阅读说明：本技术 一种叶片的铸造方法 (A kind of casting method of blade ) 是由 李昆 李永新 冯周荣 马文治 苏志东 张生存 于 2019-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于铸造技术领域,特别涉及一种叶片的铸造方法,包括以下步骤：采用叶片的出水边朝上、进水边朝下的竖直放置方式,将若干件同尺寸类型的叶片旋转排列为一圈进行铸造工艺设计；然后通过模拟软件根据铸造工艺设计模拟出整体砂型；最后采用3D打印制作整体砂型。采用本发明提供的叶片的铸造方法,有效提高了冒口利用率,是现有技术中的出品率34％提高至39％,可节约约5t的钢合金钢水,且在满足铸件复杂的结构以及铸造所需的强度的同时,减少了芯盒制作等步骤,缩短了铸造周期,显著地提高了叶片的生产效率,减少工人的工作量。(The invention belongs to casting technology fields, in particular to a kind of casting method of blade, the following steps are included: using blade outlet edge upward, water inlet side vertical modes of emplacement directed downwardly, by several blades with Dimension Types be rotatably arranged for one circle carry out casting Technology Design；Then whole sand mold is simulated according to casting Technology Design by simulation softward；Whole sand mold is finally made using 3D printing.Using the casting method of blade provided by the invention, effectively increase riser utilization rate, it is that yield rate 34% in the prior art is improved to 39%, the steel alloy molten steel of about 5t can be saved, and while the intensity needed for the structure that meets casting complexity and casting, reduces core box production, shorten casting cycle, the production efficiency for improving blade significantly reduces the workload of worker.)

一种叶片的铸造方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种叶片的铸造方法。

背景技术

水轮机叶片结构包括进水边、出水边、上冠面、下环面，将叶片水平放置，其整体尺寸长、高度低、壁厚比较均匀，现有技术的铸造工艺设计方法中，在下环面设置明冒口进行补缩，并设置多个补贴优化补缩梯度，采用芯盒制作砂芯，将砂芯排列组合的方法成型。现有技术采用的铸造方法出品率低，占用空间大，且砂铁比较高，严重浪费树脂砂，成本难以控制；且在制造砂芯周期方面存在弊端，使用芯盒制作砂芯时间长，由于砂芯数量较多，导致铸造周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶片的铸造方法，将多件同尺寸类型的叶片旋转排列，并改变现有技术中叶片的铸造方向，且使用3D打印技术进行砂芯制作，以克服现有技术中的不足。

本发明的目的是这样实现的：

一种叶片的铸造方法，包括以下步骤：

步骤S1，采用叶片的出水边朝上、进水边朝下的竖直放置方式，将若干件同尺寸类型的叶片旋转排列为一圈进行铸造工艺设计。

步骤S2，采用3D打印制作整体砂型。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中旋转排列的叶片的数量为12～20件；低于该范围会导致砂铁比高，树脂砂浪费严重；高于该范围将会出现铸件吃砂量不足，存在窜钢的隐患。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中铸造工艺设计包括：在相邻叶片的出水边之间放置明冒口，有效提高了冒口利用率；所述明冒口下方设置冒口补贴。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中铸造工艺设计时需保证相邻两件叶片之间最小吃砂量为150mm。

作为本发明进一步的方案：所述冒口补贴设置在相邻两叶片的出水边上，且沿叶片延伸。

作为本发明进一步的方案：所述冒口补贴沿叶片延伸的补缩距离为铸件模数的4倍。

作为本发明进一步的方案：所述冒口补贴沿叶片延伸的厚度采用滚圆法设计，通过滚圆法设计冒口补贴，同时解决两叶片因补缩梯度不畅导致的局部钢水过早凝固，冒口中钢液补不下来的问题，以更好的保证补缩。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S2中3D打印制作整体砂型过程包括：结合3D打印设备的尺寸参数和整体砂型的结构特点，将整体砂型拆分为若干个砂芯，利用3D打印设备打印各砂芯，各砂芯打印完毕后进行组芯制成整体砂型。

作为本发明进一步的方案：整体砂型拆分为若干砂芯的原则：拆分砂芯时，在相邻两个叶片之间分割整体砂芯，各砂芯分割面与水平面垂直。

作为本发明进一步的方案：所述各砂芯分隔面上设置定位槽。

本发明提供的叶片的铸造方法，由于叶片的出水边壁厚大，进水边壁厚小，采用叶片的出水边朝上、进水边朝下的竖直放置方式，合理有效的利用叶片自身具有的补缩梯度，减少了冒口的布置数量；将若干件同尺寸类型的叶片旋转排列为一圈进行铸造，旋转排列时在保证相邻两件叶片之间最小吃砂量为150mm的基础上，旋转半径越小，节省树脂砂量越多，采用旋转方式排列铸造显著提高了空间利用率，降低了砂铁比(砂铁比是在铸造生产中型砂耗量与生产铸件量之比)；并且采用在相邻叶片的出水边之间放置明冒口的工艺设计方法，有效提高了冒口利用率，是现有技术中的出品率34％提高至39％，可节约约5t的钢合金钢水。

由于传统芯盒制作砂芯的方式周期较长，且芯盒出芯的方式难以满足若干叶片旋一圈排列铸造所需的强度及复杂的结构，本发明采用3D打印制作整体砂型，合理设置整体砂型拆分为若干砂芯的原则，在满足铸件复杂的结构以及铸造所需的强度的同时，减少了芯盒制作等步骤，缩短了铸造周期，显著地提高了叶片的生产效率，减少工人的工作量。

附图说明

附图1为本发明叶片的结构示意图；

附图2为本发明叶片旋转排列为一圈排列示意图；

附图3为本发明明冒口设置位置示意图；

附图4为本发明整体砂型结构示意图；

图中:100-出水边；200-进水边；300-明冒口；400-冒口补贴。

具体实施方式

结合本发明的附图，对发明实施例的一个技术方案做进一步的详细阐述。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本发明中的具体含义。

一种叶片的铸造方法，包括以下步骤：

步骤S1，采用叶片的出水边100朝上、进水边200朝下的竖直放置方式，将若干件同尺寸类型的叶片旋转排列为一圈进行铸造工艺设计。

具体地，各叶片排列时方向一致，旋转排列的叶片的数量为12～20件，低于该范围会导致砂铁比高，树脂砂浪费严重；高于该范围将会出现铸件吃砂量不足，存在窜钢的隐患。

优选地，铸造工艺设计包括：在相邻叶片的出水边100之间放置明冒口300，有效提高了冒口利用率；明冒口300下方设置冒口补贴400，冒口补贴400设置在相邻两叶片的出水边100上，且沿叶片延伸，冒口补贴400沿叶片延伸的补缩距离为铸件模数的4倍。冒口补贴400沿叶片延伸的厚度采用滚圆法设计，通过滚圆法设计冒口补贴400，同时解决两叶片因补缩梯度不畅导致的局部钢水过早凝固，冒口中钢液补不下来的问题，以更好的保证补缩。且铸造工艺设计时需保证相邻两件叶片之间最小吃砂量为150mm。

步骤S2，采用3D打印制作整体砂型。

具体地，3D打印制作整体砂型过程包括：结合3D打印设备的尺寸参数和整体砂型的结构特点，将整体砂型拆分为若干个砂芯，利用3D打印设备打印各砂芯，各砂芯打印完毕后进行组芯制成整体砂型。

优选地，整体砂型拆分为若干砂芯的原则：拆分砂芯时，在相邻两个叶片之间分割整体砂芯，以使单件叶片处于一个完整的砂芯中，这样可以避免组芯时砂型分割面通过叶片铸件，导致最终浇注后叶片铸件出现披缝铸造缺陷。

优选地，拆分砂芯时，各砂芯分割面与水平面垂直，这样组芯下芯时两个砂芯互不干涉，减少了砂芯刮蹭损坏的风险，以使下芯组芯方便。

优选地，各砂芯分隔面上设置定位槽，组芯时对齐定位槽，这样可确保砂芯组芯位置准确，并且为保证组芯时准确无误，在各砂芯的非装配面上编号，以减少组芯下芯过程中出现错误。

实施例：

一种水轮机叶片铸件，请参见附图1所示，铸件尺寸为2408mm×898mm，平均壁厚120mm，出水边100厚度约130mm，进水边200厚度约110mm，铸造方法包括以下步骤：

步骤S1，请参见附图2所示，采用叶片的出水边100朝上、进水边200朝下的竖直放置方式，将18件同尺寸类型的叶片旋转排列为一圈进行铸造工艺设计，且各叶片排列时方向一致。

铸造工艺设计包括：请参见附图3所示，在相邻叶片的出水边100之间放置明冒口300，明冒口300下方设置冒口补贴400，冒口补贴400设置在相邻两叶片的出水边100上，且沿叶片延伸；叶片铸件的模数为6cm，冒口补贴400的设计长度可按沿叶片延伸的补缩距离24cm来确定。冒口补贴400沿叶片延伸的厚度采用滚圆法设计。且铸造工艺设计时需保证相邻两件叶片之间最小吃砂量为150mm。

步骤S2，采用3D打印制作整体砂型。

具体地，3D打印制作整体砂型过程包括：结合3D打印设备的尺寸参数和整体砂型的结构特点，将整体砂型拆分为若干个砂芯，其中本实施例采用的3D打印设备的尺寸参数为2215mm*1500mm*700mm，且根据整体砂型拆分原则：拆分砂芯时，在相邻两个叶片之间分割整体砂芯，各砂芯分割面与水平面垂直，将整体砂型拆分为4层24个砂芯，利用3D打印设备打印各砂芯，然后在各砂芯分隔面上设置定位槽，且在各砂芯的非装配面上编号，组芯时上下层的砂芯通过叶片型线、定位槽及砂芯编号确定下芯位置及顺序，这样可确保砂芯组芯位置准确，其所有4层24个砂芯组合后整体砂型结构，请参见附图4所示。

采用本发明提供的叶片的铸造方法，有效提高了冒口利用率，是现有技术中的出品率34％提高至39％，可节约约5t的钢合金钢水，且在满足铸件复杂的结构以及铸造所需的强度的同时，减少了芯盒制作等步骤，缩短了铸造周期，显著地提高了叶片的生产效率，减少工人的工作量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。