真空低压铸造装置和金属模具可满足叶轮的铸造工艺

 1 叶轮的快速成型树脂原型的制作
    用 Pro/ E 软件绘制的叶轮三维图形，转换成STL格式文件后，再利用SLA快速成型方法得到叶轮的树脂原型图.图中的尺寸根据经验均放大1.5以补偿铸件的收缩。
    做树脂原型时，为方便制作。将叶轮分为两部分，两个结构照片。从叶轮的组合照片来看，叶轮的中间具有复杂的内腔结构。
轮的内腔型芯的树脂原型。其尺寸根据经验也放大1.5以补偿铸件的收缩。由于叶轮的复杂内腔结构中有一个面是平面，所以内腔型芯的树脂原型底面为一平面，上表面为立体复杂曲面。
2 真空低压铸造装置
    装置中的坩埚和升液管是由耐热钢制造，以确保系统的高温安全性。加压装置用的是氩气瓶，用氩气作为加压的气源可以减少铜液的氧化，减少铸件的氧化物夹杂，提高铸件的内在质量。
3 金属模具的制作本装置
    金属模具的材质选用45钢以节约研究成本，内腔尺寸采用树脂原型的外形尺寸，根据绘制的叶轮三维图形，用数控铣床来完成金属模的内腔加工。金属模具采用对开模结构设计，两个模具之间放置型芯以便于形成叶轮的复杂内腔结构。模具下面的导流管和真空低压铸造装置的升液管相连接。
4 水泵叶轮型芯的制备
    本文开发了一种新型的复合陶瓷型芯材料，并已申报了国家专利。该型芯材料采用硅溶胶作为型芯涂料的粘结剂，采用高耐火度的耐火材料粉料，作为涂料的基本材料（耐火粉料的粒度为280目），在涂料配方中还加入了玻璃纤维短切丝、消泡剂、溃散剂、晶粒细化剂，以及附加物等成分，配制出复合陶瓷型芯的涂料；采用干燥硬化的胶凝方法，步骤为上涂料、撒砂、干燥，如此重复多次，以得到所需厚度的型芯；复合陶瓷型芯采用950~1050℃温度下焙烧0.5~1.0h的焙烧工艺。经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点，可用水予以去除。   
5 真空低压铸造工艺分析
5.1 铸造工艺分析
    利用特制的真空低压铸造装置，采用合理的铸造工艺参数（真空度为-0.02MPa、外加气压为0.03MPa）可方便地铸造出水泵铜叶轮铸件，说明利用该种铸造工艺来铸造叶轮是可行的。本文在铸造工艺中还采用了金属模具，利用数控加工技术来制造金属模，可保证铸件的尺寸精度和表面质量。
5.2 叶轮内腔尺寸精度和表面质量的保证措施
    利用自主开发的复合陶瓷型芯来形成叶轮的复杂内腔结构。在制作型芯模具时，采用了快速成型技术和常温硫化硅橡胶翻模技术；同时还采用了280目的耐火粉料，可保证铸件内腔的尺寸精度和表面质量。
6 结论
（1）利用特制的真空低压铸造装置和金属模具可满足叶轮的铸造工艺要求。
（2）采用自主开发的复合陶瓷型芯材料，利用快速成型技术和常温硫化硅橡胶翻模技术，可制得型芯。
该型芯可保证叶轮铸件内腔的尺寸精度和表面质量
（3）采用本文的铸造工艺可以得到合格的叶轮铸件。