【技术实现步骤摘要】
本申请涉及泵，尤其涉及一种复杂结构闭式叶轮的制备方法。
技术介绍
1、在流体机械领域，叶轮作为水轮机、航空发动机、膨胀机、泵及压缩机等设备的核心部件，承担着增压或能量转换的关键功能。随着现代工业技术的快速发展，叶轮的应用环境日益复杂与严苛，这对其整体性能提出了更高要求。具体体现在需具备高速运转稳定性、高压承受能力、低振动特性以及高效率的能量转换能力。为了满足这些性能指标，叶轮设计趋向于采用扭曲叶片和窄间隙流道的闭式结构。这种设计不仅优化了流体动力学性能，还显著提高了能量转换效率。
2、然而，在叶轮的制造过程中，传统方法面临诸多挑战。五轴加工技术虽然具有较高的加工精度和灵活性，但在加工叶轮这类复杂结构时，由于材料去除量大、切削力大，容易产生较大的应力和变形，从而影响叶轮的精度和性能。同样，传统焊接方法也面临着焊接应力大、易变形的问题，且焊接接头的质量和性能往往难以保证。此外，一体打印的叶轮在打印过程中往往需要大量的支撑结构来保持形状的稳定性，这些支撑结构在后续处理中难以完全去除，不仅增加了后处理的难度和成本，还可能对叶轮的表面质量和性能造成不利影响。
技术实现思路
1、本申请实施例通过提供一种复杂结构闭式叶轮的制备方法，解决了现有技术中闭式叶轮采用五轴加工和焊接时易产生大应力和变形，以及采用一体打印时支撑结构难以完全去除的技术问题。
2、本申请实施例提供了一种复杂结构闭式叶轮的制备方法，包括：
3、通过机加工方式制备前盖板制品；
4、将
5、去除所述第一叶轮半成品中的所述第一支撑件，并对所述第一支撑件接触的所述前盖板制品和所述叶片部位进行打磨处理，得到第二叶轮半成品；
6、将所述第二叶轮半成品固定于所述选区激光增材制造设备，对所述叶片远离所述前盖板制品的一侧逐层打印出后盖板以及位于叶轮流道进口处的第二支撑件，得到第三叶轮半成品；
7、去除所述第三叶轮半成品中的第二支撑件，并进行后处理，得到叶轮成品。
8、在一种可能的实现方式中，通过机加工方式制备前盖板制品，包括：
9、通过机加工方式制备前盖板的内表面、外表面以及外圆轮廓，直至达到成品所需的尺寸；
10、对已经加工至成品所需的尺寸的所述前盖板进行丙酮超声波清洗，以去除表面的油污和杂质；
11、将清洗后的所述前盖板进行干燥处理，得到前盖板制品。
12、在一种可能的实现方式中，当所述前盖板的壁厚小于预设的厚度范围时，在其外表面预留2-3mm的加工余量。
13、在一种可能的实现方式中，将所述前盖板制品固定于选区激光增材制造设备上，并对其内表面逐层打印出叶片以及用于支撑所述叶片的第一支撑件，得到第一叶轮半成品，包括：
14、将所述前盖板制品固定于选区激光增材制造设备上，并调整至水平位置，确保其内表面朝上，并通过所述选区激光增材制造设备的卡盘夹持所述前盖板制品的外圆轮廓；
15、利用计算机控制系统对所述叶片的打印进行切片处理，并规划出打印路径；在此过程中，从所述选区激光增材制造设备的进气口通入高纯度的氩气；
16、启动所述选区激光增材制造设备的激光加工器，按照规划的打印路径在所述前盖板制品的内表面上逐层打印所述叶片；在此打印过程中，采用铺粉的方式，即每打印完一层后，所述选区激光增材制造设备的成型缸会向下移动预设的行程，同时粉料缸上移相同的行程，以便铺粉刷能够均匀地铺上一层新的粉末；
17、其中，对所述叶片中角度低于45°的部位，会同时打印出所述第一支撑，得到第一叶轮半成品。
18、在一种可能的实现方式中，在整个打印过程中，所述选区激光增材制造设备的粉尘净化系统持续工作，收集并处理多余的粉末。
19、在一种可能的实现方式中，所述铺粉刷在每层铺设时，其粉末层的厚度为0.2mm。
20、在一种可能的实现方式中，启动所述选区激光增材制造设备的激光加工器，按照规划的打印路径通过选区熔化的方式在所述前盖板制品的内表面上逐层打印所述叶片。
21、在一种可能的实现方式中，对与所述第一支撑件接触的所述前盖板制品和所述叶片部位进行打磨处理，直至其表面粗糙度低于ra3.2。
22、在一种可能的实现方式中，在后处理阶段，对已经去除了所述第二支撑件的所述第三叶轮半成品的表面，采用磨粒流处理技术进行优化，得到叶轮成品。
23、在一种可能的实现方式中，经过磨粒流处理后，叶轮成品的流道进口处的表面粗糙度低于ra1.6。
24、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：
25、本申请提供了一种复杂结构闭式叶轮的制备方法。首先，本申请采用机加工方式制备前盖板制品，这种生产方式不仅生产效率高、成本低，能够满足大规模生产的需求，而且机加工出的前盖板制品表面质量更优。其原材料整体为锻件，各方面性能均优于打印成型技术。
26、其次，本申请充分利用了选区激光增材制造技术的高精度逐层打印能力。这一技术不仅成功实现了叶片和第一支撑件的精确制造，还擅长处理传统制造方法难以实现的复杂结构，如叶片的扭曲形态和变厚度特征。同时，通过精确控制打印过程，确保了打印出的部件形状、尺寸和位置精度完全符合设计要求。此外，第一支撑件有效防止了叶片在打印过程中的坍塌变形，从而保证了打印质量的高标准。
27、再次，本申请在制造后盖板时，同样采用了选区激光增材制造技术。这一技术实现了后盖板与叶片之间的精确对接和集成，避免了传统制造方法中可能出现的装配误差和配合问题。同时，为了优化打印过程并降低成本，后盖板在打印过程中仅在叶轮流道进口处添加了第二支撑件，其他部位则依靠已打印成型的叶片进行支撑。这种优化不仅减少了第二支撑件的使用数量，还降低了打印过程中的复杂性和成本。
28、此外，与价格昂贵的五轴加工设备相比，本申请采用的选区激光增材制造技术显著减少了因切削加工对材料的大量浪费，有效节约了加工时间和成本。同时，与五轴加工和传统焊接相比，选区激光增材制造技术避免了因应力过大而导致的易变形问题，提高了产品的稳定性和可靠性。本申请还创新性地解决了一体打印过程中存在的效率低、成本高以及支撑结构去除困难的问题。通过分步打印、精确控制第一支撑件和第二支撑件的使用，本申请成功实现了复杂结构闭式叶轮的高效、低成本制造，进一步提升了产品的市场竞争力和应用价值。
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1.一种复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，通过机加工方式制备前盖板制品（11），包括：
3.根据权利要求2所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，当所述前盖板的壁厚小于预设的厚度范围时，在其外表面预留2-3mm的加工余量。
4.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，将所述前盖板制品（11）固定于选区激光增材制造设备（3）上，并对其内表面逐层打印出叶片（12）以及用于支撑所述叶片（12）的第一支撑件，得到第一叶轮半成品，包括：
5.根据权利要求4所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，在整个打印过程中，所述选区激光增材制造设备（3）的粉尘净化系统（37）持续工作，收集并处理多余的粉末。
6.根据权利要求4所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，所述铺粉刷（35）在每层铺设时，其粉末层的厚度为0.2mm。
7.根据权利要求4所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，启动所述选区激光增材制造设备
8.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，对与所述第一支撑件接触的所述前盖板制品（11）和所述叶片（12）部位进行打磨处理，直至其表面粗糙度低于Ra3.2。
9.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，在后处理阶段，对已经去除了所述第二支撑件的所述第三叶轮半成品（5）的表面，采用磨粒流处理技术进行优化，得到叶轮成品（1）。
10.根据权利要求9所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，经过磨粒流处理后，叶轮成品（1）的流道进口处的表面粗糙度低于Ra1.6。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，通过机加工方式制备前盖板制品（11），包括：
3.根据权利要求2所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，当所述前盖板的壁厚小于预设的厚度范围时，在其外表面预留2-3mm的加工余量。
4.根据权利要求1所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，将所述前盖板制品（11）固定于选区激光增材制造设备（3）上，并对其内表面逐层打印出叶片（12）以及用于支撑所述叶片（12）的第一支撑件，得到第一叶轮半成品，包括：
5.根据权利要求4所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，在整个打印过程中，所述选区激光增材制造设备（3）的粉尘净化系统（37）持续工作，收集并处理多余的粉末。
6.根据权利要求4所述的复杂结构闭式叶轮的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李探军，程佳，雷晨博，乔雄安，
申请(专利权)人：西安泵阀总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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