螺旋桨加工

力，如图12-1所示。
当螺旋桨正车旋转时，桨叶先与 水接触的一边称为导边，另一边
图12-1 螺旋桨的形状 1- 随边； 2-导边
称为随边。
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螺旋桨的结构有两种类型：一种是桨叶和桨毂铸成一体的，如图 12-2a)所示。其结构简单，桨毂直径较小，重量较轻，效率较高 ；另一种是桨叶与桨毂制成可拆式或称组合式，如图12-2b)所示 ，因其桨毂直径较大，故螺旋桨效率较低，其优点是修理方便。 由船尾向船首看所见的桨叶面称为叶面，即螺旋桨正车旋转时推 水的一面；另一面为叶背，即与船的前进方向相同的一面。
底铸法的优点是铸件成品率高，质量较好。其缺点是浇
铸系统比较复杂。
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2) 顶铸法
顶铸法是将金属液自冒口上方直接注入铸型模腔。这种 方法的优点是铸型简单，没有浇铸系统；冒口温度较高 ，铸件能得到充分补缩；金属液浇注完毕时，铸型各处 金属液的温度分布比较合理，具有方向性冷凝的条件。
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图12-2 螺旋桨的结构 1-叶面； 2-叶背
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12.2 螺旋桨的材料和毛坯
12.2.1 螺旋桨材料
螺旋桨是受力较大，并在较恶劣条件下工作的零件。因此，对制 造螺旋桨的材料应具有较高的强度、塑性及冲击韧性；良好的抗 腐蚀性和抗剥蚀性能；以及良好的铸造工艺性和机械加工性能。 船用螺旋桨常用材料主要是金属材料，如锰黄铜、铝青铜、铸铁 、钢等。此外也有采用塑料，如尼龙、玻璃钢等。 1. 锰黄铜 锰黄铜是以Cu-Zn为主体组成的多元合金，根据使用要求可添加 Mn、Fe、A1、Sn、Ni等金属元素，以改变其性能。属于这类材料 的有锰铁黄铜（ZCuZn40Mn3Fe1）、高铝锰铁黄铜；此外还有镍
国的ASTMC95700牌号的铝青铜、镍铝青铜等。 铝青铜合金除具有锰黄铜的优点外，还具有疲劳强度高、抗空泡 剥蚀性能良好的特点，因此多用于制造大型、高速海船（尤其是 舰船）的螺旋浆。 其缺点是熔炼浇铸技术要求较高，对于大型铸件应防止粗大的 γ2―相析出而引起合金缓冷脆化问题，尤其是Sn铝青铜更应注意 这个弊病，应严格控制Sn的含量。
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3. 铸铁
铸铁螺旋桨成本低廉、铸造容易、材料来源丰富。但缺点是强度 低、质脆，易折断，且易被海水腐蚀，使用寿命短。为了保证一
定的强度，往往将桨叶制成比铜合金螺旋桨厚30%~35%，这样使
螺旋桨的效率降低。所以这种材料的螺旋桨常用在主机功率小、 航速低的小型内河船舶上。属于这种材料有HT200、HT250等。
锰铁黄铜等。由于锰黄铜的使用性能较好，目前世界各国用这种
材料制造螺旋桨的最多。但抗空泡剥蚀性能差，不适于制造高速 船舶螺旋桨。
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2. 铝青铜
铝青铜是以Cu-Al为主体的多元合金，其添加金属元素有Mn、Fe
、Ni等。 属于这类材料的有：
高锰铝青铜（ZCuAl8Mnl3Fe3Ni2），相同于英国的BSCMAl和美
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5. 塑料的应用
塑料螺旋桨的材料主要是尼龙（如尼龙6、尼龙610及尼 龙1010等）和玻璃钢。 玻璃钢是以合成树脂（如环氧树脂等）为粘合剂，以玻 璃纤维或织物为增强材料（如无碱无捻粗纱方格玻璃布
等）相粘合而成的一种材料。
塑料螺旋桨的优点是重量轻，约为同样铜质螺旋桨重量 的1/5~1/3，振动和声响小，冲击韧性好，抗腐蚀和抗空 泡剥蚀性能好，制造工艺简单、造价较低。 缺点是强度和刚度较低，易老化，在载荷长期作用下有 蠕变现象。此外，在浅水砂底航道中使用时易磨损。
4．铸钢
铸钢螺旋桨的强度和冲击韧性均比铸铁好，应用范围也比铸铁螺 旋桨广，但铸造时技术条件要求较高，变形较难控制，成形后表
面加工又比较困难，故成本较高。同时，铸钢螺旋桨的抗腐蚀性
能比铸铁差，海水不仅腐蚀桨叶表面而且常腐蚀到叶片深处成多 孔，使表面凸凹不平，缩短使用寿命。因此，这种桨多用作备件 或内河船舶上。属于这种材料的有ZG200–400、ZG230–450。
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2. 螺旋桨的浇铸
螺旋桨常用的浇铸方法有两种：顶铸法和底铸法。
1) 底铸法 底铸法是广泛应用的一种浇铸方法，此法是在模腔的最 低点即桨毂尾端浇入金属液的，然后慢慢上升而充满整 个铸型。为了保证铸件的补缩，应使冒口部分金属液能 有高温。除在冒口设置保温层外，还可在浇铸过程中， 当金属液上升至冒口根部以上时，将金属液改由冒口注 入，以便使冒口起充分的补缩作用。
(Section 12)
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刘正林
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第12章 螺旋桨制造
(Propeller Manufacturing)
重点：材料和毛坯 、螺旋桨加工 、螺旋桨成品检验 难点：毛坯制作与螺旋桨机械加工
§12.1 概述
螺旋桨由桨毂和桨叶两部分组 成。桨毂与螺旋桨轴相连接，桨 叶固定在桨毂外壳上用以产生推
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12.2.2 螺旋桨毛坯制造 1. 螺旋桨铸模的造型 1) 整体盖箱法 这种造型方法较简单，桨叶片夹角控制较 好，但原材料耗用较多且不易烘干。用于直径小于4m的
中、小型螺旋桨。
2) 托板造型法 这种造型方法较复杂，叶片夹角缝容易控 制，节约造型材料，但需要配套专用托板和盖板，适用于 直径大于4m的大型螺旋桨。 3) 组芯造型法 这种造型的螺距叶厚用实样模控制，尺寸 精确，但桨叶片夹角不易控制，适用于批量生产的中、小 型螺旋桨。
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螺旋桨铸模的造型过程大致是：先用刮板和按要求预制
好的螺距板刮制螺旋面形成下砂模，并在下砂模面上放 置桨叶切面样板制成桨叶模型，然后做出上砂模，烘干 砂模后便可进行浇铸。这就是螺旋桨铸模常用的刮板造 型。
对于大型螺旋桨的铸模，还有采用螺距规造型的方法。
这种方法的特点是：不必使用螺距三角板、造型刮板及 螺距补砂等工具，仅用螺距规测量螺距的方法就可以直 接造型，制作出螺旋桨的螺旋面来，此法可省去大量造 型工具，简化造型工艺过程，缩短造型时间，同时还可 以减轻工人的劳动强度。