一种叶轮成型工艺及叶轮的制作方法

本发明涉及精密铸造领域，具体而言，涉及一种叶轮成型工艺及叶轮。

背景技术：

涡轮增压器广泛应用于汽车、船舶、火车、飞机、发电机组等领域，有助于节能减排。叶轮为涡轮增压器的核心零部件之一，叶轮的形状非常复杂，壁厚差大，且叶片多为曲面造型，正常机械加工模具制作熔模，生产周期长，且对于叶轮类内腔较复杂的铸件，熔模铸造制作型壳时，容易产生涨裂型壳的现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种叶轮成型工艺及叶轮，解决叶轮熔模铸造型壳时涨裂型壳问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种叶轮成型工艺，包括以下步骤：

制作轮毂壁为空心结构的叶轮熔模；

在所述叶轮熔模表面涂制耐火材料层并通过焙烧制作叶轮型壳；

向所述叶轮型壳中浇筑金属获取叶轮。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，采用3d打印的方式制作所述叶轮熔模。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述叶轮熔模的尺寸为所述叶轮尺寸的1.01倍至1.02倍。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述叶轮熔模进行浸蜡处理，叶轮熔模表面蜡液凝固后再次进行浸蜡，然后对叶轮熔模表面进行细沙打磨。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述焙烧温度控制在450℃至550℃，保温8mim至12min；然后将所述焙烧温度升至1000℃至1200℃。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述叶轮熔模的排气口设置有用于支撑所述叶轮熔模排气口的支撑件。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述支撑件为设置在所述排气口内壁的支撑环。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述支撑环的宽度为1mm至2mm。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，上述叶轮熔模材料为psb；psb是淀粉膨润土复合生物全降解材料的英文简写，全写为pla－starchbentonitematerial。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，采用逐层激光烧结的打印方式打印所述叶轮熔模；激光描速度6m/s，每层打印材料厚度为0.2mm。

进一步的，在本发明较佳的实施例中，用0.5mpa至0.7mpa干燥空气吹去3d打印后叶轮熔模内的粉末。

一种叶轮，采用上述叶轮成型工艺铸造叶轮。

本发明实施例的有益效果是：

叶轮熔模的轮毂壁为空心结构，叶轮型壳制作过程中，避免叶轮熔模气化过程中涨裂型壳，提高叶轮质量，减少叶轮铸造时的残品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明叶轮熔模结构示意图。

1－轮毂壁；2－轮盖；3－叶片壁；4－排气口；5－支撑件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

结合图1所示，本实施例提供一种用于铸造叶轮的叶轮熔模及叶轮型壳，叶轮熔模包括轮毂壁1、轮盖2、叶片壁3和排气口4，叶轮熔模的轮毂壁1为空心结构，叶轮熔模采用3d打印快速成型的方式制作，叶轮熔模的叶片壁3为空心结构，叶轮熔模的尺寸为叶轮尺寸的1.01倍至1.02倍，叶轮熔模的排气口4设置有用于支撑叶轮熔模排气口4的支撑件5，支撑件5为设置在排气口4内壁的支撑环，支撑环的宽度为1mm至2mm，一种叶轮型壳，采用上述叶轮熔模铸造叶轮型壳，叶轮熔模的轮毂壁1为空心结构，叶轮型壳制作过程中，避免叶轮熔模气化过程中涨裂型壳。

实施例2：

参考图1所示，本实施例提供一种叶轮成型工艺及叶轮，包括以下步骤：

将叶轮熔模的三维模型输入3d打印机的快速成型系统，叶轮熔模模型尺寸比需要制备的叶轮尺寸大1.01倍－1.02倍，3d打印出的叶轮熔模比叶轮尺寸1.01倍－1.02倍，向叶轮型壳内浇筑金属溶液后，金属溶液凝固过程后具有一定比列的收缩，叶轮熔模比叶轮尺寸1.01倍－1.02倍，有效保证叶轮的精度；

采用热缩性材料作为打印材料，打印材料为粉末状psb材料，使用三维振动筛对打印材料进行筛选过滤，去除打印材料中的杂质和较大颗粒，psb材料为蜡基材料，受热温度达到500℃时气化且残渣较少，并且使用psb材料激光烧结时无需对工作室进行充保护气体保护。

使用3d打印方式制作叶轮熔模，采用逐层激光烧结的打印方式打印，激光描速度6m/s，每层打印材料厚度为0.2mm，叶轮轮毂壁1为空心结构，能够有效避免叶轮熔模气化过程中涨裂型壳。叶轮熔模的排气口4打印有用于支撑叶轮熔模排气口4的支撑件5，支撑件5为设置在排气口4内壁的支撑环，支撑环的宽度为1mm－2mm，防止叶轮熔模打印过程中变形。用0.5mpa－0.7mpa干燥空气吹去3d打印后叶轮熔模内的粉末。采用3d打印的方式制作叶轮熔模，节省了叶轮熔模模具的制作成本，缩短了叶轮制作周期；

将叶轮熔模进行浸蜡处理，叶轮熔模表面蜡液凝固后再次将叶轮熔模进行浸蜡，然后对浸蜡后的叶轮熔模表面进行细沙打磨，是叶轮熔模表面光滑，降低叶轮表面的粗糙度；

在涂蜡打磨后的叶轮熔模表面或未涂蜡的叶轮熔模表面涂制耐火材料层然后干燥，继续涂制耐火材料层，使得熔模表面形成3层－6层耐火材料层，然后对涂有耐火材料的叶轮熔模进行焙烧，焙烧温度控制在450℃－550℃，保温8mim－12min；然后将焙烧温度升至1000℃－1200℃，避免温度过高，造成叶轮熔模快速气化涨裂叶轮型壳，向叶轮型壳中浇筑金属获取叶轮。

一种叶轮，采用上述叶轮成型工艺铸造叶轮。

需要说明的是，在本发明中采用3d打印的方式打印叶轮熔模，叶轮熔模制作不需要采用模具，节省了叶轮制作时的模具费用，减少了叶轮的开发周期，将叶轮熔模轮毂设计成空心结构及改变熔模温度，有效解决了脱蜡时涨裂叶轮型壳的问题，提高了叶轮的合格率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。