一種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法技術

本發明專利技術涉及一種防變形的鑄造方法，尤其是涉及一種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是：上述制作模具是采用鋼木網狀框架為骨料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱Ｔ型組箱，實樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用Ｕ型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具；工藝方法獨特、能降低了加工量、降低了毛凈重比、縮短生產周期、降低了成本、解決了葉片生產制造的變形問題和葉片加工量過大導致的“肥頭大耳”問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種防變形的鑄造方法，尤其是涉及一種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法。
技術介紹
目前70萬千瓦水輪機轉輪的主要核心部件大型水輪機葉片采用約65噸超低碳不銹鋼一次性澆注成型，是混流式葉片技術指標要求最高的大型葉片。由于葉片輪廓尺寸大，其輪廓尺寸為5245mmX4705mm，翹曲高度2406mm，壁厚從379mm 30mm差異顯著，幾何形狀復雜，鑄造及熱處理過程中變形明顯，故防變形技術的研究已成為葉片制造的核心難點之一，其制造技術長期為國外少數幾家大公司所壟斷。 針對大型葉片鑄造生產中的變形問題，國內尚無有效的辦法和措施。國內普遍采取加大加工量的方法同種類型葉片加工量42mm 55mm，從而造成葉片毛坯件"肥頭大耳"，工藝出品率低，毛凈重比高、鑄造成本高。同時增加了葉片后續加工的工作量和加工成本，降低了加工效率，延長了葉片的制造周期。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種工藝方法獨特、能降低了加工量、降低了毛凈重比、縮短生產周期、降低了成本、解決了葉片生產制造的變形問題和葉片加工量過大導致的"肥頭大耳"問題的。 為了實現專利技術目的，本專利技術通過如下方式實現 —種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用鋼木網狀框架為骨料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具； 制作和水輪機葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時將葉片放置在所述胎板上流砂操作； 在工藝設計工序建模時在變形區域依次遞增反變形量，根據葉片的變形趨勢，設計十字交叉的防變形拉筋，防變形拉筋設置位置為從葉片上冠、下環面和出水邊相交的尖點開始延伸到上冠、下環面和進水邊相交的尖點；所述反變形量橫向為0 45mm、縱向為0 40mm ;所述鋼筋骨架的結構采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，用# 30的螺桿把合在砂箱梆子上作為主骨架，每500mm布置一根，采用120mmX 120mm，厚度為8mm的方鋼作為輔骨架焊接在箱帶之間，每500mm放置一根。 本專利技術有如下效果 1)工藝方法獨特本專利技術提供的一種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方 法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用 鋼木網狀框架為骨料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實樣造型、 平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用 立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口 頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具。 2)最大程度的減小葉片在凝固和熱處理過程中的變形傾向本專利技術采用模擬軟 件對葉片的三維模型的凝固收縮，變形傾向進行模擬研究控制，根據計算機模擬結果，在變 形區域依次遞增反變形量0 45mm和0 40mm，根據葉片的變形趨勢，設計十字交叉的防 變形拉筋形成一種相對穩定的框架結構，最大程度的減小葉片在凝固和熱處理過程中的變 形傾向。 3)消除模具本身輪廓尺寸過大在放置和運輸過程中因重力差導致的變形本專利技術提供的方法模具采用鋼木網狀框架為骨料，樹脂填充，保證模具的剛度。依型線制作專門的支撐，消除模具本身輪廓尺寸過大在放置和運輸過程中因重力差導致的變形。 4)保證了砂箱的剛性，增加了型砂的強度，減少了葉片在凝固收縮過程因砂型的型壁位移而產生的變形本專利技術提供的方法采用三箱T型組箱，實樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置特制的鋼筋骨架。保證了砂箱的剛性，增加了型砂的強度，減少了葉片在凝固收縮過程因砂型的型壁位移而產生的變形。 5)本專利技術熱處理采用立式裝爐方法使用專用U型支撐工裝，確保葉片一直處于基本自由的狀態，沒有預應力的施加，可以達到高溫自由伸張、降溫自由回復到原狀態，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具。 6)降低了毛凈重比，縮短生產周期，降低了成本本專利技術提供的70萬千瓦水輪機轉輪葉片制造防變形技術，如表l所示降低了加工量，降低了毛凈重比，縮短生產周期，降低了成本，解決了葉片生產制造的變形問題和葉片加工量過大導致的"肥頭大耳"問題。表1葉片放變形技術采取前后的加工量、毛凈重對比表謝水"F 縱顛舒 加工量 42~55mm 36mm毛凈重比 1.65 1.4附圖說明 圖1為本專利技術模具的鋼木網狀框架結構示意圖； 圖2為本專利技術十字防變形拉筋安裝示意圖； 圖3為本專利技術三箱T型組箱造型法示意圖； 圖4為本專利技術立式裝爐法。具體實施例方式—種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆 注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用如圖1所示的鋼木網狀框架為骨 料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，如圖3所示采用三箱T型組箱，實樣造型、平造 立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用如圖 4所示的立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉 片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具。 制作和水輪機葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時將葉片放置在所述胎板 上流砂操作。 工藝設計工序建模時在變形區域依次遞增反變形量，根據葉片的變形趨勢，如圖2 所示設計十字交叉的防變形拉筋，防變形拉筋設置位置從葉片上冠、下環面和出水邊相 交的尖點開始延伸到上冠、下環面和進水邊相交的尖點，如圖2所示 所述反變形量橫向為0 45mm、縱向為0 40mm。 所述鋼筋骨架的結構采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，主要受力件，用 # 30的螺桿把合在砂箱梆子上作為主骨架，每500mm布置一根。采用120mmX 120mm，厚度 為8mm的方鋼作為輔骨架焊接在箱帶之間，每500mm放置一根。權利要求，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用鋼木網狀框架為骨料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具。2. 如權利要求1所述的，其特征是 制作和水輪機葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時將葉片放置在所述胎板上流砂操 作。3. 如權利要求1所述的，其特征是 在工藝設計工序建模時在變形區域依次遞增反變形量，根據葉片的變形趨勢，設計十字交 叉的防變形拉筋，防變形拉筋設置位置為從葉片上冠、下環面和出水邊相交的尖點開始延 伸到上冠、下環面和進水邊相交的尖點。4. 如權利要求3所述的，其特征是所述反變形量橫向為0 45mm、縱向為0 40mm。5. 如權利要求1所述的，其特征是 所述鋼筋骨架的結構采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，用# 30的螺本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超大型混流式水輪機葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是：上述制作模具是采用鋼木網狀框架為骨料，骨料內填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱Ｔ型組箱，實樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用Ｕ型支撐工裝，冒口切割預留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側設有保證葉片豎直方向的卡具。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭凡，扈廣麒，閆新飛，馬進，潘鳳英，
申請(專利權)人：寧夏共享鑄鋼有限公司，寧夏共享集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：64[中國|寧夏]