[发明专利]一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金材料加工技术，特别是一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法。

背景技术

随着离心泵现在向高转速化方向的发展，叶轮的转速和扬程必须提高，叶轮转速快运转因离心力而产生的应力也随之提高，当转速超过一定数值后，叶轮就会破坏。为了扩大叶轮流道有效过流表面，希望叶片越薄越好，但是叶片太薄，在铸造工艺上有一定困难。为了获得转速快、扬程高的叶轮，必须提高钛合金叶轮的铸造精度。此方法主要就是提高叶轮的铸造精度。

该发明的钛合金叶轮精密铸件的制造方法为：《分叶合型法》工艺设计-《分叶合型法》模具制作—模具刷浆-模具检测-模具除气-模具组型-浇注铸件-铸件检测。该发明可以在同等制造成本下，提高钛合金叶轮铸件的制造精度达到CT8级，满足钛合金叶轮的现代转速快、扬程高设计性能。

目前，此种钛合金叶轮铸件一般的制造方法为：《整体式》工艺设计-《整体式》模具制作—模具检测-模具除气-模具组型-浇注铸件-铸件检测。此种制造方法制作的叶轮模具型芯加工困难，叶片模具内腔不能检测，浇注出的铸件精度严重超差，叶片等分不均匀，后期多次修整，仍然无法满足设计性能，导致叶轮扬程低，寿命短。

针对上述制造方法的缺陷，本发明的钛合金叶轮精密铸件的制造方法为分体合型，可以在同等制作成本下提高钛合金叶轮铸件的制造精度达到CT8级。该发明探索出了转速快、扬程高钛合金叶轮精密铸件的制造方法，为精铸钛合金叶轮在转速快、扬程高现代工业的应用探索出了新的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法，满足工程设计对转速快、扬程高叶轮铸件的精度要求，为转速快、扬程高叶轮铸件的制造提供了一种经济可靠的制造方法。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种钛合金叶轮精密铸件的制造方法，采用分叶合型法进行铸件制造，包括模具设计、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓、修整、刷浆、检测模具、单叶分体合型、除气、组型、浇注、清芯、检测铸件，具体过程为：

（1）、模具设计：设置叶轮模具收缩余量为0.7%~1.5%；叶轮模具的结构分为上型、下型、型芯、定位台阶销，上型和下型设置定位止口防止模具错型，型芯设置在叶轮模具的上型、下型中间；型芯上设置有单体叶片分型线、和穿丝固定槽；将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔；将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型；

本专利为了便于型芯模具的加工和检测，将型芯模具设计为开放的单个叶片模具，并且在型芯的中间设计分割工艺台阶孔，可以使用钢锯分割型芯模具；为了解决叶片模具等分不均匀问题，将分割后的若干个叶片模具按圆周次序编号顺序配合加工、合型，降低了分割误差造成的叶片模具等分不均匀难题；

（2）、采用数控机床加工叶轮模具曲面轮廓：叶轮模具按分度线和等高线划叶片型芯的理论分型线，沿分型线剖开叶片模具型芯，按叶轮叶片的数量分为若干个单体叶片模具，并且对叶片模具进行顺次圆周编号，其中型芯的两端按角度等分，逼近内腔轮廓部位沿叶片的旋向剖开，然后按型芯图纸顺次配合加工每个单体叶片模具；

（3）、修整：修整处理使得模具的尺寸符合模具图纸设计要求；

（4）、刷浆：采用耐火材料涂层刷在模具的内腔表面，使得模具的内腔表面光洁度达到6.3μm以上；

（5）、检测模具：型芯检测时将定位销装配在型芯的工艺台阶孔上，把顺次编号的两个叶片模具以定位台阶销为轴心组合起来，逐个检测叶片内腔尺寸，使其符合设计要求；这样就解决了叶片模具内腔不能检测技术难点；

（6）、单叶分体合型：将型芯的单个分体叶片以定位销为轴心，按照编号顺次组合成一个型芯部件，并且对装配的缝隙进行修补；

（7）、除气：真空高温焙烧的方法去除石墨模具中的水汽；

（8）、组型：将叶轮除气后的石墨模具的上型、下型、型芯进行装配，再用螺栓和压板紧固定；

（9）、浇注：将符合规格的固态钛锭在真空状态下加热成高温液态，然后浇注进叶轮石墨模具中，保温冷却至100℃以下方可出炉；

（10）、清芯：将叶轮模具去除，即叶轮铸件脱模过程；

（11）、检测铸件：按照技术要求检测浇注出的叶轮铸件尺寸是否合格，铸件尺寸应符合GB/T6414-1999 CT8标准。

单叶合型要求合型后模具型芯的精度达到CT7级精度。