本發(fā)明涉及一種葉輪的制造技術(shù)，尤其是涉及一種用于小型吸沙泵的耐磨葉輪制造技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著城市化建設(shè)的加快，建筑用砂的需求也越來越大。目前，作業(yè)于中小河流的小型采砂船是提供建筑用砂的最主要機(jī)具，而吸沙泵則是其發(fā)揮采砂功能的關(guān)鍵設(shè)備之一。葉輪作為吸沙泵的核心部件，其服役條件十分惡劣，時(shí)常受到砂石的劇烈磨損和沖擊，較易磨損。

為了便于加工，現(xiàn)有的小型吸沙泵葉輪大多采用機(jī)械加工性能良好但抗泥沙磨損性能較差的鑄造合金鋼材料制造，導(dǎo)致葉輪磨損快，壽命短，需經(jīng)常更換和維修，嚴(yán)重影響了采砂效率和采砂成本。

也有一些吸沙泵葉輪采用在高鉻白口抗磨鑄鐵葉輪主體上整體鑄入輪芯的方法來同時(shí)滿足葉輪的耐磨性與可加工性的要求，但當(dāng)葉輪尺寸較小時(shí)，此法會(huì)導(dǎo)致輪芯對葉輪主體鑄造收縮阻力過大從而造成兩者的結(jié)合強(qiáng)度低，葉輪易開裂，因此，該方法并不適合于制造小型吸沙泵葉輪。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種易于機(jī)械加工、耐磨性高、適合小型吸沙泵的葉輪制造方法，通過對葉輪結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和制造方法的優(yōu)化，解決了利用高鉻合金鑄鐵材料制造小型葉輪的技術(shù)難題，大大提高了葉輪的使用壽命。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種小型吸沙泵耐磨葉輪的制造方法，該葉輪包括葉輪主體、輪芯、封蓋、過渡板、葉輪預(yù)埋環(huán)、以及封蓋預(yù)埋件，其特征在于：該葉輪制作方法包括以下步驟：

步驟一、葉輪預(yù)埋環(huán)和封蓋預(yù)埋件的加工：

a.葉輪預(yù)埋環(huán)加工，按照設(shè)計(jì)要求尺寸采用鐵質(zhì)材料加工出葉輪預(yù)埋環(huán)，在葉輪預(yù)埋環(huán)外表面沿著軸向進(jìn)行堆焊出多條焊縫，多條堆焊焊縫在葉輪預(yù)埋環(huán)四周表面對稱均勻分布，然后在葉輪預(yù)埋環(huán)內(nèi)表面加工出與輪芯配合的螺紋；

b.封蓋預(yù)埋件加工，按照設(shè)計(jì)要求采用鐵質(zhì)材料制作出錐形的封蓋預(yù)埋件；

步驟二、葉輪主體和封蓋的鑄造：

a.葉輪主體鑄造，按照設(shè)計(jì)尺寸和形狀要求制作葉輪主體模具，將制作好的葉輪預(yù)埋環(huán)置于葉輪主體模具相應(yīng)的位置，即葉輪主體與輪芯接觸處，然后鑄鐵澆注得到含有葉輪預(yù)埋件的葉輪主體；

b.封蓋鑄造，將封蓋預(yù)埋件置于封蓋模具設(shè)計(jì)位置，封蓋預(yù)埋件的錐形大頭置于封蓋內(nèi)部，然后采用鑄鐵澆注得到含有封蓋預(yù)埋件的封蓋；

步驟三、機(jī)械加工，先將鑄造好的葉輪主體和封蓋進(jìn)行機(jī)械加工，然后采用鐵質(zhì)材料加工出過渡板和輪芯，所述輪芯外表面還加工出與葉輪預(yù)埋件配合的螺紋；

步驟四、組裝與焊接，按照以下順序組裝和焊接：

a.封蓋與過渡板的組焊，將過渡板與封蓋在封蓋預(yù)埋件處進(jìn)行塞焊，從而將過渡板和封蓋連接在一起；

b.輪芯與葉輪主體的組焊，將輪芯通過螺紋配合旋入葉輪主體的葉輪預(yù)埋環(huán)內(nèi)，在靠葉輪主體側(cè)的輪芯旋合端部與葉輪預(yù)埋環(huán)內(nèi)側(cè)之間進(jìn)行角焊連接；

c.封蓋焊接，將組焊后的封蓋-過渡板與組焊后的葉輪主體-輪芯進(jìn)行角焊連接，具體為在過渡板與輪芯內(nèi)表面接觸處進(jìn)行角焊，采用焊條手弧焊接，焊接完成后，即完成整個(gè)葉輪的制作。

作為優(yōu)選，步驟二中，封蓋預(yù)埋件有3-8個(gè)，多個(gè)封蓋預(yù)埋件以封蓋中心對稱均勻分布。

作為優(yōu)選，所述葉輪主體和封蓋均采用高鉻鑄鐵材質(zhì)鑄造，所述葉輪預(yù)埋環(huán)、輪芯、以及封蓋預(yù)埋件采用低合金鋼或者低碳鋼制造

作為優(yōu)選，所述葉輪預(yù)埋件表面堆焊焊縫的焊接、封蓋與過渡板的組焊、以及輪芯與葉輪主體的組焊均采用熔化焊的方法進(jìn)行焊接。

作為優(yōu)選，所述葉輪主體和封蓋采用消失模鑄造工藝鑄造。

作為優(yōu)選，步驟四中，在輪芯旋入葉輪預(yù)埋件之前，先在輪芯外部螺牙均勻涂覆環(huán)氧樹脂，然后立即旋入葉輪主體的葉輪預(yù)埋環(huán)螺牙內(nèi)，并旋緊，待環(huán)氧樹脂固化后，將輪芯旋合端部與葉輪預(yù)埋環(huán)內(nèi)側(cè)清理干凈后再進(jìn)行角焊連接。

作為優(yōu)選，步驟一中，所述葉輪預(yù)埋環(huán)的壁厚不大于20mm，堆焊焊縫的長度為葉輪預(yù)埋環(huán)長度的1/3-3/4。

作為優(yōu)選，所述葉輪預(yù)埋環(huán)外表面上堆焊焊縫尺寸滿足：其中：p-吸砂泵功率，b-堆焊焊縫寬度，l-理論堆焊焊縫長度，n-葉輪轉(zhuǎn)速，r-葉輪預(yù)埋環(huán)外徑，[τ]-焊縫的許用切應(yīng)力，當(dāng)單條堆焊焊縫最大長度小于理論堆焊焊縫長度時(shí)，在葉輪預(yù)埋環(huán)外表面上設(shè)置多條堆焊焊縫，多條堆焊焊縫在葉輪預(yù)埋環(huán)四周表面對稱均勻分布，且滿足多條堆焊焊縫長度總和大于理論堆焊焊縫長度。

一種小型吸沙泵耐磨葉輪，葉輪主體和輪芯，其特征在于：所述葉輪主體與輪芯連接處設(shè)有葉輪預(yù)埋環(huán)，所述葉輪預(yù)埋環(huán)外表面上設(shè)有沿軸向的堆焊焊縫，葉輪預(yù)埋環(huán)采用預(yù)埋的方式與葉輪主體一起鑄造，輪芯外表面設(shè)有螺紋，葉輪預(yù)埋環(huán)與輪芯通過螺紋配合旋和，輪芯的螺紋端部和輪芯內(nèi)表面接觸處采用間斷的焊接相連，輪芯靠近葉輪主體內(nèi)側(cè)端部還設(shè)有封蓋和過渡板，封蓋上設(shè)有尺寸與葉輪預(yù)埋環(huán)內(nèi)徑匹配的凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有多個(gè)通過預(yù)埋方式鑄造進(jìn)去的封蓋預(yù)埋件，所述封蓋預(yù)埋件為外小內(nèi)大的錐形預(yù)埋件，過渡板通過與封蓋預(yù)埋件塞焊的方式安裝在凸臺(tái)上，過渡板的尺寸與輪芯內(nèi)徑相匹配，過渡板與輪芯內(nèi)表面接觸處采用焊接相連。

作為改進(jìn)，所述輪芯和葉輪預(yù)埋環(huán)的螺紋間隙之間填充環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

首先，本發(fā)明通過預(yù)埋鑄造、組合焊接的方法，使葉輪過流磨損面為高鉻鑄鐵材料，非過流磨損面為焊接性、機(jī)加工性、韌性較好地鐵質(zhì)材料，既克服了高鉻合金脆性大不能采用螺紋傳遞動(dòng)力和難以加工的難題，也解決了小型高鉻鑄鐵葉輪整體預(yù)埋鑄入鐵質(zhì)輪芯時(shí)葉輪主體易開裂的問題，在提高葉輪耐磨性的同時(shí)，還保證了其機(jī)械加工，動(dòng)力傳輸?shù)确矫娴男阅芤?，延長了葉輪的使用壽命，降低了維修成本；其次，葉輪預(yù)埋環(huán)外圓表面堆焊焊縫的存在保證了葉輪預(yù)埋環(huán)動(dòng)力傳遞的可靠性，避免了葉輪主體與預(yù)埋環(huán)的軸向竄動(dòng)；另外，輪芯帶有起定位作用的圓形凸臺(tái)，可方便組件的安裝，封蓋與輪芯的連接也取消了傳統(tǒng)的螺栓連接方式，密封效果更好，更能有效地保護(hù)泵軸。

其次，葉輪預(yù)埋環(huán)的設(shè)計(jì)：保證了連接強(qiáng)度，以前的專利也有整體預(yù)埋的，但是適合大型葉輪，若葉輪尺寸較小，容易造成開裂。

然后，端蓋采用塞焊的方式，其密封性能和連接穩(wěn)定性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前大多采用螺栓連接。

附圖說明

圖1是本發(fā)明葉輪主體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明耐磨葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中葉輪主體和輪芯及封蓋組裝的局部放大圖。

圖中：1-葉輪主體，2-葉輪預(yù)埋環(huán)，3-堆焊焊縫，4-封蓋，5-過渡板-輪芯角焊縫，6-過渡板-封蓋塞焊縫，7-過渡板，8-輪芯-葉輪預(yù)埋環(huán)角焊縫，9-輪芯，10-封蓋預(yù)埋件。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分理解本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果，下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1至圖3所示，一種小型吸沙泵耐磨葉輪，葉輪主體1和輪芯9，所述葉輪主體1與輪芯9連接處設(shè)有葉輪預(yù)埋環(huán)2，所述葉輪預(yù)埋環(huán)2外表面上設(shè)有沿軸向的堆焊焊縫3，葉輪預(yù)埋環(huán)2采用預(yù)埋的方式與葉輪主體1一起鑄造，輪芯9外表面設(shè)有螺紋，葉輪預(yù)埋環(huán)2與輪芯9通過螺紋配合旋和，輪芯9的螺紋端部和輪芯9內(nèi)表面接觸處采用間斷的焊接相連，輪芯9靠近葉輪主體1內(nèi)側(cè)端部還設(shè)有封蓋4和過渡板7，封蓋4上設(shè)有尺寸與葉輪預(yù)埋環(huán)2內(nèi)徑匹配的凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有多個(gè)通過預(yù)埋方式鑄造進(jìn)去的封蓋預(yù)埋件10，所述封蓋預(yù)埋件10為外小內(nèi)大的錐形預(yù)埋件，過渡板7通過與封蓋預(yù)埋件10塞焊的方式安裝在凸臺(tái)上，過渡板7的尺寸與輪芯9內(nèi)徑相匹配，過渡板7與輪芯9內(nèi)表面接觸處采用焊接相連。

一種采用耐磨葉輪的小型吸沙泵，吸砂泵功率300kw，葉輪轉(zhuǎn)速800r/min，揚(yáng)程33m，該小型吸沙泵耐磨葉輪的制造方法，包括澆鑄、機(jī)械加工、焊接，其結(jié)構(gòu)及施焊部位參見圖1至圖3，葉輪包括葉輪主體1、封蓋4、輪芯9、過渡板7、葉輪預(yù)埋環(huán)2及封蓋預(yù)埋件10，葉輪主體1、封蓋4均采用高鉻鑄鐵鑄造，葉輪預(yù)埋環(huán)2和封蓋預(yù)埋件10采用其他可切削加工和可焊性好的鐵合金制造并分別預(yù)埋鑄入葉輪主體1和封蓋4中，輪芯9與預(yù)埋環(huán)采用螺紋連接并在兩者端部旋合處進(jìn)行間斷焊接，封蓋4與過渡板7則在預(yù)埋件對應(yīng)部位通過塞焊連接，最后將組焊后的封蓋4與組焊后的輪芯9進(jìn)行角焊縫連接。

葉輪的具體制造過程如下：

1、預(yù)埋件加工

1)制備葉輪預(yù)埋環(huán)2：葉輪預(yù)埋環(huán)2采用zg35simn，加工成內(nèi)徑168mm，外徑200mm，長100mm，取焊縫金屬許用切應(yīng)力[τ]＝100mpa，預(yù)埋環(huán)外徑r＝0.1m，抽砂泵功率p＝300kw，葉輪轉(zhuǎn)速n＝800r/min，根據(jù)堆焊焊縫尺寸計(jì)算公式計(jì)算得到堆焊焊縫3尺寸為:bl≥368mm²。

采用半自動(dòng)co2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊縫堆焊，焊接電流135～145a，電弧電壓22～24v，焊絲直徑1.2mm，焊絲牌號(hào)h08mn2sia，焊縫根部熔寬b取8mm，焊縫長度l≥44.785mm。

實(shí)際焊縫尺寸定為：l＝50mm，b＝8mm～10mm，焊縫余高＝4～6mm。

2)封蓋預(yù)埋件10加工：該預(yù)埋件為錐型件，長度17mm，大端直徑14mm，小端直徑12mm，數(shù)量6件，材質(zhì)為35號(hào)鋼。

2、鑄造

1)葉輪主體1鑄造：將制備好的葉輪預(yù)埋環(huán)2預(yù)先放置在鑄造消失模模型相應(yīng)位置，與模型一起涂刷涂料、進(jìn)行消失模鑄造，葉輪主體1采用cr26高鉻鑄鐵材質(zhì)鑄造。

2)封蓋4鑄造：將制備好的封蓋預(yù)埋件10預(yù)先倒置在封蓋4消失模模型相應(yīng)位置，即封蓋預(yù)埋件10的錐形大頭置于封蓋4內(nèi)部，小頭朝外，并引出固定柄，與模型一起涂刷涂料、進(jìn)行消失模鑄造，封蓋4采用cr26高鉻鑄鐵材質(zhì)鑄造。

3、機(jī)械加工

1)輪芯9采用35號(hào)鋼加工。

2)加工鑄入葉輪預(yù)埋環(huán)2的葉輪主體1。

3)加工鑄入封蓋預(yù)埋件10的封蓋4。

4)加工過渡板7，工過渡板7材質(zhì)為q345b鋼。

4、組裝與焊接

1)封蓋4與過渡板7的組焊：將過渡板7與封蓋4在封蓋預(yù)埋件10處進(jìn)行塞焊，，實(shí)現(xiàn)封蓋4與過渡板7的組合連接，所述封蓋4主要作用是對輪芯9端部進(jìn)行密封，防止水進(jìn)入輪芯9內(nèi)，焊接工藝參數(shù)為：采用半自動(dòng)co2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，焊接電流135～145a，電弧電壓22～24v，焊絲直徑1.2mm，焊絲牌號(hào)h08mn2sia。

2)輪芯9與葉輪主體1的組焊：將輪芯9外部螺牙均勻涂覆環(huán)氧樹脂即刻旋入葉輪預(yù)埋環(huán)2螺牙內(nèi)，并旋緊，待環(huán)氧樹脂固化后，將輪芯9靠葉輪主體1側(cè)的旋合端部與葉輪預(yù)埋環(huán)2內(nèi)側(cè)清理干凈后進(jìn)行角焊連接，焊角高5mm，采用半自動(dòng)co2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊縫堆焊，焊接電流135～145a，電弧電壓22～24v，焊絲直徑1.2mm，焊絲牌號(hào)h08mn2sia。

3)封蓋4焊接：將組焊后的封蓋-過渡板與組焊后的葉輪主體-輪芯進(jìn)行角焊連接，具體為在過渡板7與輪芯9內(nèi)表面接觸處進(jìn)行角焊，采用焊條手弧焊，焊條直徑4mm，焊條牌號(hào)j507，焊接電流120a。

需要指出的是本發(fā)明封蓋4和葉輪主體1不限于消失模鑄造，可采用任何其他鑄造方法。

另外需要指出的是上述實(shí)施例封蓋預(yù)埋件10有6個(gè)，6個(gè)封蓋預(yù)埋件10以封蓋4中心對稱均勻分布，實(shí)際上封蓋預(yù)埋件10不限于6個(gè)，多個(gè)封蓋預(yù)埋件10以封蓋4軸心線對稱均勻分布即可。

另外還需要指出的是，葉輪預(yù)埋環(huán)2四周的堆焊焊縫3數(shù)量不限，一般有3-12條即可，多條堆焊焊縫3在葉輪預(yù)埋環(huán)2四周均勻分布即可。

另外還需要指出的是，所述葉輪預(yù)埋環(huán)2和封蓋4不限于上述實(shí)施例中的cr26材質(zhì)鑄造，也可采用其他高鉻鑄鐵材質(zhì)鑄造。所述葉輪預(yù)埋環(huán)2、輪芯9、以及封蓋預(yù)埋件10也不限于上述實(shí)施例中所指代材料，采用低合金鋼或者低碳鋼制造即可解決本發(fā)明的技術(shù)問題，滿足要求，上述實(shí)施例中選用的僅僅是最優(yōu)材料的一種。

另外還需要指出的是，所述葉輪預(yù)埋件2表面堆焊焊縫的焊接、封蓋4與過渡板7的組焊、以及輪芯9與葉輪主體1的組焊均采用熔化焊的方法進(jìn)行焊接即可解決本發(fā)明的技術(shù)問題，滿足要求，上述實(shí)施例中選用的半自動(dòng)co2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接僅僅是最優(yōu)焊接方法中的一種。

本專利的保護(hù)范圍不限于以上實(shí)施例的具體方案，凡事利用本專利提供的總體技術(shù)方案而生產(chǎn)、制造、使用的吸沙泵葉輪，均落入本專利的保護(hù)范圍。

考慮到安裝焊接方便操作和力學(xué)穩(wěn)定性，所述葉輪預(yù)埋環(huán)的壁厚不大于20mm，堆焊焊縫的長度為葉輪預(yù)埋環(huán)長度的1/3-3/4。

所述葉輪預(yù)埋環(huán)外表面上堆焊焊縫尺寸滿足：其中：p-吸砂泵功率，b-堆焊焊縫寬度，l-理論堆焊焊縫長度，n-葉輪轉(zhuǎn)速，r-葉輪預(yù)埋環(huán)外徑，[τ]-焊縫的許用切應(yīng)力，當(dāng)單條堆焊焊縫最大長度小于理論堆焊焊縫長度時(shí)，在葉輪預(yù)埋環(huán)外表面上設(shè)置多條堆焊焊縫，多條堆焊焊縫在葉輪預(yù)埋環(huán)四周表面對稱均勻分布，且滿足多條堆焊焊縫長度總和大于理論堆焊焊縫長度。