本發(fā)明涉及葉輪制造領(lǐng)域，具體地涉及大型薄壁葉輪制造方法。

背景技術(shù)：

葉輪是水輪機、汽輪機、航空發(fā)動機、火箭發(fā)動機、膨脹機、泵、風機、壓縮機等產(chǎn)品上的重要部件，其作用是對流過的氣體或液體進行增壓或能量轉(zhuǎn)換。葉輪通常由輪盤、葉片、連接件等零件組成，按其結(jié)構(gòu)分為開式、半閉式、閉式葉輪。

閉式整體葉輪大多壁薄，葉片扭曲，結(jié)構(gòu)復雜，尺寸精度及表面粗糙度要求高，無法使用機械加工制作，為了獲得精度及表面粗糙度高的葉輪，需要采用精密鑄造流程，由于精密鑄造生產(chǎn)過程復雜，技術(shù)難度大，一般都作為毛坯制作手段。而對于結(jié)構(gòu)復雜、尺寸大、薄壁的閉式葉輪，直接采用現(xiàn)有技術(shù)，存在以下幾方面的不足之處：

1)低壓鑄造大型薄壁葉輪時，對于整個鑄造過程壓力的控制無法采用與普通葉輪低壓鑄造同樣的控制方式，大型薄壁葉輪對于鑄造過程中壓力的控制上要求更精準，壓力控制的過程也要更加符合大型薄壁葉輪的特點；

2)在利用現(xiàn)有鑄造模具進行大型薄壁葉輪的鑄造加工時，往往由于其本身模具結(jié)構(gòu)的不合理，上下模的冷卻順序非自上而下，同時葉輪鑄件都是由外而內(nèi)進行冷卻，葉輪的內(nèi)部葉片結(jié)構(gòu)無法得到有效的冷卻效果，整個冷卻過程中葉輪鑄件的冷卻速度不均一，冷卻程度不均一，最終成型的葉輪鑄件出現(xiàn)縮松等缺陷；

3)由于大型薄壁葉輪的直徑尺寸較大，現(xiàn)有的鑄造模具在鑄造大型葉輪時，模具的透氣性差，造成鑄造過程排氣不暢，在鑄造溶液往模具內(nèi)填充時會產(chǎn)生阻力，導致葉輪鑄件出現(xiàn)澆不足現(xiàn)象，或者模具內(nèi)氣體排不出去發(fā)生熔融金屬液包氣現(xiàn)象，使葉輪鑄件產(chǎn)生氣孔、砂眼等缺陷，組織性能低，影響葉輪鑄件的使用性能；

4)由于葉輪的壁比較薄，尤其是針對大型薄壁閉式葉輪，最薄處小于1.2mm，直接裝夾容易造成變形及破裂，對葉輪造成損壞，不僅進一步地為后續(xù)的車加工帶了難度，而且多數(shù)情況下對葉輪造成破壞后，葉輪就會報廢，大大增加了生產(chǎn)成本；

5)因裝夾工具較為復雜，葉輪上較多的面沒有被加工到，很大程度降低了車加工的精度；葉輪直接設置于葉輪支撐用底板上，沒有對葉輪進行一個有效的定位，這樣在車加工過程中容易因震動而使葉輪表面產(chǎn)生裂紋，同時，存在較大的安全隱患，進一步降低加工精度；

6)在熱處理過程中，如圖7和圖8所示，葉輪的上葉板、下葉板很薄，在達到固溶溫度時，幾乎沒有機械性能，很容易被流動冷卻介質(zhì)破壞，造成變形或破裂。冷卻介質(zhì)，從相鄰葉片的間隙即葉輪的徑向進入，會對上葉板和下葉板造成碰撞從而使得葉板產(chǎn)生變形，甚至產(chǎn)生裂紋，如圖8所示，上葉板和下葉板分別向上和向下變形，脫離理論正確位置，不利于葉輪的精密制造。

7)對于部分葉輪，葉輪中軸部位短于葉輪的高度，而在葉輪熱處理過程中，葉輪放置于底板上時，中心軸孔沒有任何支撐，導致中心軸孔處同樣容易因重力作用而產(chǎn)生形變，或者中心軸孔的支撐不能適用于多種不同尺寸的葉輪，導致在熱處理過程中葉輪中軸部位因沒有支撐而容易產(chǎn)生變形。

因此，需要對葉輪的制造方法進行進一步地研究分析；此外，現(xiàn)有技術(shù)不僅沒有完善的手段來制造大型薄壁葉輪，而且對其他大型薄壁復雜鋁件的鑄造及制造，如大型薄壁軸承、壓力容器以及應用于航天、國防和汽車工業(yè)中的大型薄壁鑄件，同樣存在較多的缺陷，因此，需要對相關(guān)問題做進一步深入研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種大型薄壁葉輪制造方法，該方法針對大型葉輪制造中存在的問題，制作合適的、透氣性好的模具、型芯和砂型或石膏型，并在鑄造過程中能對鑄造的條件進行有效的控制，同時，通過合適的夾具，大大提高葉輪機加工精度，并在熱處理過程中，能有效防止冷卻介質(zhì)對葉輪葉板造成沖刷而導致葉板變形的發(fā)生，可避免葉輪中心軸孔發(fā)生變形。

為了達成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

大型薄壁葉輪制造方法，具體步驟如下：

1)根據(jù)葉輪的形狀制備葉輪鑄造用的型芯、砂型和模具；

2)裝配模具、型芯和砂型形成鑄造模具并與低壓鑄造裝置連接；

3)鑄造材料置于低壓鑄造裝置內(nèi)，該裝置沿設定壓力曲線進行低壓充型鑄造，以獲得精度高的大型薄壁葉輪，以使得最后降溫后葉輪表面粗糙度Ra小于等于6.3μm；

4)充型完成后，對鑄造模具進行冷卻降溫；

5)待鑄件冷卻后，脫模，對鑄件進行機加工。

為了實現(xiàn)直徑大于600mm，甚至是850mm、1000mm的大型薄壁葉輪的制造，本發(fā)明中采用適當?shù)牡蛪鸿T造條件以及冷卻方案，不僅制造的產(chǎn)品成品率高，而且表面精度同樣得到了保證，經(jīng)過申請人試驗，通過調(diào)整鑄造用模具的尺寸、相關(guān)試驗條件，上述的方法可以用于制造小型薄壁葉輪(直徑小于600mm)。

其中，在所述步驟3)中設定壓力曲線分為依次連接的升液階段、充型階段、增壓階段和保壓階段，升液階段的升液速度為0.0009-0.003MPa/s，升液壓力為0.01-0.05MPa；充型階段的充型速度為0.012-0.025MPa/s，充型壓力為0.08-0.10MPa；增壓階段的增壓速度為0.015-0.035MPa/s，增壓壓力為0.20-0.40MPa；保壓階段的保壓壓力為0.20-0.40MPa。

所述步驟1)中型芯的具體制作步驟如下：

2-1)將葉片熔模嵌于石膏型芯模具中；

2-2)將除去氣泡的石膏漿料在真空條件下灌注到石膏型芯模具中，并振動脫泡；

2-3)待石膏型芯靜置固化后，干燥石膏型芯并進行修整。

真空下灌注具有良好的成形性能，灌注一次即可成型，工藝較為簡單，制作周期較短，葉片熔模采用低熔點合金，具有較好的強度，不易變形，制作出型芯中葉片形狀一致性好。

為了實現(xiàn)上述目的，可以采用用于完成石膏型芯制作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個箱體，所述的箱體與抽真空裝置相連；在所述箱體的內(nèi)部安裝有石膏型芯模具，在石膏型芯模具內(nèi)鑲嵌有低熔點合金葉輪葉片，在石膏型芯模具的底部設有對型芯模具中漿料進行振動脫泡的振動器；在真空箱頂部設有進料口，進料口安裝有進料漏斗，進料漏斗的下方設有與真空箱內(nèi)模具澆鑄口連通的導流槽，箱體頂部安裝有用于觀察真空箱內(nèi)部工作情況的玻璃視窗。

在步驟2-3)中，待石膏型芯靜置固化后，將石膏型芯放置于干燥托架上進行干燥，以解決葉輪石膏型芯干燥過程中受力不均、變形、裂紋等問題。

所述步驟1)中鑄造葉輪的模具包括上下相對應設置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔內(nèi)設有所述的砂型，所述砂型上部設有用以形成葉輪內(nèi)腔和葉片的所述型芯；在所述上模設有用于對葉輪內(nèi)部進行冷卻的第一冷卻部，在所述下模設有供鑄造溶液進入的澆口，所述上模的頂部設有用于對上模進行噴氣冷卻的多個第二冷卻部，所述上模的下表面設有用于對鑄造過程中產(chǎn)生的氣體進行排氣的多個排氣部；模具中采用型芯和砂型的配合有利于底部鋁液保溫及對鑄件的補縮；在上模上設置環(huán)槽對鑄造產(chǎn)生的氣體排出，改善了葉輪鑄造的排氣。

進一步地，所述第一冷卻部為冷卻錐，在第一冷卻部內(nèi)通入冷卻介質(zhì)，所述第二冷卻部為冷卻環(huán)，在所述冷卻環(huán)底部開有對上模上表面進行吹氣的開口；在上模上設置的冷卻環(huán)和冷卻錐可以很好的提高鑄件的冷卻速度，改善縮松；通過向所述第一冷卻部和所述第二冷卻部內(nèi)通入冷卻介質(zhì)進行降溫，有效提高葉輪成型率，冷卻速度快。

所述砂型底部設置至少3個支撐型芯的臺階，臺階之間設有供鑄造溶液進入的淌道，臺階也可以采用臺階形式或其他可能的塊狀、階梯狀等形式，砂型的臺階支撐型芯，在臺階之間的淌道供鑄造溶液進入模具內(nèi)成型。

所述步驟1)中砂型包括砂型模底板，所述砂型模底板周邊固定有豎直的砂型外框，所述砂型外框頂部與砂型模頂板固定連接，所述砂型模頂板和砂型模底板之間配合有砂型模，砂型模底板、砂型外框、砂型模頂板與砂型模之間的空隙為砂型型腔，所述型芯側(cè)面與砂型之間具有用以形成葉輪下葉板的第一設定間隙，型芯側(cè)面與砂型之間的縫隙形成葉輪上葉板，所述型芯上表面與上模之間具有用以形成葉輪上葉板的第二設定間隙；型芯上表面和上模之間的間隙形成葉輪下葉板，用以形成封閉式葉輪結(jié)構(gòu)；所述型芯內(nèi)部設有多條用以形成葉輪葉片的縫隙；在型芯內(nèi)設置上多個與葉輪的葉片形狀相適配的縫隙，用以在鑄造過程中形成葉輪的葉片。

為了進一步提高葉輪成品的表面精度，對葉輪進行的機加工有：粗加工、鑄件修整、鑄件探傷和鑄件的精加工。

對鑄件進行精加工的具體步驟如下：

3-1)將葉輪端部大圓面放置于底板工作面的第一凹部內(nèi)；

3-2)旋轉(zhuǎn)設置于底板上的第一壓緊件至閉位置，對葉輪下葉板進行壓緊并通過緊固件鎖緊；

3-3)采用車加工裝置對葉輪的內(nèi)圓、曲面及端面進行精密機加工；

3-4)步驟3-3)完成后，旋轉(zhuǎn)第一壓緊件到開位置，將葉輪卸下并上下翻轉(zhuǎn)，將葉輪端部小圓面放置于第二凹部內(nèi)；

3-5)通過第二壓緊件壓緊葉輪后，對步驟3-4)中未加工的葉輪面進行精密加工。

通過合適的夾具以及翻轉(zhuǎn)的方法對葉輪進行精加工，實現(xiàn)分序?qū)θ~輪進行機加工，避免對某些面因夾具或者其他原因而未加工的情況發(fā)生，進一步提高葉輪表面精度。

具體地，為了實現(xiàn)上述的精加工，采用的夾具包括底板，底板工作面設有同心設置的第一凹部和第二凹部，當葉輪水平設置時，葉輪端部大圓面為葉輪端部第一圓面，葉輪端部小圓面為葉輪端部第二圓面，第一凹部與葉輪端部第一圓面配合，第二凹部與葉輪端部第二圓面配合，第一凹部的邊緣設有用于壓緊葉輪壁的第一壓緊件，第二凹部的中心可拆卸設有用于將葉輪端部第二圓面鎖緊于底板的第二壓緊件，這樣第一凹部與葉輪端部第一圓面配合，起到一個快速定位作用，第一壓緊件將葉輪鎖緊于底板，在葉輪是閉式葉輪時，第一壓緊件可對葉輪下葉板進行壓緊即實現(xiàn)對葉輪的整個壓緊；當葉輪翻轉(zhuǎn)后，第二凹部與葉輪端部第二圓面配合，同樣起到快速定位作用，通過第二壓緊件進行固定。

進一步地，對鑄件熱處理的具體步驟如下：

4-1)在耐熱托板上方設置支撐元件；

4-2)將葉輪放置在耐熱托板上并設置升降裝置與支撐元件連接，實現(xiàn)這套裝置對不同大小尺寸葉輪的支撐；

4-3)通過升降裝置調(diào)整支撐元件的高度用于支撐葉輪的中心軸孔；

4-4)對每個相鄰葉片之間的空間均設置葉板固定保護結(jié)構(gòu)覆蓋葉輪兩個葉板以防止熱處理中葉板變形；

4-5)進行熱處理；

4-6)步驟5)完成后，從葉板固定保護結(jié)構(gòu)的流道口內(nèi)通入冷卻介質(zhì)。

此外，在所述步驟5)完成后，采用三坐標測量流道面各坐標點數(shù)值及機加工尺寸，并對葉輪進行動靜平衡和超速試驗，以獲得葉輪穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。

具體地，熱處理過程中采用的葉板固定保護結(jié)構(gòu)包括設于上葉板覆蓋板和下葉板覆蓋板，上葉板覆蓋板可以是一塊傾斜設置或者水平設置的板，只要能使得冷卻介質(zhì)避免與上葉板直接接觸即可，上葉板覆蓋板可以與下葉板覆蓋板通過一個中空的框體連接，該框體的中空部分為冷卻介質(zhì)流道口，這樣所述上葉板覆蓋板與下葉板覆蓋板通過流道口連接為一體。為了提高保護效果，所述上葉板覆蓋板中部開有上葉板卡槽用于將上葉板的端部卡于卡槽內(nèi)，防護保護葉板效果較為理想。

采用本發(fā)明提供的熱處理方法，能有效防止葉輪葉板在熱處理中的變形產(chǎn)生，同時冷卻介質(zhì)還會通過葉板固定保護裝置的流道口，進入葉輪內(nèi)部，進一步提高工件的質(zhì)量和精度。

本發(fā)明的有益效果是：

1)利用低熔點合金葉片來制作葉輪鑄造用石膏型芯，使用石膏混合漿料灌漿成形，真空下灌注具有良好的成形性能，灌注一次即可成型，工藝較為簡單，制作周期較短，低熔點合金葉片具有較好的強度，不易變形，制作出型芯中葉片形狀一致性好。

2)低熔點合金在石膏型芯干燥過程中熔化，熔模方式從石膏型芯中去除葉片的方式操作簡單，不污染石膏表面,且合金可以重復利用；使用石膏型芯鑄造的大型葉輪，鑄件表面質(zhì)量好，表面粗糙度高，葉片尺寸的精度高。

3)本發(fā)明模具的上模中設置環(huán)槽和排氣塞改善排氣，在上模上設置冷卻錐及在上模上表面設置冷卻環(huán)來提高鑄件冷卻速度，同時在石膏型芯底部使用砂型有利于底部鋁液保溫及對鑄件的補縮。

4)本發(fā)明模具上通過改善排氣和冷卻的能夠?qū)崿F(xiàn)對薄壁大尺寸的葉輪的整體鑄造程序，成型質(zhì)量好，精度高。

5)通過設置第一凹部對葉輪端部第一圓面進行定位，并通過第一壓緊件將葉輪鎖緊于底板，無需焊接，固定方便快捷，在對葉輪進行第一輪的機加工后；再設置第二凹部對葉輪第二圓面進行定位，并通過第二壓緊件進行緊固，實現(xiàn)分序?qū)θ~輪進行機加工，避免對某些面因夾具或者其他原因而未加工的情況發(fā)生，提高葉輪表面精度。

6)通過采用葉板固定保護結(jié)構(gòu)對葉輪上葉板和下葉板進行保護，有效避免熱處理過程中冷卻介質(zhì)對葉板的沖刷碰撞，并且葉板固定保護結(jié)構(gòu)中部留有冷卻介質(zhì)流道口，仍然能保證冷卻效果；并且對下葉板進行緊固，有效保證防止葉輪在熱處理中葉輪端部的變形。

附圖說明

圖1為本發(fā)明葉輪鑄造模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為葉輪鑄造模具的俯視圖；

圖3為本發(fā)明葉輪鑄造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中葉輪卡入大定位圓內(nèi)時的示意圖；

圖5為本發(fā)明中葉輪卡入小定位圓內(nèi)時的示意圖；

圖6為本發(fā)明中夾具裝置的俯視圖；

圖7為傳統(tǒng)葉輪熱處理中冷卻介質(zhì)流入時的側(cè)面剖視圖；

圖8為葉輪受冷卻介質(zhì)碰撞產(chǎn)生變形的示意圖；

圖9為本發(fā)明保護裝置的側(cè)面剖視圖；

圖10為本發(fā)明保護裝置的俯視圖；

圖11為本發(fā)明葉板固定保護裝置的側(cè)視圖；

圖12為本發(fā)明葉板固定保護裝置的側(cè)面剖視圖；

圖13為本發(fā)明中的真空振動裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖14為本發(fā)明中的真空振動裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖15為葉輪低壓鑄造壓力曲線圖；

其中，1上模，2下模，3砂型，4型芯，5冷卻錐，6澆口，7冷卻環(huán)，8環(huán)槽，9進氣管，10集渣包，11模芯環(huán)，12石墨盤，13環(huán)形凹槽，14臺階，15砂型凹槽，16支撐臺，17砂型外框，18限位臺，19鑄造平臺，20加熱裝置，21蓋板，22升液管，23升液管圓盤，24坩堝，25進氣管，26中間加熱器，27墊子，28排氣孔，29縫隙；

1-1定位塊，1-2壓緊螺栓A，1-3調(diào)整塊，1-4調(diào)整螺栓，1-5小定位圓，1-6葉輪，1-7底板，1-8壓緊塊，1-9壓緊支撐螺栓，1-10壓緊螺栓B，1-11壓緊螺栓C，1-12緊固壓板，1-13大定位圓，1-14調(diào)整塊槽，1-15開位置，1-16閉位置；

2-2上葉板，2-3下葉板，2-4熱處理料架，2-5旋轉(zhuǎn)絲杠，2-6托盤，2-7絲杠槽，2-8葉板固定保護結(jié)構(gòu)，2-9葉片，2-10流道口，2-11上葉板卡槽，2-12下葉板缺口，2-13耐熱托板；

3-1進料漏斗，3-2進料閥門，3-3石膏型芯模具，3-4振動底座，3-5真空表安裝孔，3-6箱體，3-7振動器，3-8鎖門件，3-9玻璃視窗，3-10門板，3-11合頁，3-12進料口，3-13導流槽，3-14加強筋，3-15真空管安裝孔。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

實施例1

如圖1所示，鑄造模具，包括上下相對應設置的上模1和下模2，上模1和下模2形成的型腔內(nèi)設有砂型3和型芯4，上模1和下模2選擇金屬模，型芯4選擇石膏型芯；在上模1設有用于對葉輪內(nèi)部進行冷卻的冷卻錐5，在下模2設有供鑄造溶液進入的澆口6，上模1的頂部設有用于對上模1進行噴氣冷卻的多個冷卻環(huán)7，上模1的下表面設有用于對鑄造過程中產(chǎn)生的氣體進行排氣的多個環(huán)槽8。模具中采用型芯4和砂型3的配合有利于底部鋁液保溫及對鑄件的補縮；在上模1上設置的冷卻環(huán)7和冷卻錐可以很好的提高鑄件的冷卻速度，改善縮松；在上模1上設置環(huán)槽對鑄造產(chǎn)生的氣體排出，改善了葉輪鑄造的排氣。

上模1中部凹陷，中空，并設有冷卻錐5，冷卻錐5為一個空腔。冷卻錐5中插有進氣管9，在鑄造填充完畢后，通入冷卻氣，對葉輪內(nèi)部進行降溫，上模1和下模2均為金屬模具。

冷卻環(huán)7的數(shù)量大于3個，冷卻環(huán)7中空，在冷卻環(huán)7底部具有多個對上模1上表面進行吹氣的出氣口；在冷卻環(huán)中通入冷卻空氣后，從出氣口中吹出，對上金屬模上表面冷卻；或者，冷卻環(huán)采用螺旋線的方式進行多環(huán)設置。

在上模1下表面設置集渣包10；下模2在澆口6布設可拆卸的模芯環(huán)11，模芯環(huán)11與下模2之間設置密封件；密封件為石墨盤12；模芯環(huán)11和下模2連接在一起，在下模2上分體設置模芯環(huán)11，可以在出現(xiàn)鑄造溶液凝固堵口時，方便拆卸、清理：同時在模芯環(huán)11中間有石墨盤12，可以有效防止鑄造溶液的泄漏。

下模2下表面設有多個環(huán)形凹槽13；減少下模2同鑄造平臺19之間的接觸面積，使模具在鑄造平臺上放置的更加平穩(wěn)，環(huán)形凹槽同樣可以采用螺旋線的方式進行多環(huán)設置。

下模2內(nèi)部設有砂型3，砂型3上部填充有型芯4，型芯4底部放置在砂型3的臺階14上，臺階14數(shù)量大于等于3個，兩個臺階14之間設有淌道，鋁液從其中進入到模具內(nèi)部。

砂型3頂部設有支撐定位型芯4的砂型凹槽15，型芯4具有與砂型凹槽15相配合的支撐臺16；型芯4放置在砂型3臺階14上，型芯4外側(cè)下邊緣軸向設有支撐臺16，對應放置在砂型凹槽15內(nèi)。

型芯4下表面同砂型3之間留有一定距離空隙，用以形成葉輪的上葉板2-2，其距離根據(jù)葉輪下葉板厚度設定。型芯4上表面與上模1之間具有用以形成葉輪下葉板的設定間隙，用以形成葉輪的下葉板2-3，其距離根據(jù)葉輪上葉板2-2的厚度設定；用以形成封閉式葉輪。型芯4設有多條縫隙29，用以形成葉輪的葉片的填充。

下模2上在砂型3周邊設有砂型外框17，砂型外框17頂部具有限定上模1位置的限位臺18，上模1下部設有與限位臺18相配合的限位塊，上模1放置在下模2的砂型外框17上，通過砂型外框17頂部的限位臺18固定其位置。

如圖2所示，上模1下表面設置環(huán)槽8以改善排氣，環(huán)槽8的數(shù)量大于3條，或者采用螺旋線的方式進行多環(huán)設置；在每條環(huán)槽8上間隔一定距離布設多個排氣孔28，排氣孔28中設置排氣塞，實現(xiàn)只排氣不排溶液。排氣塞的由耐熱材料制備而成，中間設有很小排氣縫隙，保證不漏鑄造溶液。

在鑄造過程中，通過調(diào)節(jié)冷卻空氣的進量控制模具的溫度、調(diào)節(jié)加熱裝置的溫度控制鋁液溫度660-700℃、控制進氣壓力控制充型壓力及速度、保壓時間等參數(shù)來改善鑄造缺陷、提高鑄造質(zhì)量。

大型薄壁葉輪制造方法，具體步驟如下：

1)制備葉輪鑄造用的型芯4、砂型3和模具；

2)裝配模具、型芯4和砂型3形成鑄造模具并與低壓鑄造裝置連接；

3)對鋁錠進行熔化、除渣除氣處理，對鑄造模具進行低壓充型鑄造；

4)充型完成后，對鑄造模具進行冷卻降溫；

5)待鑄造模具溫度低于60-100℃時，拆模，待鑄件冷卻至室溫時，拆解鑄造模具，將鑄件取出，對鑄件進行清洗，對鑄件中心軸孔及外表面進行粗加工；

6)對鑄件進行熱處理，鉗工修整，并對鑄件進行熒光及X光探傷；

7)對葉輪鑄件的內(nèi)孔、外形和鍵槽進行精加工；

8)采用三坐標測量流道面各坐標點數(shù)值及機加工尺寸，對葉輪進行檢驗；

9)對鑄件進行動靜平衡機高速試驗，以獲得精度高的大型薄壁葉輪。

對葉輪鑄造采用低壓鑄造，鑄造過程中壓力按照圖15所示的設定壓力曲線圖進行鑄造，設定壓力曲線分為依次連接的升液階段、充型階段、增壓階段和保壓階段，升液階段的升液速度為0.0009-0.003MPa/s，升液壓力為0.01-0.05MPa；充型階段的充型速度為0.012-0.025MPa/s，充型壓力為0.08-0.10MPa；增壓階段的增壓速度為0.015-0.035MPa/s，增壓壓力為0.20-0.40MPa；保壓階段的保壓壓力為0.20-0.40MPa。

所述步驟1)中型芯的具體制作步驟如下：

2-1)將鑄造成型好的低熔點合金葉輪葉片嵌于石膏型芯模具中；

2-2)稱取石膏粉50-60Kg，稱取25-35Kg純凈水，混合制成石膏漿料，水溫控制在15-25℃之間，混合好后放入真空箱中，進行抽真空及振動脫泡；

2-3)待石膏型芯靜置固化后，干燥石膏型芯并進行修整。

為了實現(xiàn)上述目的，可以采用用于完成石膏型芯制作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個箱體3-6，如圖13和圖14所示，所述的箱體3-6與抽真空裝置相連；箱體3-6外側(cè)設有加強筋3-14，在所述箱體3-6的內(nèi)部安裝有石膏型芯模具3-3，在石膏型芯模具3-3內(nèi)鑲嵌有低熔點合金葉輪葉片，在箱體3-6的內(nèi)部安裝有對模具3-3中漿料進行振動的振動底座3-4；這里振動底座3-4為一個安裝在模具底部的振動器3-7；在所述的真空箱頂部設有進料口3-12，所述的進料口3-12安裝有進料漏斗3-1，進料漏斗3-1設有進料閥門3-2，進料漏斗3-1的下方設有與真空箱內(nèi)模具澆鑄口連通的導流槽3-13，所述的箱體3-6頂部安裝有用于觀察真空箱內(nèi)部工作情況的玻璃視窗。

箱體3-6上還設有真空表安裝孔3-15，真空表安裝孔3-15上安裝真空表，真空表安裝孔3-15設置在箱體的頂部；通過真空表來觀察真空箱內(nèi)的真空情況，箱體3-6上還設有起重吊環(huán)，用于箱體的移動，起重吊環(huán)一般安裝在箱體3-6的頂部。

真空管安裝孔3-15安裝在箱體的后面與真空泵相連，實現(xiàn)對箱體內(nèi)部的抽真空；但是真空管安裝孔3-15也不限于安裝在真空箱的后面，也可以安裝在真空箱的其他面，只要能實現(xiàn)抽真空的功能即可。

所述的箱體3-6的前面設有密封門板3-10，門板右側(cè)有鎖門件3-8。門板左側(cè)有合頁3-11，合頁3-11與箱體3-6連接。

在步驟2-3)中，待石膏型芯靜置固化后，將石膏型芯放置于干燥托架上進行干燥，以解決葉輪石膏型芯干燥過程中受力不均、變形、裂紋等問題。

在機加工或者車加工中，所采用的夾具包括底板1-7，在底板1-7上表面設有多個兩個用于卡住葉輪端面的第一凹部與第二凹部，因葉輪1-6的端面一個大一個小，因此第一凹部與第二凹部即圖1中的大定位圓1-13和小定位圓1-5，在底板1-7工作面活動設有在多個壓緊塊1-8作為第一壓緊件和多個定位塊1-1作為定位件，壓緊塊1-8可旋轉(zhuǎn)固定于底板1-7上，小定位圓1-5與葉輪端部第二圓面配合時，采用第二壓緊件進行緊固，第二壓緊件包括用于覆蓋在葉輪中心軸孔表面的緊固壓板1-12，緊固件穿過緊固壓板1-12、葉輪1-6中心與底板1-7緊固。

兩個定位圓的設置是為了更好的快速實現(xiàn)對葉輪1-6的固定，定位圓的形狀最好與葉輪1-6端面的形狀相同，或者可以在凹陷部位周圍為鋸齒形狀，既方便對葉輪1-6快速定位，又方便取出葉輪1-6。

為了在機加工過程中，快速對葉輪1-6進行定位，縮短裝夾時間，在底板1-7上表面開有多個調(diào)整塊槽1-14，在調(diào)整塊槽1-14內(nèi)設置調(diào)整塊1-3，為避免對葉輪的破壞，調(diào)整塊1-3的材料為鋁等軟質(zhì)金屬，通過調(diào)整塊1-3與葉輪1-6基準面接觸保證定位的準確性，底板1-7設有與調(diào)整塊槽1-14連通的第三開孔，調(diào)整螺栓1-4通過第三開孔調(diào)整調(diào)整塊1-3的高度，以方便對葉輪水平度的調(diào)整，緊固孔可豎直開于底板1-7內(nèi)。

緊固件為壓緊螺栓B1-10，如圖1所示，用于穿過壓緊螺栓B1-10的壓緊螺栓開孔設于壓緊塊1-8的中部，在壓緊塊1-8遠離葉輪1-6的端部設有壓緊支撐螺栓1-9，緊固件也可以是鋼栓，上下兩端通過螺母分別緊固。

所述壓緊塊1-8通過壓緊支撐螺栓1-9可旋轉(zhuǎn)固定于底板1-7上，定位塊1-1通過壓緊螺栓A1-2可旋轉(zhuǎn)固定于底板1-7上，壓緊塊1-8上設有壓緊螺栓開孔，壓緊螺栓B1-10穿過開孔與底板1-7固定，在夾具裝置空閑時，壓緊塊1-8和定位基準塊1-1處于開位置，不會干涉到葉輪1-6的放置，當放置好葉輪1-6后，壓緊塊1-8和定位塊1-1對葉輪1-6進行壓牢，因多個壓緊塊1-8與定位塊1-1在底板1-7上均勻設置在葉輪1-6的周圍，設置對稱，如圖3所示，不會對薄壁葉輪造成損傷。

熱處理中所用的保護裝置，包括用于放置葉輪的耐熱托板2-13，耐熱托板2-13上方設有用于支撐葉輪中心軸孔的托盤2-6，托盤2-6與耐熱托板2-13通過旋轉(zhuǎn)絲杠2-5連接，耐熱托板上設有絲杠槽2-7，耐熱托板2-13上表面設有多個用于保護上葉板2-2和下葉板2-3的葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8，在葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8的中心開有冷卻介質(zhì)流道口2-10；放置好葉輪后，通過旋轉(zhuǎn)絲杠2-5旋轉(zhuǎn)帶動托盤2-6向上移動，從而對葉輪中心軸孔部位進行有效支撐，因旋轉(zhuǎn)絲杠2-5與托盤2-6配合，可以實現(xiàn)不同尺寸葉輪的支撐，若要實現(xiàn)所有同樣尺寸的葉輪的熱處理，可將托盤2-6設置為固定結(jié)構(gòu)；通過葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8對上葉板2和下葉板2-3進行保護，有效防止葉板的變形，如圖9和圖10所示，對每個相鄰葉片2-9之間的空間均設置葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8，葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8均勻布置在葉輪圓周。

所述葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8包括設于流道口2-10上方的上葉板覆蓋板，和設于流道口下方的下葉板覆蓋板，上葉板覆蓋板可以是一塊傾斜設置或者水平設置的板，只要能使得冷卻介質(zhì)避免與上葉板直接接觸即可，上葉板覆蓋板可以與下葉板覆蓋板通過一個中空的框體連接，該框體的中空部分為冷卻介質(zhì)流道口2-10，如圖11和圖12所示，為了葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8能有效貼合葉輪1-6，下葉板覆蓋板上開有至少一個螺栓孔或者螺釘孔，用于將整個葉板固定保護結(jié)構(gòu)2-8固定于耐熱托板2-13。

為了提高保護效果，如圖8所示，所述上葉板覆蓋板中部開有上葉板卡槽2-11用于將上葉板的端部卡于卡槽內(nèi)，防護保護葉板效果較為理想。

所述下葉板覆蓋板水平設置，且其下表面設有用于與下葉板2-3拼接的下葉板缺口2-12，因為在熱處理過程中，下葉板2-3是高出耐熱托板2-13的，通過該下葉板缺口2-12可以直接覆蓋下葉板2-3的端部，避免冷卻氣體對下葉板2-3造成直接沖刷碰撞。

實施例2

本實施例中熱處理中的夾具，包括用于放置葉輪的耐熱托板，耐熱托板上表面設有一個用于保護上葉板和下葉板的葉板固定保護裝置，在葉板固定保護裝置的中心開有冷卻介質(zhì)流道口；通過葉板固定保護裝置對上葉板和下葉板進行保護，有效防止葉板的變形。

葉板固定保護裝置包括設于流道口上方的上葉板覆蓋板，和設于流道口下方的下葉板覆蓋板，上葉板覆蓋板和下葉板覆蓋板各自水平設置，二者之間豎直設置多個連接件，留有冷卻介質(zhì)入口。

實施例3

本實施例中車加工中的夾具，包括底板，底板工作面設有一凹部，凹部與葉輪端部大圓面所在工作面配合，凹部的邊緣設有用于將葉輪端部第一圓面鎖緊于底板的第一壓緊件，在底板工作面上可拆卸設有用于將葉輪端部第二圓面鎖緊于底板的第二壓緊件設有第二壓緊件。

該方案省去了第一個方案中的第二凹部，同樣可滿足對葉輪的快速定位，此時，第二壓緊件中緊固壓板最好通過三角形設置的螺栓進行緊固，便于提高穩(wěn)定性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。