【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于船用零件制造方法，涉及雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法。
技術介紹
1、螺旋槳是船舶推進系統的核心部件，其強度、耐蝕性直接影響船舶的推進效率和航行性能。隨著海洋工程和船舶工業的快速發展，對螺旋槳的材料性能和制造工藝提出了更高的要求；特別是對于高性能船舶，如高速游艇、軍用艦艇等，對螺旋槳的耐腐蝕性、強度和重量等指標要求更加嚴苛。傳統的螺旋槳材料如錳青銅、鎳鋁青銅等，雖然具有一定的強度和耐蝕性，但在高鹽度、高流速等惡劣海洋環境下，其強度、耐腐蝕性方面已難以滿足現代大型船舶和特種船舶的需求。雙相不銹鋼強度遠高于傳統錳青銅、鎳鋁青銅，且其韌性和耐腐蝕性較好，極其適合制造高性能螺旋槳。
2、目前，雙相不銹鋼螺旋槳的制造主要采用分體鍛造后組焊及整體鑄造成型的方式。分體鍛造后組焊方式是分別將雙相不銹鋼材料鍛造成槳轂及槳葉的大體形狀，組裝焊接后再加工成所需形狀。這種方法存在材料利用率低、各向同性性差、制造周期長、成本高等缺點，特別是焊縫處存在晶間腐蝕的問題，對螺旋槳的運行造成較大的安全隱患。整體鑄造成型方法是采用鑄造、增材制造等方式將槳葉與槳轂直接成型在一起的方式，可以有效避免分體成型方式帶來的材料利用率低、各向同性性差、制造周期長、成本高、焊縫處存在晶間腐蝕等問題。中國專利“一種3d打印制造螺旋槳的方法”(申請日：2016年07月20日，申請號：201610579419.6，公布號：cn106166599a，公布日：2016年11月30日)，公開了一種3d打印制造船用螺旋槳的方法，將光敏樹脂通過3d打印方式制出與螺旋槳樣貌
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種雙相不銹鋼螺旋槳的整體成型方法，采用3d打印砂型并組成型腔再澆注金屬整體成型的方法，解決了現有3d打印樹脂模型再翻砂鑄造或3d直接打印金屬螺旋槳的技術中存在的掉砂、成型困難和強度低的問題。
2、本專利技術所采用的技術方案是，雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法，具體按照如下步驟實施：
3、步驟1，設計雙相不銹鋼螺旋槳的鑄造工藝，并采用三維建模軟件對鑄造工藝所用的砂型進行設計；
4、步驟2，采用3d打印技術成形設計好的砂型，然后對打印好的砂型進行檢測并修整砂型，然后組裝放入砂箱并在四周充填型砂即可得到成型螺旋槳所需的型腔；
5、步驟3，將雙相不銹鋼金屬液注入型腔，獲得完整的螺旋槳鑄件；
6、步驟4，對步驟3獲得的螺旋槳鑄件進行熱處理，得到最終的螺旋槳鑄件。
7、本專利技術的特征還在于：
8、步驟1中的鑄造工藝具體為：
9、選用奧氏體、鐵素體基體雙相不銹鋼，依據螺旋槳鑄件結構特點選取縮尺，縮尺范圍1.0-2.5％；設置分型面，葉片從其中分面曲面分開；采用半封閉式澆注系統，σf直:σf橫:σf內＝(1.0-1.2):(0.8-0.9):1.0，其中，σf直、σf橫、σf內分別指澆注系統中直澆道、橫澆道、內澆道的累計橫截面積，澆注方式選用底注，選用圓形截面陶瓷澆管從槳軸底面注入金屬液，內澆口直徑尺寸為槳軸直徑的1/2-1/3；冒口直徑選為槳軸熱節圓直徑的1.2-1.6倍，冒口高度為冒口直徑的1.1-1.7倍，冒口放置于槳軸頂面；螺旋槳的機械加工余量依據螺旋槳的尺寸放置，加工余量數值能滿足加工要求即可。
10、步驟1中采用3維建模軟件對砂型進行設計，具體為：沿著槳葉的中分面將螺旋槳進行上下分模，并增設徑向芯頭，芯頭尺寸比螺旋槳輪廓尺寸增大100-300mm，芯頭底面中央部位設置定位槽，定位槽采用圓臺形公母銷孔配合形式，定位槽的豎直投影面積為砂型底面面積的1/8-1/6；設計砂型上砂蓋、砂型下砂蓋，砂型上砂蓋、砂型下砂蓋的邊緣與葉片砂型外側邊緣平齊。
11、步驟2中采用3d打印技術成形設計好的砂型具體為：將分模獲得的砂型、砂型上砂蓋、砂型下砂蓋三維模型數據切片處理，處理完的數據導入砂型打印機控制系統，將均勻混有樹脂粘結劑和固化劑的型砂送入陣列式噴嘴裝置，噴嘴裝置在電腦的控制下，噴嘴的擠推裝置在砂型分層截面輪廓范圍內密集堆積型砂顆粒形成砂型結構，在砂型分層截面輪廓范圍外松散堆積型砂顆粒形成支撐結構，逐層打印設計好的砂型；
12、步驟2中對打印好的砂型進行檢測并修整砂型具體為：采用掃描儀對打印好的砂型表面數據點采集，用geomagic?qualify軟件將掃描數據與打印用三維模型進行擬合比對，修磨砂型尺寸超差部位，將砂型尺寸偏差控制在“名義尺寸±0.3mm”以內；
13、步驟2中充填型砂具體為：砂型成活面噴涂醇基鋯英粉涂料，烘干涂料，加套砂箱，吃砂量100-200mm，砂箱內放置組裝的砂型、澆道，四周充填背砂；造完下箱砂型固化后翻箱，放置冒口、直澆道和澆口杯，填充背砂，待背砂硬化后，用熱風機烘烤型腔。
14、步驟2中進行砂型打印時，型砂、樹脂粘結劑和固化劑的重量比為100：(1.5-3)：(0.5-1)；
15、步驟2中熱風機烘烤型腔是將熱風機加熱至150-200℃，通過管道將熱風送入型腔，直至型腔表面干燥。
16、步驟3具體為：
17、采用中頻爐熔煉奧氏體、鐵素體基體雙相不銹鋼，獲得雙相不銹鋼金屬液，將雙相不銹鋼金屬液化清調整合金元素到所要求的成分范圍后，將雙相不銹鋼金屬液從中頻爐轉入aod爐，通過aod氬氧脫碳精煉，再多次向aod爐內熔融的金屬液中吹入高純氮氣，經氣體攪拌使氮元素充分的在金屬液中均勻化、合金化，氮含量滿足要求后，出爐澆注，待螺旋槳鑄件冷卻凝固后進行清理，獲得完整的螺旋槳鑄件。
18、步驟3中高純氮氣的純度為99.99-99.9999％，通過耐熱管將高純氮氣通入雙相不銹鋼金屬液，氮含量滿足要求后，雙相不銹鋼金屬液在1640-1660℃下出爐，在1600-1620℃進行澆注。
19、步驟4具體為：
20、給步驟3獲得的螺旋槳鑄件的槳葉上加焊防變形筋，然后將螺旋槳鑄件在箱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法，其特征在于，具體按照如下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法，其特征在于，所述步驟1中的鑄造工藝具體為：
3.根據權利要求1所述的雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法，其特征在于，所述步驟1中采用3維建模軟件對砂型進行設計，具體為：沿著槳葉的中分面將螺旋槳進行上下分模，并增設徑向芯頭，芯頭尺寸比螺旋槳輪廓尺寸增大100-300mm，芯頭底面中央部位設置定位槽，定位槽采用圓臺形公母銷孔配合形式，定位槽的豎直投影面積為砂型底面面積的1/8-1/6；
4.根據權利要求2所述的雙相不銹鋼螺旋槳的成型方法，其特征在于，所述步驟2中采用3D打印技術成形設計好的砂型具體為：將分模獲得的砂型、砂型上砂蓋(3)、砂型下砂蓋(5)三維模型數據切片處理，處理完的數據導入砂型打印機控制系統，將均勻混有樹脂粘結劑和固化劑的型砂送入陣列式噴嘴裝置，噴嘴裝置在電腦的控制下，噴嘴的擠推裝置在砂型分層截面輪廓范圍內密集堆積型砂顆粒形成砂型結構，在砂型分層截面輪廓范圍外松散堆積型砂顆粒形成支撐結構，逐層打印設計好的砂型；
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