CN101618426B - 风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法 - Google Patents

风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法 Download PDF

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马超
宋贤发
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Abstract

本发明公开了一种风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，包括以下几个步骤：1)模具制造；2)砂型制造；3)浇注成型；在进行砂型制造时，本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在主轴铸件型腔一端的最大直径的法兰处的外面，并且在法兰处外面设置环形横浇道(2)，各个浇道的面积之比为F直∶F过∶F横∶F内＝1∶2.6∶1.05∶0.8；在进行浇注成型时，浇注温度控制在1300℃～1340℃之间，浇注时间控制在55秒～60秒之间，从而得到铸件。采用以上的方法后，能防止大型定子主轴铸件的变形及产生铸造缺陷，因此能降低铸件的报废率，即提高成品的合格率。

Description

风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法。
背景技术
风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝、稳定的能源。目前，利用风力发电已经成为风能利用的主要形式，从而受到世界各国的高度重视，而且发展速度很快。随着风力发电新能源的开发利用，对风力发电机的产品质量要求越来越高，尤其是定子主轴零件，该零件一般为铸造而成。对于大型的风力发电机，定子主轴铸件的重量就达到6500kg，外形尺寸就达到1950mm×Φ1380mm×Φ800mm。对于这种大型的轴类零件，传统的铸造方法的浇注系统中一些铁液里的渣类物质、气泡等一般都沉积在铸型底部，这样很容易在产生铸造缺陷，即产生夹渣、气孔等现象，同时也大大增加缩孔、缩松形成的机率。因此在铸造时，铸件的变形量主要取决于残余应力的大小、铸件结构刚性是否合理、砂箱刚性是否合理、铸件的长度、型砂强度及浇注温度等等，只要其中有一种或一种以上的因素达不到要求就很有可能发生铸件变形，最终导致铸件报废，即降低铸件成品的合格率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能提高铸件成品合格率的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，它包括以下步骤：
1)模具制造；
2)砂型制造；
3)浇注成型；
在进行砂型制造时，它包括下面几点：
(2.1)本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在主轴铸件型腔一端的最大直径的法兰处的外面，并且在法兰处外面设置环形横浇道，所述的环形横浇道通过多个径向浇道与铸件型腔相通，其内浇口的厚度控制在8mm以内，每个径向浇道均设有一根竖直过渡浇道与定子主轴中间部位的大直径的铸件型腔相通，各个浇道的面积之比为F直∶F过∶F横∶F内＝1∶2.6∶1.05∶0.8；
(2.2)在直浇道的中间部位设置了横浇道，所述的横浇道分为上横浇道和下横浇道两层横浇道，并在上下横浇道之间设置了一层过滤片；
(2.3)直浇道采用陶瓷管制成；
(2.4)外浇口采用定量包拔塞浇注；
(2.5)将冒口设计在铸件型腔的上平面上，采用两个冒口，并在上平面上设置多个出气管道；
(2.6)在各个热节圆的下方各摆放一圈冷铁，其中在铸件底面最大直径下方摆放一圈冷铁，在铸件中部轴肩处下方摆放一圈冷铁，在铸件上部设置两圈冷铁；
在进行浇注成型时，浇注温度控制在1300℃～1340℃之间，浇注时间控制在55秒～60秒之间，从而得到铸件。
采用以上的方法后，由于在砂型制造中的浇注系统的设计、浇注温度及浇注时间的控制等这些工艺步骤中均针对铸件的特点进行防止大型定子主轴铸件的变形及产生铸造缺陷，因此能降低铸件的报废率，即提高成品的合格率。
所述的定子主轴铸件在铸造时所需的铁液的化学成分为：碳含量控制在3.85％～3.95％之间；硅含量控制在1.7％～2％之间；锰含量控制在小于0.2％；磷含量控制在0.02％以下；硫含量控制在0.02％以下；碳当量控制在4.3％～4.4％之间。
在铁液浇注铸型之间先进行球化处理工艺，在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量应控制在0.03％～0.05％范围内，残余稀土量应控制在0.01％～0.03％范围内；球化剂的加入量应控制在1.3％～1.5％范围内。
所述的球化处理工艺中，球化等级为2级，铁液的残余镁含量为0.0389％，残余稀土量为0.0167％。
所述的步骤(2.1)中每个径向浇道中均设置了过滤砖。
所述的步骤(2.5)中两个冒口的直径均为Φ150mm，冒口的总高度必须大于600mm。
浇注温度为1330℃，浇注时间为58秒。
以上的这些改进，要么是减弱高温铁液对铸型的冲刷，防止出现冲砂缺陷；要么是有利于挡渣；要么是防止产生缩松、缩孔缺陷均是更大限度地减小铸件的变形。
附图说明
图1是本发明风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法中铸件示意图；
图2是本发明风力发电机中定子主轴铸件的浇注系统示意图；
图3是本发明风力发电机中定子主轴铸件的冷铁位置示意图。
其中：1、竖直过渡浇道；2、环形横浇道；3、径向浇道；4、过滤片；5、第二直浇道；6、下横浇道；7、上横浇道；8、第一直浇道；9、出气管道；10、冒口；11、冷铁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，但本发明并不局限于以下具体实施例。
由图1～图3所示的本发明风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法中铸件示意图可知，本风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法包括以下步骤：
1)模具制造；
2)砂型制造，它包括下面几点：
(2.1)本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在主轴铸件型腔一端的最大直径的法兰处的外面，并且在法兰处外面设置环形横浇道2，所述的环形横浇道2通过多个径向浇道3与铸件型腔相通，其内浇口设计成喇叭形，薄而宽，它的厚度控制在8mm以内，内每个径向浇道3均设有一根竖直过渡浇道1与定子主轴中间部位的大直径的铸件型腔相通；每个径向浇道3中均设置了过滤砖，各个浇道的面积之比为F直∶F过∶F横∶F内＝1∶2.6∶1.05∶0.8。
(2.2)在直浇道的中间部位设置了横浇道，所述的横浇道分为上横浇道7和下横浇道6两层横浇道，并在上下横浇道之间设置了一层过滤片；
(2.3)直浇道采用陶瓷管制成，它包括第一直浇道8和第二直浇道5，所述的横浇道位于第一直浇道8和第二直浇道5之间并与两者相通；所述的环形横浇道2与第二直浇道5相通；
(2.4)外浇口采用定量包拔塞浇注；
(2.5)将冒口10设计在铸件型腔的上平面上，采用两个直径均为Φ150mm的冒口10，冒口10的总高度必须大于600mm，并在上平面上设置多个出气管道9；
(2.6)在各个热节圆的下方各摆放一圈冷铁11，其中在铸件底面最大直径下方摆放一圈冷铁，在铸件中部轴肩处下方摆放一圈冷铁，在铸件上部设置两圈冷铁；
3)浇注成型，浇注温度控制在1330℃，浇注时间控制在58秒，从而得到铸件。
所述的定子主轴铸件在铸造时所需的铁液的化学成分为：含碳量为3.73％；含硅量为1.91％；含锰量为0.130％；含硫量为0.0096％；碳当量为4.36％。
在铁液浇注铸型之间先进行球化处理工艺，球化等级为2级。在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量应控制在0.0389％，残余稀土量应控制在0.0167％；球化剂的加入量应控制在1.3％～1.5％范围内。

Claims (7)

1.一种风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，它包括以下步骤：
1)模具制造；
2)砂型制造；
3)浇注成型；
其特征在于：
在进行砂型制造时，它包括下面几点：
(2.1)本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在主轴铸件型腔一端的最大直径的法兰处的外面，并且在法兰处外面设置环形横浇道(2)，所述的环形横浇道(2)通过多个径向浇道(3)与铸件型腔相通，其内浇口的厚度控制在8mm以内，每个径向浇道(3)均设有一根竖直过渡浇道(1)与定子主轴中间部位的大直径的铸件型腔相通，各个浇道的面积之比为F直∶F过∶F横∶F内＝1∶2.6∶1.05∶0.8；
(2.2)在直浇道的中间部位设置了横浇道，所述的横浇道分为上横浇道(7)和下横浇道(6)两层横浇道，并在上下横浇道之间设置了一层过滤片；
(2.3)直浇道采用陶瓷管制成；
(2.4)外浇口采用定量包拔塞浇注；
(2.5)将冒口设计在铸件型腔的上平面上，采用两个冒口(10)，并在上平面上设置多个出气管道(9)；
(2.6)在各个热节圆的下方各摆放一圈冷铁(11)，其中在铸件底面最大直径下方摆放一圈冷铁，在铸件中部轴肩处下方摆放一圈冷铁，在铸件上部设置两圈冷铁；
在进行浇注成型时，浇注温度控制在1300℃～1340℃之间，浇注时间控制在55秒～60秒之间，从而得到铸件。
2.根据权利要求1所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：所述的定子主轴铸件在铸造时所需的铁液的化学成分为：碳含量控制在3.85％～3.95％之间；硅含量控制在1.7％～2％之间；锰含量控制在小于0.2％；磷含量控制在0.02％以下；硫含量控制在0.02％以下；碳当量控制在4.3％～4.4％之间。
3.根据权利要求1所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：在铁液浇注铸型之间先进行球化处理工艺，在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量应控制在0.03％～0.05％范围内，残余稀土量应控制在0.01％～0.03％范围内；球化剂的加入量应控制在1.3％～1.5％范围内。
4.根据权利要求3所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：所述的球化处理工艺中，球化等级为2级，铁液的残余镁含量为0.0389％，残余稀土量为0.0167％。
5.根据权利要求1所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤(2.1)中每个径向浇道中均设置了过滤砖。
6.根据权利要求1所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤(2.5)中两个冒口的直径均为Φ150mm，冒口的总高度必须大于600mm。
7.根据权利要求1所述的风力发电机中定子主轴铸件的铸造方法，其特征在于：浇注温度为1330℃，浇注时间为58秒。
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