[發明專利]一種流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝

有效

• 申請號: 201611224534.8
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN107350755B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張浩為
• 申請（專利權）人: 浙江裕順儀表有限公司
• 主分類號: B23P15/02
• 分類號: B23P15/02
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用硅溶膠復合鑄造成型的鋁基合金旋轉葉輪：

①鋁模制作：采用八瓣分體式模具，模具內腔采用車削方式將旋轉葉輪外敷面雕刻出來，中空預留位置即為旋轉葉輪蠟型的成型腔，注蠟孔設于模具頂端，在旋轉葉輪八片葉輪尾端位置均設有1個微小的泄壓導流孔，在八瓣模塊外端中部設有抓拿位，并用配套的快速卡箍將模具的八瓣模塊抱合預緊，鋁模制作是旋轉葉輪成型最為關鍵的步驟，在壓制蠟件是否能夠很好的脫模、蠟件變形等問題，主要體現在鋁模的制作；

②蠟型制作：首先將模具打開，在其模腔內均勻噴上一層脫模劑，然后將模具合上并用卡箍將模具卡緊，放入注蠟機預注蠟，當注蠟機注蠟嘴對準注蠟孔，注蠟壓力調制為2.0-2.5MPa，注蠟嘴的臘溫控制在56℃-65℃，保壓時間控制在40s-90s，然后開始進行注蠟，當蠟從模具的泄壓導流孔溢出時，注蠟完畢，將模具撤出放置壓蠟臺上自然冷卻30s-60s，并進行拆模及蠟件表面整形、修理、清洗；

③澆冒口設計并與蠟型完成組裝：直徑小于或等于80mm的工件，澆冒口采用四組排列式組合設計，直徑大于80mm的工件，澆冒口采用單件設計，澆冒口設計并制作后再與蠟型完成組裝；

④制殼：在與澆冒口完成組裝的蠟型組合件中，利用硅溶膠、水玻璃、耐火材料在蠟型表面制作由面層、過渡層和背層組成的模殼，并進行硬化；

⑤脫蠟：將硬化后的模殼，去掉澆冒口杯上層封蓋，并把澆冒口周圍清洗干凈后，將模殼澆冒口沖下，均勻排列在拉車上，然后將拉車一并送入脫蠟釜，將脫蠟釜門關上，加壓至1.6MPa，蒸汽溫度控制100℃-120℃，保壓40min-60min，待模殼內蠟全部脫凈，泄壓，將模殼取出；

⑥焙燒澆鑄：將模殼澆冒沖下均勻排列至焙燒爐中，焙燒溫度控制在1100℃-1150℃，保溫焙燒1h以上；當焙燒后的模殼呈白色或薔薇色時溫度開始降溫至400℃-450℃，并保溫，待中頻爐鋁合金溶液脫氧脫硫去雜完成后，配合澆鑄作業，將溫度為550℃-600℃的鋁合金溶液快速澆入模殼中，澆鑄完成后，放置自然冷卻至室溫；

⑦進行脫殼、切割、打磨修補、拋丸，即得成型的鋁基合金旋轉葉輪；

2)葉輪表面制絨：包括表面車銑加工、超聲波清洗去油、微蝕制絨、生成過渡粘合層、活化過程；

3)葉輪表面發黑：包括超聲波清洗去油清洗、腐蝕出光、氧化著色、封閉過程；

所述葉輪表面制絨的具體過程為：

1)表面車銑加工：將鋁基合金旋轉葉輪置于加工中心或數控機床，沿著葉輪旋轉延向部位加工，車削厚度不大于0.5mm，使葉輪表面具有金屬光澤，形成微鏡面即可；

2)超聲波清洗去油：將車銑好的鋁基合金旋轉葉輪置于45℃-60℃熱水中30s-60s，然后撈出，再浸入80℃-100℃清水中10s-20s，撈出瀝干；

3)微蝕制絨：將瀝干的鋁基合金旋轉葉輪放入制備好的微蝕溶液中20s-50s，然后撈出用清水沖洗干凈；

4)生成過渡粘合層：將微蝕制絨處理后的鋁基合金旋轉葉輪浸入質量濃度為20％-25％的水合肼與1％-5％的高錳酸鉀混合溶液中25s-35s，然后撈出；

5)活化：將具有粘合層的鋁基合金旋轉葉輪浸質量濃度為65％-80％的乙醇中15s-20s后撈出，至于相對濕度不大于10％的環境中恒溫烘干。

2.根據權利要求1所述的流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝，其特征在于，所述蠟型制作時，車間溫度控制在13℃-17℃。

3.根據權利要求1所述的流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝，其特征在于，所述澆冒口設計及組束時，車間溫度控制在13℃-17℃。

4.根據權利要求1所述的流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝，其特征在于，所述制殼時，車間溫度控制21℃-27℃，面層室的相對濕度控制在小于或等于65％，過渡層與背層室的相對濕度控制在小于或等于50％。

5.根據權利要求1所述的流量計用鋁基合金旋轉葉輪快速成型及表面硬化耐腐工藝，其特征在于，所述葉輪表面發黑的具體過程為：

1)超聲波清洗去油清洗：將具有粘合層的鋁基合金旋轉葉輪浸入含有質量濃度為2％-5％的堿性溶液中，在60℃-65℃溫度下超聲波清洗60s-100s，撈出后用60℃-65℃清水沖洗干凈，然后瀝干；

2)腐蝕出光：在質量濃度為40～50g/L的NaOH溶液中，60℃溫度下堿蝕60s-120s；

3)氧化著色：在質量濃度為18g/L的Na₂CrO₄溶液中將腐蝕出光的鋁基合金旋轉葉輪進行化學氧化；對經氧化處理的鋁基合金旋轉葉輪著黑色，采用過渡金屬化合物為著色劑，KMnO₄為氧化劑，NiSO₄為催化劑，并用HNO₃調節pH值為5，并在80℃-90℃溫度下導電處理8-10min；

4)封閉：采用水解鹽法，使鋁基合金旋轉葉輪表面已形成的發黑膜孔隙中產生氫氧化物沉淀，將微孔堵塞。