[發明專利]鑄件仿生非光滑表面的形成方法

有效

• 申請號: 201010612411.8
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102125996A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 田麗梅;陳慶海;任露泉;卜兆國;韓志武;李文淵
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C9/12
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種鑄件的鑄造方法，特別涉及一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法。

技術背景

大量研究表明，在某些條件下，生物非光滑結構(表面)具有減粘、減阻、耐磨消聲降噪等功能。對于科學界研究的焦點--鯊魚皮表面，更是為我們提供了優異的仿生學藍本。鯊魚是海洋生物中游得最快的動物之一。經過科學家大量實驗和研究證明，和其它非光滑結果結構相比，三角形溝紋具有最佳的減阻特性。對于近年來鯊魚皮表面的研究與應用，以減阻為目標，美國宇航局的仿鯊魚皮肋條結構，把V型溝槽膜應用在NACA0012飛機表面阻力減少了6.6％。英國Speedo公司設計開發的鯊魚皮泳衣其減阻性能顯著。據統計，在2008年創下的90個世界紀錄中有72個都是由身穿Speedo泳衣的選手所為。深圳市百安百科技有限公司研制的“鯊刻烴”仿鯊魚鱗片的膜應用在船體表面可以減少67％海藻、藤葫等的附著量，當船體在行駛過程中，可以幫助船舶“自潔”。美國科學家研制的艦船防護涂層在實驗室測試時，能夠使艦艇底部、側部常見的藻類、石棉等各種海底生物孢子的沉降下降85％。張德遠教授等人也注意到了鯊魚皮的減阻效應，應用仿生制造的生物成形方法得到了以高分子為基礎的仿生鯊魚皮，用管道減阻實驗對這一仿生材料進行了實驗，阻力比普通管道減少了8％等。可以發現鯊魚皮肋條結構仿生研究已經在航空、泳衣、管道、艦船和防污等應用領域已邁向了應用。眾所周知，泵是應用最廣泛的通用機械之一。與人類工農業生產息息相關，但效率低，耗能大等問題仍然比較突出。為了提高水泵效率，在水泵的流道表面形成三角形溝槽(三角形溝槽)是提高水泵效率的有效方法。

如圖1所示，要在鑄件1表面形成截面形狀為三角形的窄小溝槽2，就必須在鑄型或砂芯3上相對應的部位形成形狀相同的凸條4，如圖2所示；要在鑄型或砂芯3上形成有截面形狀為三角形的凸條4，相應的，在制造鑄型的模具上或制造砂芯的芯盒內壁5就要必須形成有截面形狀為三角形的溝槽6，如圖3所示。由于鑄型模具上或芯盒內壁5上的三角形溝槽6截面窄小，在分模時，鑄型模具和芯盒不能順利脫模或脫盒，鑄型模具上或芯盒內壁5上截面形狀為三角形的溝槽6將型砂或芯砂全部或部分夾在其中，使鑄型或砂芯3上的凸條4無法形成，或殘缺不全，進而使鑄件1上無法形成所要求的截面窄小的三角形溝槽2。

為了在鑄件面上形成截面窄小三角形溝槽，一般使用電火花方式或機加工方式形成，該二種方式形成成本高，效率低，而且在結構復雜的區域無法操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由數條截面窄小三角形溝槽排列構成；與傳統的電火花方式或機加工方式比較，本發明形成的仿生非光滑表面成本低，效率高，而且，不受復雜結構限制。

本發明之仿生非光滑表面是由多條截面窄小三角形溝槽排列構成，截面窄小三角形溝槽的形成方法包括以下步驟：

1、在橡膠板材上，切割出與鑄件上要形成的三角形溝槽截面形狀相同的橡膠三角形凸條；

2、將切割出的橡膠三角形凸條按照鑄件上要形成的三角形溝槽的位置、走向和弧度，使用膠粘劑粘接在砂芯上，然后風干和修剪；

3、在砂芯上的橡膠三角形凸條表面涂覆隔熱涂料；

4、將粘接有橡膠三角形凸條的砂芯裝配在鑄型中澆鑄成鑄件，即在鑄件表面形成所要求的截面窄小的三角形溝槽，數條截面窄小三角形溝槽排列構成仿生非光滑表面。

所述的膠粘劑可選用乳膠。

所述的隔熱涂料選用耐1700℃的志盛威華無機高溫漆。

所述的橡膠三角形凸條的截面尺寸小于鑄件上三角形溝槽0.2mm，其中的0.1mm是橡膠三角形凸條受熱膨脹的預留量，另外的0.1mm是隔熱涂料的涂層厚度。

澆鑄時，鑄件上截面窄小三角形溝槽的形成過程是：在鑄型中澆注金屬液，隔熱涂料能在澆注時的1-2s內不溶化，金屬液在幾秒鐘溫度迅速下降，并冷卻成型，能夠保證截面窄小的三角形溝槽形態的成型。在金屬液持續高熱狀態下，隔熱涂料粉化，橡膠三角形凸條溶化和消失，形成截面窄小的三角形溝槽。

本發明的有益效果：該方法能在鑄件表面上形成所要求的截面窄小的三角形溝槽，多條截面窄小三角形溝槽排列構成鑄件上的仿生非光滑表面；與傳統的電火花方式或機加工方式比較，本發明形成仿生非光滑表面的成本低，效率高，而且，不受復雜結構限制。

附圖說明

圖1是鑄件表面的截面形狀為三角形溝槽的立體示意圖。

圖2是對應鑄件表面三角形溝槽的砂芯結構立體示意圖。

圖3是對應砂芯結構的芯盒結構立體示意圖。