[发明专利]一种混流式水轮机转轮整体铸造工艺

说明书

本发明涉及一种混流式水轮机转轮铸件，其技术特点为：使用3D打印方法制作转轮通流部分的整体砂芯；所述砂芯3D打印实体的叶片区预留防裂筋，砂型预留侧部吊装槽、顶部定位槽、双基定位芯头等；吊装及下芯过程，借助专有环形吊具及定位工装以保障定位精度。浸、刷涂料并烘干后与上冠上箱砂型、下环下箱砂型组合，再浇注钢液而制造出整体转轮。该整体铸造工艺与先铸后组焊的工艺相比具有周期短、精度高、质量好、成本优的特点。

技术领域

本发明属于铸造工艺领域，涉及一种混流式水轮机转轮整体铸造工艺，具体是一种砂型重力浇注方式(也可离心浇注方式)生产的混流式水轮机转轮铸件。

背景技术

鉴于中、小型混流式水轮机转轮制作周期长，尤其是铸造小叶片加工后中心缩松区裸露，修补困难，转轮运行过程中叶片磨损、汽蚀严重。而传统整铸转轮进出口尺寸偏差大，叶片型线误差大，转轮整体尺寸精度差，不能满足设计及使用要求。基于上述考虑，本发明依托3D打印技术在铸造领域的发展和应用开发出混流式水轮机转轮整体铸造新工艺，该产品具有周期短、精度高、质量好、成本优的特点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种质量好且金属利用率高、工序简单、精度高、成本低、生产周期短，能够一体成型的混流式水轮机转轮铸造方法。使用3D打印机打印转轮流道砂芯，转轮流道砂芯浸涂耐高温涂料并烘干，将该砂芯通过多级定位工装与上冠上箱砂型、下环下箱砂型组合后浇注钢液，钢液凝固冷却后，经落砂，清理，切割浇冒口，成为混流式水轮机转轮铸件毛坯。

为实现上述目的，本发明提供了一种混流式水轮机转轮整体铸造工艺，该铸造工艺包括以下步骤：

步骤一，设计三维模型：应用三维设计软件，设计出混流转轮流道芯三维模型，预留下侧部吊装槽、顶部定位槽、双基定位芯头等。

步骤二，3D打印转轮流道砂芯：将三维模型输入至3D打印机，打印树脂砂转轮流道砂芯。

步骤三，转轮流道砂芯刷涂料、烘干：砂芯刷水基或醇基锆英粉涂料，烘干温度100℃-300℃，烘干时间不低于3小时，烘干后放置时间不大于12小时；

步骤四，造型：对上冠上箱砂型和下环下箱砂型造型，采用水玻璃砂刮板造型或实样造型，或采用树脂砂实样造型等方式；造型后刷醇基锆英粉涂料或类似功能涂料，点燃并用火焰烘烤。

步骤五，合箱：转轮流道砂芯通过侧部吊装槽11、底部吊装板12及定位工装13与含底座的下环下箱砂型、含冒口的上冠上箱砂型组合；利用预留的侧部吊装槽将3D打印砂芯吊起，将砂芯、底部吊装板与定位工装装配后，吊起定位盘，利用顶部吊装槽、定位工装、双基定位芯头下芯，砂芯与上冠上箱砂型和下环下箱砂型组合，放压铁等以实现紧固。

步骤六，熔炼、浇注制造出整体转轮：按照合同要求的化学成分使用电炉冶炼钢液配合炉外精炼，满足出炉温度后进行浇注。

步骤七，落砂、清理：铸件保温至0-600℃，开箱、落砂；

步骤八，切割：切割铸件浇口、冒口以及飞边。

所述步骤二中转轮流道砂芯通过整体3D打印或分块3D打印再组合。

所述步骤二中3D打印转轮流道砂芯时，预留底部吊装板12、定位工装13、底部预留大、小双基定位芯头15，其拔模斜度为1:4～40，实现X、Y方向的2级限位；转轮流道砂芯顶部预留顶部定位槽16，满足与上冠上箱砂型的定位。

所述步骤二中分块3D打印时预留分块组合芯头18，所述分块组合芯头18的拔模斜度为1:4～40。

所述涂料为锆英粉或类似的耐高温涂料，需要刷2层，厚度均匀，总厚度控制在0.2～0.6mm。

所述步骤四中上冠上箱砂型和下环下箱砂型采用水玻璃砂刮板造型或树脂砂实样造型。