專利名稱：鑄件仿生非光滑表面的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄件的鑄造方法，特別涉及一種鑄件仿生非光滑表面的形成方 法。
背景技術(shù)：
大量研究表明，在某些條件下，生物非光滑結(jié)構(gòu)(表面)具有減粘、減阻、耐磨消聲 降噪等功能。對(duì)于科學(xué)界研究的焦點(diǎn)一鯊魚(yú)皮表面，更是為我們提供了優(yōu)異的仿生學(xué)藍(lán) 本。鯊魚(yú)是海洋生物中游得最快的動(dòng)物之一。經(jīng)過(guò)科學(xué)家大量實(shí)驗(yàn)和研究證明，和其它非 光滑結(jié)果結(jié)構(gòu)相比，三角形溝紋具有最佳的減阻特性。對(duì)于近年來(lái)鯊魚(yú)皮表面的研究與應(yīng) 用，以減阻為目標(biāo)，美國(guó)宇航局的仿鯊魚(yú)皮肋條結(jié)構(gòu)，把V型溝槽膜應(yīng)用在NACA0012飛機(jī)表 面阻力減少了 6.6%。英國(guó)Speedo公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的鯊魚(yú)皮泳衣其減阻性能顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 在2008年創(chuàng)下的90個(gè)世界紀(jì)錄中有72個(gè)都是由身穿Speedo泳衣的選手所為。深圳市百 安百科技有限公司研制的“鯊刻烴”仿鯊魚(yú)鱗片的膜應(yīng)用在船體表面可以減少67%海藻、藤 葫等的附著量，當(dāng)船體在行駛過(guò)程中，可以幫助船舶“自潔”。美國(guó)科學(xué)家研制的艦船防護(hù)涂 層在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，能夠使艦艇底部、側(cè)部常見(jiàn)的藻類、石棉等各種海底生物孢子的沉降下 降85%。張德遠(yuǎn)教授等人也注意到了鯊魚(yú)皮的減阻效應(yīng)，應(yīng)用仿生制造的生物成形方法得 到了以高分子為基礎(chǔ)的仿生鯊魚(yú)皮，用管道減阻實(shí)驗(yàn)對(duì)這一仿生材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，阻力比 普通管道減少了 8%等?？梢园l(fā)現(xiàn)鯊魚(yú)皮肋條結(jié)構(gòu)仿生研究已經(jīng)在航空、泳衣、管道、艦船和 防污等應(yīng)用領(lǐng)域已邁向了應(yīng)用。眾所周知，泵是應(yīng)用最廣泛的通用機(jī)械之一。與人類工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，但效率低，耗能大等問(wèn)題仍然比較突出。為了提高水泵效率，在水泵的流 道表面形成三角形溝槽(三角形溝槽)是提高水泵效率的有效方法。如圖1所示，要在鑄件1表面形成截面形狀為三角形的窄小溝槽2，就必須在鑄型 或砂芯3上相對(duì)應(yīng)的部位形成形狀相同的凸條4，如圖2所示；要在鑄型或砂芯3上形成有 截面形狀為三角形的凸條4，相應(yīng)的，在制造鑄型的模具上或制造砂芯的芯盒內(nèi)壁5就要必 須形成有截面形狀為三角形的溝槽6，如圖3所示。由于鑄型模具上或芯盒內(nèi)壁5上的三角 形溝槽6截面窄小，在分模時(shí)，鑄型模具和芯盒不能順利脫?；蛎摵?，鑄型模具上或芯盒內(nèi) 壁5上截面形狀為三角形的溝槽6將型砂或芯砂全部或部分夾在其中，使鑄型或砂芯3上 的凸條4無(wú)法形成，或殘缺不全，進(jìn)而使鑄件1上無(wú)法形成所要求的截面窄小的三角形溝槽 2。為了在鑄件面上形成截面窄小三角形溝槽，一般使用電火花方式或機(jī)加工方式形 成，該二種方式形成成本高，效率低，而且在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域無(wú)法操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由 數(shù)條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成；與傳統(tǒng)的電火花方式或機(jī)加工方式比較，本發(fā)明形成 的仿生非光滑表面成本低，效率高，而且，不受復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制。
本發(fā)明之仿生非光滑表面是由多條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成，截面窄小三角 形溝槽的形成方法包括以下步驟1、在橡膠板材上，切割出與鑄件上要形成的三角形溝槽截面形狀相同的橡膠三角 形凸條；2、將切割出的橡膠三角形凸條按照鑄件上要形成的三角形溝槽的位置、走向和弧 度，使用膠粘劑粘接在砂芯上，然后風(fēng)干和修剪；3、在砂芯上的橡膠三角形凸條表面涂覆隔熱涂料；4、將粘接有橡膠三角形凸條的砂芯裝配在鑄型中澆鑄成鑄件，即在鑄件表面形成 所要求的截面窄小的三角形溝槽，數(shù)條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成仿生非光滑表面。所述的膠粘劑可選用乳膠。所述的隔熱涂料選用耐1700°C的志盛威華無(wú)機(jī)高溫漆。所述的橡膠三角形凸條的截面尺寸小于鑄件上三角形溝槽0.2mm，其中的0. Imm 是橡膠三角形凸條受熱膨脹的預(yù)留量，另外的0. Imm是隔熱涂料的涂層厚度。澆鑄時(shí)，鑄件上截面窄小三角形溝槽的形成過(guò)程是在鑄型中澆注金屬液，隔熱涂 料能在澆注時(shí)的1- 內(nèi)不溶化，金屬液在幾秒鐘溫度迅速下降，并冷卻成型，能夠保證截 面窄小的三角形溝槽形態(tài)的成型。在金屬液持續(xù)高熱狀態(tài)下，隔熱涂料粉化，橡膠三角形凸 條溶化和消失，形成截面窄小的三角形溝槽。本發(fā)明的有益效果該方法能在鑄件表面上形成所要求的截面窄小的三角形溝 槽，多條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成鑄件上的仿生非光滑表面；與傳統(tǒng)的電火花方式或 機(jī)加工方式比較，本發(fā)明形成仿生非光滑表面的成本低，效率高，而且，不受復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制。


圖1是鑄件表面的截面形狀為三角形溝槽的立體示意圖。圖2是對(duì)應(yīng)鑄件表面三角形溝槽的砂芯結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖3是對(duì)應(yīng)砂芯結(jié)構(gòu)的芯盒結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖4是在復(fù)雜表面水泵葉輪內(nèi)壁上形成的仿生非光滑表面的截面示意圖。圖5是在橡膠板材上切割出橡膠三角形凸條的立體示意圖。圖6是砂芯上粘接橡膠三角形凸條的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例以在復(fù)雜表面水泵葉輪內(nèi)壁11上形成仿生非光滑表面為例，構(gòu)成仿 生非光滑表面的三角形溝槽10，如圖4所示，設(shè)計(jì)三角形溝槽10截面的寬度a = 0. 5 3. 0mm，高度b = (1 1. 5)a，二溝槽10之間的距離c= (1 3) a。1、在橡膠板材7上，切割出與復(fù)雜表面水泵葉輪內(nèi)壁11上要形成的三角形溝槽10 截面形狀相同的橡膠三角形凸條8，如圖5所示；2、將切割出的橡膠三角形凸條8按照鑄件上要形成的三角形溝槽10的位置、走向 和弧度，使用膠粘劑粘接在砂芯3上，然后風(fēng)干和修剪，如圖6所示；在本實(shí)施例中，膠粘劑 選用乳膠；3、在砂芯3上的橡膠三角形凸條8表面涂覆隔熱涂料9，如圖6所示，在本實(shí)施例中，隔熱涂料9選用耐1700°C的志盛威華無(wú)機(jī)高溫漆；4、將粘接有橡膠三角形凸條8的砂芯3裝配在鑄型中澆鑄成鑄件，即在復(fù)雜表面 的水泵葉輪內(nèi)壁11表面形成所要求的截面窄小的三角形溝槽10，多條截面窄小三角形溝 槽10排列構(gòu)成仿生非光滑表面。在本實(shí)施例中，所述的橡膠三角形凸條8的寬度為0. 7mm，小于復(fù)雜表面水泵葉輪 內(nèi)壁11上三角形溝槽10寬度0. 2mm，其中的0. Imm是橡膠三角形凸條8受熱膨脹的預(yù)留 量，另外的0. Imm是隔熱涂料的涂層厚度。
權(quán)利要求
1.一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由多條截面窄小三角形溝 槽排列構(gòu)成，截面窄小三角形溝槽的形成方法包括以下步驟(1)在橡膠板材上，切割出與鑄件上要形成的三角形溝槽截面形狀相同的橡膠三角形 凸條；(2)將切割出的橡膠三角形凸條按照鑄件上要形成的三角形溝槽的位置、走向和弧度， 使用膠粘劑粘接在砂芯上，然后風(fēng)干和修剪；(3)在砂芯上的橡膠三角形凸條表面涂覆隔熱涂料；(4)將粘接有橡膠三角形凸條的砂芯裝配在鑄型中澆鑄成鑄件，即在鑄件表面形成所 要求的截面窄小的三角形溝槽，多條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成仿生非光滑表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于所述的 膠粘劑選用乳膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于所述的 隔熱涂料選用耐1700°C的志盛威華無(wú)機(jī)高溫漆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于所述三 角形溝槽截面的寬度a = 0. 5 3. 0mm，高度b = (1 1. 5) a，二溝槽之間的距離c = (1 3) a。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，其特征在于所述的 橡膠三角形凸條的截面尺寸小于鑄件上三角形溝槽0. 2mm，其中的0. Imm是橡膠三角形凸 條受熱膨脹的預(yù)留量，另外的0. Imm是隔熱涂料的涂層厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鑄件仿生非光滑表面的形成方法，仿生非光滑表面是由多條截面窄小三角形溝槽排列構(gòu)成，三角形溝槽的形成方法是在橡膠板材上，切割出與鑄件上要形成的三角形溝槽截面形狀相同的橡膠三角形凸條；將切割出的橡膠三角形凸條按照鑄件上要形成的三角形溝槽的位置、走向和弧度，使用膠粘劑粘接在砂芯上，然后風(fēng)干和修剪；在砂芯上的橡膠三角形凸條表面涂覆隔熱涂料；將粘接有橡膠三角形凸條的砂芯裝配在鑄型中澆鑄成鑄件，即在鑄件表面形成所要求的截面窄小的三角形溝槽；多條截面窄小三角形溝槽在鑄件表面上排列形成仿生非光滑表面；與傳統(tǒng)的電火花方式或機(jī)加工方式比較，本發(fā)明形成仿生非光滑表面的成本低，效率高，不受復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制。
文檔編號(hào)B22C9/10GK102125996SQ20101061241
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者任露泉, 卜兆國(guó), 李文淵, 田麗梅, 陳慶海, 韓志武 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)