專利名稱：耐磨抽砂泵及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心泵，特別是一種耐磨抽砂泵及其鑄造方法。
背景技術(shù)：
泵是一種輸送液體的流體機械，它把原動機的機械能或其它能源的能量傳遞給液體，使液體的能量增加，而抽砂泵主要用于江河采砂船用設(shè)備，它用于輸送水、泥沙和石頭， 泥沙泵和石頭泵的泵體內(nèi)的工作條件非常惡劣，因為這些泥沙和石頭長期從吸入口經(jīng)泵葉分送泵殼擠壓后從泵口送出，泵內(nèi)接觸沙石的時間一長，造成了對泵體、泵葉的嚴(yán)重磨損， 所以，目前的泥沙泵和石頭泵，有高合金鑄鋼泵和普通鑄鐵泵兩種，都是整體外殼，泵殼一體化，體積大，笨重，不便安裝，高合金鑄鋼泵雖然耐磨，但價格較貴，難以進行切削加工，部分磨漏后，整個泵體一次性報廢，而且成本較高；普通鑄鐵泵，耐磨性能差，有些人為了延長使用壽命而增大泵的體積和壁厚，這樣的泵較為笨重，針對這種情況，有人發(fā)明了一些在泵體增加水封件和襯套或缸套的抽砂泵。如1.中國專利耐磨抽砂泵，申請?zhí)朇N01241463. 8，申請日:2001. 04. 30，公 開號 CN2479255，
公開日2002. 02. 27，申請人張文科，地址黑龍江省綏棱縣天鼎特鋼鑄造廠， 摘要該實用新型公開一種耐磨抽砂泵，由傳動帶輪、主軸、泵座、擋水板、磨塊式水封件、 左泵殼、右泵殼、襯套、擋水襯板、進水襯板、葉輪、進水板、進水接頭和出砂接頭組成，抽砂泵為左右泵體，泵殼內(nèi)側(cè)設(shè)置襯套，與兩側(cè)進水襯板和擋水襯板構(gòu)成泵室，使整個泵體耐磨性能好，襯套可更換，從而延長泵體使用壽命，該抽砂泵采用磨塊式水封件，密封效果好，葉輪葉片加長工作面，提高該抽砂泵的揚程和產(chǎn)量，并且該抽砂泵壁厚減薄，減少泵的整體重量，從而節(jié)省成本。2.中國專利一種高鉻鑄鐵泥漿泵缸套，申請?zhí)朇N00222546. 8，申請日 2000.03. 14，公開號:CN2407183，
公開日=2000. 11.22，申請人四川石油管理局，地址四川省成都一號橋石油管理局專利辦公室，發(fā)明人嚴(yán)運純；桑子才；陳貴華；鄒華吉；摘要 一種高鉻鑄鐵泥漿泵缸套及裝配工藝，用于石油天然氣鉆井作業(yè)的泥漿泵，屬于石油天然氣鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，該實用新型由過盈配合組裝的內(nèi)套和外套構(gòu)成，采用了 KmTBCr27高鉻鑄鐵為內(nèi)套材料，優(yōu)質(zhì)碳素鋼為外套材料，由中頻感應(yīng)加熱外套后裝入內(nèi)套，在油中冷卻，內(nèi)套表面硬度可達HRC ^ 60，使用壽命1000小時以上，該實用新型具有高耐磨，抗腐蝕的優(yōu)點，而且便于加工，成本也較低。但是，經(jīng)本發(fā)明人研究后發(fā)現(xiàn)，由于在泵體內(nèi)需要增加水封件和襯套或者缸套，泵殼還拆分為左泵殼和右泵殼，使得其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且它的耐用度只限于泵體，而其它的零部件仍然還沒有達到耐磨的要求，如泵殼、軸，尤其是泵葉和泵體，其損壞程度很快，一般1 2個月則需要更換，于是，人們渴望設(shè)計一種高耐磨，抗腐蝕的抽砂泵，但是，如果抽砂泵的材料硬度過高，則要求精度較高的泵體、泵葉、泵殼和軸等零部件卻又難以進行切削加工， 所以，切削加工和硬度永遠是一對不可調(diào)和的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種能解決上述不足，結(jié)構(gòu)簡單、鑄造精度高，不需要切削加工的耐磨抽砂泵及其鑄造方法。本發(fā)明的耐磨抽砂泵，包括泵座、皮帶輪、軸承、軸、泵葉、入料口和泵體，泵座和軸之間安裝有軸承，皮帶輪固定在軸的左端，入料口、泵體以及90°彎頭8三者之間通過螺釘連接，彎頭的外端有管接頭，其特征在于泵葉、入料口和泵體均采用真空消失模精密鑄造， 軸和泵葉之間通過外錐和內(nèi)錐連接，外錐和內(nèi)錐的形狀是矩形、棱形或六角形，它們之間通過螺釘緊固。以上所述的泵葉的內(nèi)錐度形狀結(jié)構(gòu)；入料口的螺絲預(yù)留孔；泵體的螺絲預(yù)留孔以及六角預(yù)留孔均直接鑄造成型，不需要切削加工。以上所述的耐磨抽砂泵的鑄造方法，是采用真空消失模精密鑄造法，包括以下工藝步驟1.用聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合的泡沫材料分塊制成抽砂泵的主要零部件。2.將制成的各主要零部件采用粘結(jié)劑粘合成與鑄件形狀一致的整體模型，每個泡沫部件的主要尺寸和螺孔的預(yù)留量為1%。 6%。。3.涂淋、烘干。采用云母基涂料，將涂料打成漿糊，涂淋到泡沫模型外表，烘干。4.放入砂箱。把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，進行三維振蕩緊實。5.真空負壓。通過真空系統(tǒng)對砂箱抽真空。6.熔化金屬鐵水。7.澆注。對砂箱的冒口進行澆入熔化的金屬鐵水，在澆注的同時，由于空氣在鑄型真空負壓作用下能順利進入型腔，在云母基涂料的輔助作用下，加速了泡沫模型燃燒，泡沫模型“消失”后，鐵水取代了泡沫鑄造模型位置，得到相應(yīng)的抽砂泵部件。8.冷凝，取出鑄件。以上所述的聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是可發(fā)性材料(又稱苯板)。以上所述的云母基涂料成分的重量份數(shù)為鎂砂粉30 50 ；珠光粉25 35 ’云母粉10 20 ；白乳膠5 15 ；淀粉0. 1 0. 8 ；羧甲基纖維素鈉0. 1 0. 8 ；阻燃劑0. 3 2。以上所述的金屬鐵水是包含有Mn、W、Cr、V高碳、高鉻耐磨耐蝕鑄鐵，其材質(zhì)化學(xué)成份及重量百分含量如下:C :3· 2 3. 6 ；Cr 14 16 ；Mo :2· 5 3 ；Cu :0· 4 1 ；Si :0. 3 0. 8 ；Mn :0· 8 1. 0 K 0. 07 ；S ^ 0. 05 ；V 0. 25 0. 35 ；Re 0. 03 0. 05 ；其余為 Fe。與傳統(tǒng)的抽砂泵鑄造工藝相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點1.鑄件質(zhì)量好，表面精度高。本發(fā)明對抽砂泵的主要零部件采用真空精密鑄造，云母基 涂料能有效吸附泡沫塑料模型熱解產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物，大大減少鑄件的孔隙率，并在鑄型一鎂液界面間形成還原性保護氣氛層，使鎂合金表面形成保護膜，阻止氧化進行，有效防止了澆注時鎂合金在鑄型內(nèi)的燃燒，有利于獲得表面光潔、無氧化皺皮的現(xiàn)象，澆注時金屬液流動性好，充填能力強，生產(chǎn)周期短，鑄件廢品率降低，大大提高了鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，鑄件表面光潔，輪廓清晰，尺寸準(zhǔn)確，各裝配面和連接的螺釘孔不需要切削加工，材料利用率較尚O2.硬度高，耐磨性能好。由于本發(fā)明采用真空精密鑄造，鑄造的零件尺寸精度高， 零件不需要切削加工，而且本抽砂泵的主要部件如泵體、入料口和泵葉等采用高碳(含碳量為3. 2 3. 6)；高鉻(含鉻量為14 16% )成份的鑄鐵，該鑄鐵是優(yōu)良的抗磨和耐腐蝕材料，本抽砂泵的耐用度提高3倍以上，傳統(tǒng)的抽砂泵一般1-2個月需要整體更換，本發(fā)明的抽砂泵經(jīng)過了半年的試用，泵體和泵葉還完好無損。3.環(huán)保衛(wèi)生，安全可靠。本發(fā)明利用真空負壓下鑄造工藝，模型和砂箱使用壽命長，澆注型砂中不用加入粘結(jié)劑、水以及其它附加物，因而減輕了砂處理的工作量，使造型和鑄件落砂清理勞動量也大大減輕，舊砂回用率可達95%，型砂可反復(fù)使用，不存在廢砂對環(huán)境造成的污染，由于采用無粘結(jié)劑的干砂，省去了其他鑄造工藝中型砂中有毒的粘結(jié)劑、 附加物，還減少了烘干工序，降低了環(huán)境污染，工人操作安全。
以下結(jié)合附圖作進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明抽砂泵的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是泵葉5的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是泵葉5的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是入料口 9的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是入料口 9的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是泵體10的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是泵體10的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是軸4的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是軸4的A向結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明實施例1鑄造泵葉5的型砂結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明實施例2鑄造泵體10的型砂結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記泵座1、皮帶輪2、軸承3、軸4、泵葉5、45°彎頭6、管接頭7、90°彎頭8、入料口 9、 泵體10、砂箱11、澆鑄口 12、干砂13、真空入口 14。
具體實施方 式以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的耐磨抽砂泵及其鑄造方法作進一步的說明。參看圖1 9所示，本耐磨抽砂泵，包括泵座1、皮帶輪2、軸承3、軸4、泵葉5、45° 彎頭6、管接頭7、90°彎頭8、入料口 9和泵體10，泵座1和軸4之間安裝有軸承3，皮帶輪 2固定在軸4的左端，軸4的右端鑄造為外錐，形狀為矩形、棱形、六角形或者其它結(jié)構(gòu)，泵體10的內(nèi)孔為內(nèi)錐，形狀亦鑄造與軸4的右端之相配合的結(jié)構(gòu)，軸4和泵體9之間通過螺釘緊固，泵葉5置于泵體10內(nèi)，入料口 9、泵體10以及90°彎頭8三者之間通過螺釘連接， 泵體10的入口有入料口 9和90°彎頭8，出口有45°彎頭6，各彎頭的外端連接有管接頭 7，所述的泵葉5、入料口 9和泵體10均采用真空消失模精密鑄造。真空消失模精密鑄造耐磨抽砂泵是一種物理造型工藝方法，它將真空技術(shù)與砂型鑄造結(jié)合，這種鑄造工藝是利用泡沫做成部件的模型，采用特種涂料，涂料打成漿糊，再涂淋到泡沫外表，烘干，把烘干的泡沫放到特定的砂箱中，將干砂填入砂箱，借助真空泵抽氣產(chǎn)生負壓，造成砂型內(nèi)、外氣壓差使型砂緊固成型，經(jīng)下芯、合箱，再澆入金屬鐵水，鐵水取代泡沫位置，待鑄件凝固，解除負壓或停止抽氣，型砂便隨之潰散而獲得精 密的抽砂泵的精密鑄件，鑄件表面尤其是各零件之間的接合面精度高，如泵殼、泵葉、入料口、出砂口不需機加工切削，材料利用率較高，鑄件廢品率降低。實施例1以本發(fā)明抽砂泵的泵葉5的鑄造工藝為實施例，說明本耐磨抽砂泵及其鑄造方法。1.用聚苯乙烯ERS泡沫材料參照泵葉5的形狀分成若干塊，采用粘結(jié)劑粘合制成泵葉5的整體形狀(參看圖2 3所示)，泵葉5的內(nèi)孔為棱形的內(nèi)錐度形狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)錐度 A面的預(yù)留量為4%。。2.涂淋、烘干。采用云母基涂料成分的重量份數(shù)為鎂砂粉40、珠光粉30、云母粉 12、白乳膠10、淀粉0. 8、羧甲基纖維素鈉0. 6、阻燃劑1，將以上涂料打成漿糊、攪拌，涂淋到泡沫泵葉5模型外表，烘干。3.放入砂箱。把烘干的泡沫泵葉5模型放入砂箱11，用干砂13填入砂箱11，進行三維振蕩緊實(如圖10所示)。4.真空負壓。通過真空系統(tǒng)由真空入口 14對砂箱抽真空。5.熔化金屬鐵水。金屬鐵水的材質(zhì)化學(xué)成份及重量百分含量如下C 3. 3 ；Cr 15 ； Mo 2. 5 ；Cu 0. 5 ；Si 0. 6 ；Mn 0. 8 ；V 0. 32 ；Re 0. 035 ；其余為 Fe。6.澆注。對砂箱11的澆鑄口 12進行澆入熔化的金屬鐵水，在澆注的同時，由于空氣在鑄造模型真空負壓作用下能順利進入型腔，加速泡沫泵葉5模型燃燒，泡沫泵葉5模型熔化“消失”，鐵水取代了泡沫泵葉5模型位置，得到相應(yīng)的泵葉5部件。7.冷凝。得到泵葉5的精密鑄件成品。8.入庫。實施例2以本發(fā)明抽砂泵的泵體10的鑄造工藝為實施例，說明本耐磨抽砂泵及其鑄造方法。1.用聚苯乙烯ERS泡沫材料參照泵體10的形狀分成若干塊，采用粘結(jié)劑粘合制成泵體10的整體形狀(參看圖6 7所示)，泵體10的螺絲預(yù)留孔B面的預(yù)留量為2%0 ；六角預(yù)留孔C面的預(yù)留量為4%。。2.涂淋、烘干。采用云母基涂料成分的重量份數(shù)為鎂砂粉35 ；珠光粉28 ；云母粉 15 ；白乳膠8 ；淀粉0. 5 ；羧甲基纖維素鈉0. 5 ；阻燃劑1. 5。3.放入砂箱。把烘干的泡沫泵體10模型放入砂箱11，用干砂12填入砂箱11，進行三維振蕩緊實(如圖11所示)。4.真空負壓。通過真空系統(tǒng)由真空入口 14對砂箱抽真空。5.熔化金屬鐵水。金屬鐵水的材質(zhì)化學(xué)成份及重量百分含量如下C 3. 5 ；Cr 14. 5 ；Mo 2. 8 ；Cu 0. 6 ；Si 0. 7 ；Mn 0. 6 ；V 0. 3 ；Re 0. 04 ；其余為 Fe。6.澆注。對砂箱11的澆鑄口 12進行澆入熔化的金屬鐵水，在澆注的同時，由于空氣在鑄造模型真空負壓作用下能順利進入型腔，加速泡沫泵體10模型燃燒，泡沫泵體10模型熔化“消失”，鐵水取代了泡沫泵體10模型位置，得到相應(yīng)的泵體10部件。7.冷凝。得到泵體10的精密 鑄件成品。8.入庫。
權(quán)利要求
1.一種耐磨抽砂泵，包括泵座(1)、皮帶輪(2)、軸承(3)、軸(4)、泵葉(5)、入料口 (9) 和泵體(10)，泵座(1)和軸(4)之間安裝有軸承(3)，皮帶輪(2)固定在軸(4)的左端，入料口(9)、泵體(10)以及90°彎頭(8)三者之間通過螺釘連接，彎頭的外端有管接頭，其特征在于泵葉(5)、入料口(9)和泵體(10)均采用真空消失模精密鑄造，軸(4)和泵葉(5) 之間通過外錐和內(nèi)錐連接，外錐和內(nèi)錐的形狀是矩形、棱形或六角形，它們之間通過螺釘緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨抽砂泵，其特征在于所述的泵葉(5)的內(nèi)錐度形狀結(jié)構(gòu)(A)、入料口(9)的螺絲預(yù)留孔(B)、泵體(10)的螺絲預(yù)留孔⑶以及六角預(yù)留孔(C)均直接鑄造成型，不需要切削加工。
3.如權(quán)利要求2所述的耐磨抽砂泵的鑄造方法，其特征在于采用真空消失模精密鑄造法，包括以下工藝步驟(1)用聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合的泡沫材料分塊制成主要零部件；(2)將制成的各主要零部件采用粘結(jié)劑粘合成與鑄件形狀一致的整體模型，每個泡沫部件的主要尺寸和螺孔的預(yù)留量為1%。 6%。；(3)涂淋、烘干，采用云母基涂料，將涂料打成漿糊，涂淋到泡沫模型外表，烘干；(4)放入砂箱，把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，進行三維振蕩緊實；(5)真空負壓，通過真空系統(tǒng)將砂箱抽真空；(6)熔化金屬鐵水；(7)澆注，對砂箱的冒口澆入熔化的金屬鐵水，鐵水取代泡沫鑄造模型位置，得到相應(yīng)的砂泵部件；(8)冷凝，取出鑄件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨抽砂泵的鑄造方法，其特征在于所述的聚苯乙烯(EPS) 或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是可發(fā)性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨抽砂泵的鑄造方法，其特征在于所述的云母基涂料成分的重量份數(shù)為鎂砂粉30 50 ；珠光粉25 35 ；云母粉10 20 ；白乳膠5 15 ；淀粉 0. 1 0. 8 ；羧甲基纖維素鈉0. 1 0. 8 ；阻燃劑0. 3 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨抽砂泵的鑄造方法，其特征在于所述的金屬鐵水是包含有Mn、W、Cr、V高碳、高鉻耐磨耐蝕鑄鐵，其材質(zhì)化學(xué)成份及重量百分含量如下C 3. 2 3. 6 ；Cr 14 16 ；Mo :2· 5 3 ；Cu :0· 4 1 ；Si 0. 3 0. 8 ；Mn 0. 8 1. 0 ;P 彡 0. 07 ；S (0. 05 ；V 0. 25 0. 35 ；Re 0. 03 0. 05 ；其余為 Fe。
全文摘要
一種耐磨抽砂泵的鑄造方法，泵葉、入料口和泵體均采用真空消失模精密鑄造，軸和泵葉之間通過外錐和內(nèi)錐連接，外錐和內(nèi)錐的形狀是矩形、棱形或六角形，它們之間通過螺釘緊固，精密鑄造包括以下工藝步驟1.泡沫材料分塊制成主要零部件，采用粘結(jié)劑粘合制成與鑄件主要形狀一致的整體模型；2.用云母基涂料，涂淋到泡沫模型外表，烘干；3.把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，進行三維振蕩緊實；4.通過真空系統(tǒng)將負壓對砂箱抽真空；5.在砂箱的冒口澆入熔化的金屬鐵水，鐵水取代了泡沫鑄模型位置，得到相應(yīng)的砂泵主要零部件；6.冷凝，本發(fā)明的耐磨抽砂泵具有鑄件質(zhì)量好，表面精度高，硬度高，耐磨性能好，環(huán)保衛(wèi)生，安全可靠等特點。
文檔編號B22C9/03GK102235365SQ20111011551
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者梁漢民 申請人:梁漢民