專利名稱：一種鋁合金葉輪離心鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金葉輪鑄造方法。
背景技術：
泵是一種應用范圍極廣的通用機械，廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、煤炭、環保、造船、食品、醫藥、城建、交通運輸、民用和農田水利等國民經濟的各個領域。葉輪作為泵的核心部件對整個設備的綜合性能起著舉足輕重的作用，葉輪由前蓋板、后蓋板和葉片組成，蓋板屬于回轉體，葉片通常是復雜的空間曲面體。隨著生產、生活和科技水平的不斷提高，要求葉輪具有良好的綜合性能。葉輪的性能不僅與設計水平有關，更與制造水平密切相關。葉輪鑄件組織要求致密，葉輪鑄件性能、內部質量和表面質量要求高，葉輪結構特點為 葉輪根部較厚大，而葉片比較薄。目前，國內在葉輪的生產制造過程中，主要采用鑄造方法和機械加工方法。鑄造方包括砂型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造三大類。采用普通砂型鑄造工藝生產鋁合金葉輪，鑄造工藝復雜，需要合理復雜的澆注系統、冒口及大量芯片和芯子，鑄件容易存在缺陷，表面質量差；而且鑄件組織粗大，性能較差；采用反重力精密鑄造方法生產鋁合金葉輪，在真空和壓力作用下，生產葉輪質量比較高，但需要專門的鑄造設備，而且設備投資大，生產葉輪的成本高；采用壓力鑄造，金屬液在壓力下凝固具有比較致密的組織，但是需要專門的壓力設備以及復雜的模具工裝，投資比較大。綜上，采用現有的鑄造方法存在生產成本高以及鑄件表面質量差、尺寸精度低的問題。

發明內容
本發明為解決現有的鑄造方法存在生產成本高以及鑄件表面質量差、尺寸精度低的問題，進而提出一種鋁合金葉輪離心鑄造方法。本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是本發明的鋁合金葉輪離心鑄造方法是按照以下步驟實現的步驟一、制備葉輪蠟模根據葉輪的形狀、尺寸制備葉輪蠟模，然后對葉輪蠟模進行掛砂、脫蠟后得到葉輪型殼；步驟二、蠟模預熱將步驟一中得到的葉輪型殼放入電阻爐中預熱，預熱溫度為 400 500°C，預熱時間為2 4小時；步驟三、工具處理將鑄造熔煉中與鋁液接觸的工具表面刷涂水基涂料，上述水基涂料為氧化鋅、滑石粉和水玻璃溶液，然后將上述工具放入電阻爐中烘干，烘干溫度為 300 400°C，烘干時間為2 4小時；步驟四、采用A17Si鋁錠、Α1-5 中間合金、純Mg、Al-IOSr變質劑和精煉劑熔煉 ZLl 14A鋁合金步驟四一、熔煉A17Si鋁錠將石墨坩堝放入電阻爐中，先將電阻爐升溫至400 650°C，保溫時間30分鐘，然后將A17Si鋁錠加入到石墨坩堝內，再將電阻爐升溫至700°C ；步驟四二、加入Al_5Ti中間合金熔煉待A17Si鋁錠全部溶化后將電阻爐升溫至 730°C，將Al-5Ti中間合金加入到石墨坩堝內，保溫時間20 30分鐘，然后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 3分鐘，再將電阻爐降溫至700 720V ；步驟四三、加入純Mg塊熔煉降溫后將純Mg塊加入到石墨坩堝內，將石墨坩堝內的熔液攪拌I 2分鐘，再將電阻爐升溫至720 740V ；步驟四四、加入Al-IOSr中間合金熔煉JfAl-IOSr中間合金加入到石墨坩堝內， 最后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 5分鐘后加入精煉劑除氣精煉，靜置15 30分鐘，扒渣；步驟五、離心澆鑄將步驟二中預熱后的葉輪型殼固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，控制離心鑄造機的轉速為500 1500r/min，然后將步驟四中熔煉得到的合金熔液澆注入旋轉的葉輪型殼內，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為3 15分鐘，最后脫模、清理鑄件。本發明的有益效果是本發明的鋁合金葉輪離心鑄造方法結合精密鑄造和離心鑄造技術特點，在離心鑄造時，液體金屬是在離心力作用下充填鑄型并進行凝固的，由于離心力作用，離心鑄造工藝可提高金屬充填鑄型的能力，由于離心力的作用，改善了補縮條件，氣體和非金屬夾雜也易于自液體金屬中排出，與現有的葉輪鑄造方法相比，離心鑄件的組織較致密，機械性能較高，本發明的鋁合金葉輪離心鑄造方法采用精密鑄造型殼可以保證葉輪尺寸精度和葉輪表面質量，而且不需要冒口，增加金屬收得率，降低生產成本；本發明的葉輪離心鑄造方法采用精密型殼，可使鑄件表面質量好、尺寸精度高。


圖I是本發明的實施例一得到的葉輪的宏觀立體圖，圖2是本發明的實施例一得到的葉輪的微觀組織圖，圖3是本發明的實施例二得到的葉輪的宏觀立體圖，圖4是本發明的實施例二得到的葉輪的微觀組織圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法是按照以下步驟實現的步驟一、制備葉輪蠟模根據葉輪的形狀、尺寸制備葉輪蠟模，然后對葉輪蠟模進行掛砂、脫蠟后得到葉輪型殼；步驟二、蠟模預熱將步驟一中得到的葉輪型殼放入電阻爐中預熱，預熱溫度為 400 500°C，預熱時間為2 4小時；步驟三、工具處理將鑄造熔煉中與鋁液接觸的工具表面刷涂水基涂料，上述水基涂料為氧化鋅、滑石粉和水玻璃溶液，然后將上述工具放入電阻爐中烘干，烘干溫度為 300 400°C，烘干時間為2 4小時；步驟四、采用A17Si鋁錠、A1-5T1中間合金、純Mg、Al-IOSr變質劑和精煉劑熔煉 ZLl 14A鋁合金
步驟四一、熔煉A17Si鋁錠將石墨坩堝放入電阻爐中，先將電阻爐升溫至400 650°C，保溫時間30分鐘，然后將A17Si鋁錠加入到石墨坩堝內，再將電阻爐升溫至700°C ；步驟四二、加入Α1-5Τ 中間合金熔煉待A17Si鋁錠全部溶化后將電阻爐升溫至 730°C，將Α1-5 中間合金加入到石墨坩堝內，保溫時間20 30分鐘，然后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 3分鐘，再將電阻爐降溫至700 720V ；步驟四三、加入純Mg塊熔煉降溫后將純Mg塊加入到石墨坩堝內，將石墨坩堝內的熔液攪拌I 2分鐘，再將電阻爐升溫至720 740V ；步驟四四、加入Al-IOSr中間合金熔煉JfAl-IOSr中間合金加入到石墨坩堝內， 最后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 5分鐘后加入精煉劑除氣精煉，靜置15 30分鐘，扒渣；步驟五、離心澆鑄將步驟二中預熱后的葉輪型殼固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，控制離心鑄造機的轉速為500 1500r/min，然后將步驟四中熔煉得到的合金熔液澆注入旋轉的葉輪型殼內，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為3 15分鐘，最后脫模、清理鑄件。步驟四四中所述精煉劑的廠家為中山華鈺有色冶金材料有限公司。
具體實施方式
二本實施方式步驟二中預熱溫度為450°C。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式步驟二中預熱時間為2 4小時。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式步驟三中烘干溫度為350°C。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
五本實施方式步驟三中烘干時間為2 4小時。其它與具體實施方式
一、二或四相同。
具體實施方式
六本實施方式步驟四一中先將電阻爐升溫至550°C。其它與具體實施方式
五相同。實施例一采用A17Si鋁錠、Α1-5Τ 中間合金、純Mg、Al-IOSr變質劑和精煉劑原料熔煉 ZL114A鋁合金，采用電阻爐和石墨坩堝進行熔煉；將葉輪型殼放入電阻爐中預熱，預熱溫度為450°C，預熱時間為3小時；將鑄造熔煉中與鋁液接觸的工具表面刷涂水基涂料，上述水基涂料為氧化鋅、滑石粉和水玻璃溶液，然后將上述工具放入電阻爐中烘干，烘干溫度為 400°C，烘干時間為2小時；熔煉過程將石墨坩堝放入電阻爐中，先將電阻爐升溫至550°C，保溫時間30分鐘，然后將A17Si鋁錠加入到石墨坩堝內，再將電阻爐升溫至700°C ；待A17Si鋁錠全部溶化后將電阻爐升溫至730°C，將Al_5Ti中間合金加入到石墨坩堝內，保溫時間20分鐘，然后將石墨坩堝內的熔液攪拌3分鐘，再將電阻爐降溫至700°C ； 降溫后將純Mg塊加入到石墨坩堝內，將石墨坩堝內的熔液攪拌2分鐘，再將電阻爐升溫至 730 0C ;進行精煉，靜置15min，扒渣；離心鑄造過程將葉輪型殼固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，控制離心鑄造機的轉速為800r/min，然后將步驟四中熔煉得到的合金熔液澆注入旋轉的葉輪型殼內，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為10分鐘，最后脫模、清理鑄件；制備的鋁合金葉輪組織致密，力學性能良好，表面質量高，尺寸精度高。葉輪的宏觀形貌如圖I所示、微觀組織如圖2所示。實施例二 采用A17Si鋁錠、A1-5T1中間合金、純Mg、Al-IOSr變質劑和精煉劑原料熔煉 ZL114A鋁合金，采用電阻爐和石墨坩堝進行熔煉；將葉輪型殼放入電阻爐中預熱，預熱溫度為500°C，預熱時間為4小時；將鑄造熔煉中與鋁液接觸的工具表面刷涂水基涂料，上述水基涂料為氧化鋅、滑石粉和水玻璃溶液，然后將上述工具放入電阻爐中烘干，烘干溫度為 300°C，烘干時間為3小時；熔煉過程將石墨坩堝放入電阻爐中，先將電阻爐升溫至600°C，保溫時間30分鐘，然后將A17Si鋁錠加入到石墨坩堝內，再將電阻爐升溫至700°C ；待A17Si鋁錠全部溶化后將電阻爐升溫至730°C，將Al_5Ti中間合金加入到石墨坩堝內，保溫時間20分鐘，然后將石墨坩堝內的熔液攪拌3分鐘，再將電阻爐降溫至710°C; 降溫后將純Mg塊加入到石墨坩堝內，將石墨坩堝內的熔液攪拌2分鐘，再將電阻爐升溫至 740 0C ;進行精煉，靜置30min，扒渣；離心鑄造過程將葉輪型殼固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，控制離心鑄造機的轉速為 1200r/min，然后將步驟四中熔煉得到的合金熔液澆注入旋轉的葉輪型殼內，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為3分鐘，最后脫模、清理鑄件；制備的鋁合金葉輪組織致密，力學性能良好，表面質量高，尺寸精度高。葉輪的宏觀形貌如圖3所示、微觀組織如圖4所示。
權利要求
1.一種鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于所述鋁合金葉輪離心鑄造方法是按照以下步驟實現的步驟一、制備葉輪蠟模根據葉輪的形狀、尺寸制備葉輪蠟模，然后對葉輪蠟模進行掛砂、脫蠟后得到葉輪型殼；步驟二、蠟模預熱將步驟一中得到的葉輪型殼放入電阻爐中預熱，預熱溫度為400 500°C，預熱時間為2 4小時；步驟三、工具處理將鑄造熔煉中與鋁液接觸的工具表面刷涂水基涂料，上述水基涂料為氧化鋅、滑石粉和水玻璃溶液，然后將上述工具放入電阻爐中烘干，烘干溫度為300 400°C，烘干時間為2 4小時；步驟四、采用A17Si鋁錠、Al-5Ti中間合金、純Mg、Al-IOSr變質劑和精煉劑熔煉 ZLl 14A鋁合金步驟四一、熔煉A17Si鋁錠將石墨坩堝放入電阻爐中，先將電阻爐升溫至400 650°C，保溫時間30分鐘，然后將A17Si鋁錠加入到石墨坩堝內，再將電阻爐升溫至700°C ； 步驟四二、加入Al-5Ti中間合金熔煉待A17Si鋁錠全部溶化后將電阻爐升溫至 730°C，將Α1-5 中間合金加入到石墨坩堝內，保溫時間20 30分鐘，然后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 3分鐘，再將電阻爐降溫至700 720V ；步驟四三、加入純Mg塊熔煉降溫后將純Mg塊加入到石墨坩堝內，將石墨坩堝內的熔液攪拌I 2分鐘，再將電阻爐升溫至720 740V ；步驟四四、加入Al-IOSr中間合金熔煉JfAl-IOSr中間合金加入到石墨坩堝內，最后將石墨坩堝內的熔液攪拌I 5分鐘后加入精煉劑除氣精煉，靜置15 30分鐘，扒渣； 步驟五、離心澆鑄將步驟二中預熱后的葉輪型殼固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，控制離心鑄造機的轉速為500 1500r/min，然后將步驟四中熔煉得到的合金熔液澆注入旋轉的葉輪型殼內，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為3 15分鐘，最后脫模、清理鑄件。
2.根據權利要求I所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于步驟二中預熱溫度為 450 0C ο
3.根據權利要求時間為2 4小時。
4.根據權利要求為 350 0C ο
5.根據權利要求干時間為2 4小時。
6.根據權利要求阻爐升溫至550°C。I或2所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于步驟二中預熱 3所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于步驟三中烘干溫度 1、2或4所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于步驟三中烘 5所述的鋁合金葉輪離心鑄造方法，其特征在于步驟四一中先將電
全文摘要
一種鋁合金葉輪離心鑄造方法，它涉及一種鋁合金葉輪鑄造方法。本發明為解決現有的鑄造方法存在生產成本高以及鑄件表面質量差、尺寸精度低的問題。步驟一、制備葉輪蠟模；步驟二、蠟模預熱；步驟三、工具處理；步驟四、對葉輪選用的合金進行熔煉步驟四一、熔煉Al7Si鋁錠；步驟四二、加入Al-5Ti中間合金熔煉；步驟四三、加入純Mg塊熔煉；步驟四四、加入Al-10Sr中間合金熔煉將Al-10Sr中間合金加入到石墨坩堝內，最后將石墨坩堝內的熔液攪拌1～5分鐘后進行除氣精煉；步驟五、離心澆鑄，使上述合金熔液在離心力的作用下充型、凝固，凝固時間為3～15分鐘，最后脫模、清理鑄件。本發明的鑄造方法用于生產葉輪。
文檔編號B22C9/04GK102581249SQ201210074370
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者馮義成, 姜文勇, 王麗萍, 郭二軍 申請人:哈爾濱理工大學