，在叶轮与芯轴之间形成的铸铁与钢基体镶铸结合的基础上进一步实现了机械的刚性结合，有效提升了叶轮与芯轴之间的结合强度。通过将芯轴预热至430-480°C，一方面，可去除心轴表面的油污；另一方面,可使心轴产生一定的热膨胀量，在浇注后的金属液凝固过程中可抵消部分收缩应力，减小叶轮轮毂产生收缩裂纹的机率；再一方面，预热后的芯轴与铸铁水的温差减小，当浇铸后，铸铁水进一步使芯轴的温度升高，从而，有利于铁合金液与心轴充分融合，有效提升镶铸过程心轴与铸铁叶轮的融合效果，使心轴与铸铁叶轮紧紧包住形成一个整体。随后进行的热处理正火工艺，叶轮部位HT铸铁，其基体组织为珠光体+铁素体，具有较好的综合机械性能，特别是叶片的耐磨性能提高很多；其心轴也具有良好的综合机械性能和加工性能。采用本发明方法制备的叶轮转子，由于叶片采用铸造工艺进行精铸，其形状尺寸完全可以达到设计要求，而芯轴与叶片之间形成牢固的铸铁与钢基体镶铸结合与机械的刚性结合，结合强度好；芯轴采用低碳钢并留有加工余量，非常适合精车加工，机械精加工后完全满足使用性能要求以及精度要求。既达到提高叶轮耐磨性的目的，又使芯轴具有足够的抗拉抗弯曲变形强度，满足了叶轮转子的服役性能要求。大大降低了叶轮转子的加工难度，提高了产品质量。
[0026]综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便、制备的叶轮尺寸精度高、叶轮与钢质芯轴结合牢固，叶轮具有较好的综合机械性能，叶片具有良好的耐磨性能；芯轴具有足够的抗拉抗弯曲变形强度，制造精度完全满足了叶轮转子的服役性能要求，大大降低了叶轮转子的加工难度，可替换现有各类粉、尘、粒料的卸料设备中的叶轮闭风器叶轮转子的加工工艺，适于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]附图1为本发明制备的叶轮转子结构示意图。
[0028]图中，I—叶片,2—叶轮轴孔，3一轴肩，4一芯轴，5—通孔。
[0029]实施例:
[0030]制备叶轮闭风器的叶轮转子，最大轮廓尺寸:叶轮直径0250mm，叶轮长度H282mm,芯轴轴肩直径O55mm，芯轴长度506mm，叶轮材质:HT200 ;心轴材质:35#钢；铸件重量18Kg。
[0031]其生产工艺，包括下述步骤:
[0032]第一步:芯轴预成型
[0033]根据设计的芯轴尺寸，按长度方向、直径方向单边各预留加工余量4_，加工芯轴毛坯，得到尺寸为063*514mm的芯轴毛坯，在芯轴毛坯轴线方向的中间位置处，将芯轴毛坯的直径加工至0 45*272mm，在芯轴毛坯上形成相对的2个轴肩，此时，轴肩的高度为9mm，轴肩之间的距离L为272mm，该距离L比叶轮的长度H282mm小IOmm ;在2个轴肩之间的芯轴毛坯上，设有4个直径为OUOmm的通孔，相邻通孔的轴线相互垂直；
[0034]第二步:铸模的准备
[0035]叶轮铸型型腔由6个叶片砂芯组合及底箱、盖箱组成，底箱、盖箱采用40-70目水玻璃砂制型，叶片砂芯采用70-100目水玻璃砂制型；叶片砂芯按立铸方式根据叶片轴线分芯制型，底箱、盖箱、叶片砂芯制型后表面涂刷醇基石墨涂料并供干；醇基石墨涂料为长沙市天马铸造材料厂生广的铸铁用醇基石墨涂料，醇基石墨涂料的组要组分是石墨粉，在石墨粉中分别添加了占石墨粉质量4-6%的酚醛树脂、6-8%的钙基膨润土、0.2%的聚乙烯缩丁醛；
[0036]第三步:合箱
[0037]将第二步所得的6个叶片砂芯按芯轴毛坯上轴肩的轴径063mm围合成铸型型腔布置在底箱上，叶片砂芯四周用水玻璃砂围箱，采用二氧化碳硬化，使叶片砂芯形成一个整体；在叶片砂芯底部设置反雨淋式环形浇注系统；然后，将盖箱压盖在叶片砂芯上，完成合箱；
[0038]第四步:浇铸[0039]将芯轴毛坯加热至450_460°C，保温1.5h，然后，插入由叶片砂芯围合成的铸型型腔中，定位压实后，将熔化的HT200铸铁水通过反雨淋式环形浇注系统浇铸至铸型型腔中，冷却，得到叶轮闭风器的叶轮转子粗坯；制备的叶轮闭风器的叶轮转子粗坯经过860-880°C，保温2小时正火后空冷、机加工至设计尺寸、抛丸处理后，得到叶轮闭风器的叶轮转子，此时，芯轴尺寸为:0 55*508mm，轴肩高度D为5mm。
[0040]本实施例制备的叶轮闭风器的叶轮转子经实际运转测量，轴承与叶片外圆的同轴度在0.025mm以内，芯轴两端的端面跳动在0.03mm以内。
【权利要求】
1.一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，包括下述步骤: 第一步:芯轴预成型 根据设计的芯轴尺寸，按长度方向、直径方向单边各预留加工余量，加工芯轴毛坯，沿芯轴毛坯轴线方向的中间位置处，芯轴毛坯的直径较小，在芯轴毛坯上形成相对的2个轴肩，在2个轴肩之间的芯轴毛坯上，设有至少2个通孔，相邻通孔的轴线不平行； 第二步:铸模的准备 叶轮铸型型腔由N个叶片砂芯组合及底箱、盖箱组成，底箱、盖箱、叶片砂芯均采用水玻璃砂制型；叶片砂芯按立铸方式根据叶片轴线分芯制型，底箱、盖箱、叶片砂芯制型后表面涂刷醇基石墨涂料并供干； 第三步:合箱 将第二步所得的N个叶片砂芯按芯轴毛坯上轴肩的轴径围合成铸型型腔布置在底箱上，叶片砂芯四周用水玻璃砂围箱，采用二氧化碳硬化，使叶片砂芯形成一个整体；在叶片砂芯底部设置反雨淋式环形浇注系统；然后，将盖箱压盖在叶片砂芯上，完成合箱； 第四步:烧铸 将芯轴毛坯加热至430-480°C，保温1-1.5h，然后，插入由叶片砂芯围合成的铸型型腔中，定位压实后，将熔化的铸铁水通过反雨淋式环形浇注系统浇铸至铸型型腔中，冷却，得到叶轮闭风器的叶轮转子粗坯。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:制备的叶轮闭风器的叶轮转子粗坯经过860-880°C，保温1.5-2.5小时正火后空冷、机加工至设计尺寸、抛丸处理后，得到叶轮闭风器的叶轮转子。
3.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:芯轴毛还预留的加工余量为2-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:所述轴肩的高度d为3-8mm，轴肩之间的距离L比叶轮轴孔的长度H小8_12mm。
5.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:所述通孔的直径为
6.根据权利要求5所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:相邻通孔的轴线呈90°。
7.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:底箱、盖箱采用40-70目水玻璃砂制型，叶片砂芯采用70-100目水玻璃砂制型。
8.根据权利要求1所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:所述芯轴选用45钢或35钢；所述叶轮选用HT200铸铁铸造。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种叶轮闭风器的叶轮转子生产工艺，其特征在于:制备的叶轮闭风器的叶轮转子轴承与叶片外圆的同轴度在0.025_以内，芯轴两端的立而面跳动在0.03mm以内。
【文档编号】B22C9/28GK103611875SQ201310481589
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】邵支农 申请人:湘潭新力机械有限公司