泵用新型高效叶轮的铸造工艺

间 ，方便 造 型工 操 作 。
图６ 叶 轮 砂 芯
来 许 多 不 便 。对 于 较 大 的铸 件 ，如 果 没 有 专 用 的
工 艺 装 备 ，砂 型 装 配 后 的翻 箱 就 显 得 十 分 困难 ， 容 易 造 成 落 砂 以及 砂 型 （ ）的 损 坏 形 成 其 它 铸 芯
造缺 陷。
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图 １ 叶 轮 结 构 及 尺 寸 收 稿 日期 ：２ ０ — １ １ 。 ０ ９ １— １ 作者简介 ：张秦 （ ９ ３ ），男，助理工程 师，主要从事铸造工艺 设计工作 。 １８ 一
２。第期 Ｉ ３ 。年 １ １ １
泵用 新型高效 肿轮的
素 ，可 减 少 由这 些 元 素 造 成 的铸 造 缺 陷 ：型 、 芯 隔板 ，然后通 过上部 叶片 空隙、上部砂 芯排 出，
１ 叶 轮 结 构 介 绍
叶 轮 是 泵 的 水 力 核 心 部 件 ， 其 质 量 的 好 坏 直 接 决 定 泵 的 系 统 性 能 。 叶 轮 大 多 壁 薄 ， 叶 片
２ 主要 生 产 设 备
５ ０ｋ 中 频 电磁 感 应 炉 ， 绞 笼式 混 砂 机 （ ０ ｇ ５ｔ 碾
有 ６ ２ｍｍ热 节 圆 ， 为 防 止 卷 气 、 缩 孔 的 产 生 ， 初 步 考 虑 采 用 底 注 式 浇 注 系 统 ，使 其 形 成 自底 向
８ｍｍ 的 隔 板 把 二 侧 的 叶 片 隔 开 。 其 基 本 尺 寸 为 ６ ０ｍｍ×２ ５ｍｍ， 出水 口流 道 高 ２ ７ ５ ５ｍｍ，零 件 质 量 ｌ ０ｋ ，铸 件 材 料 为Ｚ ６ ｒ ２ ４ ２ ｇ Ｇ０ Ｃ ｌ Ｎｉ ，流 道 内 铸件 表 面 粗 糙 度 要求 达 到尺 １ ． ｐ ２５ ｍ。
酚 醛 树 脂 砂 发 气 量 小 ， 可 以减 少 产 生 气 孔 类 缺 陷
如果将排 气通道放 置在 缺陷处 ，该部分不 易切割
打 磨 ； 再 有 凹坑 缺 陷 分 布 于 一 个 区 域 内 ， 没 有 固 定 的位 置 ，无 法 完 全 消 除 这 种缺 陷 。
的倾 向 ； 一 方 面 ， 扭 曲 叶 片 起 模 困 难 ，碱 性 酚 另
醛 树 脂 砂 在 硬 化 过 程 中有 一 个 比较 长 的可 起 模 时
４ ３ 水平造 型立式 浇注工 艺 的优 缺点 ．
改 进 方 案 ２ 做 立 浇 工 艺 解 决 了 叶 轮 传 统 铸 平 造 工 艺 的 两 大 缺 陷 。通 过 立 浇 ， 在 金 属 液 进 入 型 腔 过 程 中 消 除 了大 平 面 砂 芯 的 上 浮 变 形 ，保 证 了
４ ２ 传 统工 艺在浇 注特殊叶轮 时存在 的 问题 ．
图 ２ 示 的初 步 方 案 是 国 内 大 多 数 工 厂 铸 造 所 叶 轮 时所 采 用 的 工 艺 。对 于 普 通 的 双 吸 叶轮 ，这 样 的工 艺 可 确 保 铸 件 的质 量 要 求 ， 但 对 于 我 公 司 新 开 发 的 具 有 国 际 领 先 水 平 的 特 殊 叶 轮 ，传 统 工 艺 就 无 法 满 足 零 件 的 质 量 要 求 。原 因 如 下 ： 该 叶 轮 的 叶 片 砂 芯 加 上 平 面 芯 头 ， 直 径 达 ８ ０ｍｍ ， Ｏ 砂芯大 部分厚度 却只有２ ５ｍｍ，大 而 薄 的砂 芯 在 搬 运 、配 模 和 浇 注 过 程 中容 易 出现 下 沉 或 上 浮 ，
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（ Ｓ ｈ ｎ ｈ ｉ ｕ ．Ｌｄ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ５ Ｃ ｉ ） Ｋ ＢＳ ａ ｇ ａ Ｐ ｍｐＣｏ， ｔ．Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈｎ ａ
阻 流截 面 设 计 法 计 算 得Ａ阻 ２ ｍ ＝ ０ｃ 。考 虑 到 叶 轮 中 间 有 厚 ８ｍｍ大 平 面 隔 板 ，且 流 道 高２ ５ｍｍ， 为 防 止 抬 芯及 砂 芯 变 形 ， 故在 隔板 处 放 置 芯 撑 。 图２ 为 初 步方 案 浇 注 系 统 示 意 图 。
方 面 芯 骨 过 于 粗 大 ，造 成 制 芯 和 清 砂 时 去 芯骨 困 难 ； 另 一 方 面 ，增 加 黏 结 剂 的 加 入 量 ， 同 时 也 会
模 较 易 控 制 ， 在 适 当 增 加 树 脂 加 入 量 的前 提 下 ， 较 适 合 于 用 来制 作 不 锈 钢 叶轮 的 叶 片砂 芯 。 ３ ）平 做 立 式 浇 注 工 艺 有 利 于 排 除 型 腔 内的空 气 和 树 脂 砂 析 出 的气 体 ，有 利 于 消 除 特 殊 叶 轮 的
砂 在 浇 注 初 期 有 一 定 的 热 塑 性 ， 可 减 少 不 锈 钢 铸 件 的热 裂 倾 向 ［ ；发 气 量 小 ，减 少气 孔 缺 陷 出现 １ ］ 的 倾 向 ；起 模 时 间 较 易 控 制 ，特 别 是 砂 型 （ ） 芯
复 原 性 较 好 。 碱 性 酚 醛 树 脂 自硬 砂 缺 点 是 强 度 低 ，为 了达 到 规 定 的 强 度 ，树 脂 的 加 入 量 较 多 ， 成本 较 高 。
５ 结 论
１ ）对 于大 平面 特 殊 叶轮 （ 径 和 出水 口 比达 直
到一 定 程 度 ） ，采 用 传 统 的 工 艺 方 法 很难 保 证铸 件 的几 何 尺 寸 和 满 足铸 件 的质 量 要 求 。 ２）碱 性 酚 醛 树 脂 砂 发 气 量 低 ，热 塑 性好 ，起
使 叶 轮 的几 何 尺 寸 达 不 到 规 定 要 求 。 为 了提 高 砂 芯 的刚 度 ， 通 常 采 取 预 置 芯骨 和 增 加 黏 结 剂 的 加 入 量 等 措 施 ，但 是 砂 芯 刚度 的 提 高 毕 竟 有 限 ， 一
制 型砂 ）ｌ０ｋ 半 自动 混 砂 机 （ ，０ ｇ 碾制 芯砂 ） 。
扭 曲 （ 模 难 度 较 高 ） 结 构 复 杂 ， 尺 寸 精 度 及 起 ， 表 面 粗 糙 度 要 求 高 。 本 文 所 介 绍 的 叶轮 结 构 如 图
１ 示 ， 该 叶 轮 为 双 吸 式 叶 轮 ，与 普 通 双 吸 式 叶 所
随 着 浇 注 的进 一 步 深 入 ，上 部 砂 芯 同样 会 产 生 大 量 的气 体 。 当 叶 轮 浇 注 完 毕 后 ， 由于 中 间 隔 板 把
下 部 砂 芯 上 侧 的 排 气 通 道 完 全 封 闭 ， 同 时 大 而 薄
的 板 状 类 砂 芯 又 不 利 于 气 体 从侧 芯 头 排 出 ，使 产
上 的 充 型 过 程 ； 为 了使 轴 孔 热 节 处 获 得 有 效 的 补
缩 ，将 ９ ２ ｍｍ轴 孔 不 完 全 铸 出 ， 增 大 冒 口处 的 热 节 圆直 径 至 １ ５ｍｍ， 以保 证 Ｍｒ ． 。浇 注 ０ ≥１ ２ 系 统 采 用 半 封 闭式 ，浇 注 系 统 各 单 元 截 面 积 按 照
气孔类缺陷பைடு நூலகம்
参考文献 ：
提 高砂 芯 的发 气 量 ，容 易 使铸 件 出现 气 孔 缺 陷 。 普 通 双 吸 叶 轮 二 侧 叶 片 上 下 对 齐 ，叶 轮 浇 注 和 排 气 较 通 畅 ，而 该 叶 轮 叶 片 交 叉 ， 中 间 有 ８ｍｍ
轮 最 大 的 差 别 是 二 侧 吸 入 室 叶 片 交 错 ， 中 间用 厚
３ 铸 造 工 艺 参 数 及 浇 注 系 统 的 设 计
采 用 树 脂 白硬 砂 无 箱 造 型 工 艺 ，一 箱 一 件 。
由于 该 叶 轮 直 径 较 大 ， 结 构 复 杂 ， 且 叶 轮 轴 孔 处
叶 轮 的几 何 尺 寸 符 合 图纸 要 求 ；而 且 在 整 个 浇 注 过 程 中 ， 液 体 金 属 始 终 从 叶 轮 下 部 引 入 ，浇 注 平 稳 ，有 利 于 型 腔 内 气 体 的排 出 ， 同 时 也 有 利 于 浇 注 过 程 砂 芯 中产 生 的气 体 向外 排 出 。 平 做 立 浇 造 型 方 法 的 缺 点 是 给 造 型 工 操 作 带
生 的气 体 无 法 正 常 排 放 而 进 入 中 间 隔 板 ， 最 终 在 中 间隔 板 上 形 成 圆形 凹坑 缺 陷 。 改进 方 案 １ 能 解 决 气 孔 凹 坑 缺 陷 的原 因 是 ： 不
通 过 综 合 比 较 ，最 终 选 用 碱 性 酚 醛 树 脂 砂 制 作 叶轮 叶片 砂 芯 （ 图 ６） 见 。一 方 面 是 考 虑 了碱 性
生技 ＿ 产７ 。
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—一 Ｉ
泵 用新 型 高效 叶轮 的铸 造 工 艺
张 秦 ，张金光，麦 继 良，李建国 （ 上海凯士 比泵有限公司 ，上海 ２ ０ ４ ） ０２５
摘要 ：介绍 了新型不锈钢叶轮 的结构特点 ，通过对砂 型铸造 叶轮 工艺方案 的改进设计 ，系统分 析 了凹坑类气孔缺 陷产 生的原 因。工艺试验结果表明 ，采用碱性酚 醛树脂砂制 芯和平做立 浇工 艺等 方 法 ，可 消 除 由于排 气 不 畅使 叶 轮 产 生 的 凹坑 类 气孔 缺 陷。 关键词：叶轮 ；铸造工艺；凹坑缺 陷；平做 立浇；碱性酚醛树 脂砂 中 图分 类号 ：Ｔ ２ ４． Ｇ ４ ２ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ： １７ － ３ ０ （ ０ ０ １０ ３ — ３ ６ ３ ３ ２ ２ １ ）０ — ０ １ ０