CN101653816B - 1-3mw风电轮毂铁塑模具的制备方法 - Google Patents

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Abstract

1-3MW风电轮毂铁塑模具的制备方法，以钢材制成模具的钢结构外壳，钢结构外壳的中央置有芯模，钢板外壳的内表面与树脂接触处要清洁无油，以喷丸方式进行处理，对内表面打毛打粗、焊接若干连接钢筋，并涂敷高粘结性的偶联剂；在钢结构外壳与芯模形成的空腔中以重力浇注方式浇注树脂，采用环氧、不饱和树脂或聚合树脂，树脂中添加3-15％的石英粉，石英粉的颗粒粒径小于0.2mm。浇注方式为全密封式重力浇注方法，在15-25℃的温度条件下进行浇注，灌注树脂前骨架和外壳钢板加热至25-35℃。

Description

1-3MW风电轮毂铁塑模具的制备方法
技术领域
本发明涉及球铁铸件的制造工艺，尤其是铸造1-3MW风电轮毂等铸件的铁塑模具的制备方法。
背景技术
风能是一种永不枯竭的清洁能源，在石油、煤炭等矿藏能源日渐减少，环境气候越来越恶劣的情形下，世界各国都在大力推进风力发电场的建设速度。2008年全球风力发电规模比上年增长了30％，新增风力发电规模约2700万千瓦，其中美国占31％居首位，中国占23％居第2位，根据我国″可再生能源’十一五’发展纲要″提出的具体规划，到2010年我国的风电装机容量将达到1000万千瓦，年发电量为210亿千瓦时。截至2008年底，我国风电实际完成装机容量约为894万千瓦，比上年增加了111.48％。风力发电机组离不开关键零件---低温、高韧、大型球铁件，据测算，每1MW风力发电机组，就需要20吨的高性能球铁件，因此风力发电铸件的需求量也正在与日俱增。
风电机组用轮毂、底座等铸件是风力发电机组的关键零部件，是若干零件的载体，承受沉重、复杂的载荷，并要在-40℃-40℃的环境下长期连续可靠地工作，保证20年不更换。因此对MW级轮毂、底座等铸件质量要求极近苛刻，并由于轮毂、底座结构较复杂，壁厚不均，重量达10T以上，轮廓尺寸达到3-6米，尺寸精度要达到CT11-13级，出现一点尺寸偏差就会对整机造成重大影响。所以对铸造行业来讲，并非易事，其中主要原因之一是：没有一种适合大批大量生产大型、极高要求的风电铸件的模具。
在铸件生产中所使用的传统模具，大体可分为三大类：木模、金属模、塑料(树脂)模。其三种模具的特点及表1；从表1可知由于此三种模具的各自局限性，不能适合大型、大批量、高要求的风电铸件的生产，因此研发出适合风电铸件使用的模具，是风电铸件行业快速发展的关键。
发明内容
本发明目的是：克服现有模具不足，提出一种铁塑模具的制备，以此铁塑模具制造大型、大批量、高要求的风电铸件。尤其是1-3MW风电轮毂零件的铁塑模具。
本发明的技术方案是：1-3MW风电轮毂铁塑模具的制备方法，其特征是以钢材制成模具的钢结构外壳，钢结构外壳的中央置有芯模，在钢结构外壳与芯模形成的空腔中以重力浇注方式浇注树脂，当树脂硬化后，脱去芯模，树脂与钢结构外壳一体化构成铁塑模具。
其中树脂的选择、配比；树脂和钢结构外壳的结合；浇注充型的方法；是本发明的关键。
本发明的有益效果是：本发明制造的是以金属(钢材)、塑料(树脂)为主材的铁 塑模具；750KW、1.25MW、1.5MW、2.1MW、2.5MW系列轮毂、底座、箱体铁塑模具。采用钢结构的外壳，可使模具的整体强度达到金属模的标准，在大批量生产过程中保证了模具不变形，采用内部树脂结构，可使模具的尺寸精度达到金属模具的标准，而且避免了塑料模的易开裂、不能生产大型模样的缺点.
铁塑模具在实际生产、应用中的各项数据与木模相比表明：制作周期大体相等或略长，虽造价费用增加约一倍，但使用寿命达五倍以上，甚至有些模具的使用寿命达到十至二十倍，且不易变形.
与金属模相比表明：制作周期比金属模短一倍时间，造价费用节约一倍，但使用寿命少三分之一，但其导热性能比金属模低，而更适用于风电铸件树脂砂造型；并且如需对模具进行修改，铁塑模具远优于金属模，总体性价比优于金属模；本发明还能省却复制后的首件验证过程。达到模具使用时的各项指标要求.
本发明模具经测试和实际应用，模具的质量指标和各项性能完全符合生产需要。铁塑模具是风电铸件产品的发展方向。
附图说明
图1是本发明加工制备的芯模结构示意图
图2是本发明加工制备的钢模外壳结构示意图
图3是本发明加工制备的模具结构示意图
具体实施方式
本发明的制备如下述：依据产品图和铸造工艺图，设计钢结构骨架和外壳。使用10mm-30mm钢板焊接制作钢结构骨架和外壳，焊缝必须牢固。为防止钢结构骨架和外壳变形，对其进行回火处理，芯模采用木模或发泡材料制作。骨架和外壳钢板的内表面要清洁无油，为保证树脂与钢板的牢固结合，在外壳的内表面涂刷偶联剂(常用的钛酸酯等)。并涂敷高粘结性树脂，树脂采用双组份树脂，刷涂厚度为0.5-1mm。如聚氨酯或环氧等，以10∶1配制，刷涂厚度为0.5-1mm。
将芯模1放置在水平板中央，芯模表面均匀涂覆0.5mm厚的脱模剂，将钢结构骨架外壳2翻转，置于芯模之上方。外壳水平边缘与水平板密闭(可采用先以粘接剂密封缝处)并以固定栓将水平板与钢模具的骨架紧密固定，模具的骨架上设有树脂浇注口和出气口。树脂可采用进口高强度双组份，如多组份环氧不饱和树脂或不饱和树脂，为提高强度和耐磨性，添加3-15％的石英粉和/或铁粉，石英粉和铁粉的颗粒粒径小于0.2mm。调制好后在1小时之内必须浇注完毕；为保证树脂浇注的流动性，达到充型完整，必须在15-25℃的环境温度条件下进行制备。在浇注树脂前钢模具的骨架和外壳钢板加热至25-35℃。外壳与芯模形成的空腔以重力浇注方式浇注树脂3，当树脂硬化后，脱去芯模，树脂与骨架和外壳一体化构成铁塑模具。
实施例：
采用此种方法，首次试制印度SUZLON 1.25MW轮毂即获成功。此套模具到目前已 生产1500件铸件。比以前使用木模相比：综合废品率降低10％，生产效率提高25％，每件节省铁水500公斤，达到了大批量、大型、高要求的风电铸件的要求、这项技术方案创造了巨大效益。
表1
  名称   优点   缺点   适用范围   否适合大批量、大型、极高要  求的风电铸件
   木模样   质轻、易加工、价  廉，尺寸、结构更改  容易   强度低、易吸潮变形和损  伤，尺寸精度低   用于单件、小批量  的各种模样   不适合
   金属   模样   表面光滑，强度硬   度高、尺寸精度高耐  用   价格极昂贵，不易加工，   尺寸、结构更改困难   用于大量生产的模   样   不适合
   塑料  模样   重量轻、制造工艺  简单、表面光滑、尺  寸精度较高，强度及  硬度较高   易复制、成本低，但较脆  易开裂   用于成批大量生  产的小型模样不  适用大型模样   不适合

Claims (2)

1.1-3MW风电轮毂铁塑模具的制备方法，其特征是以使用10mm-30mm钢板焊接制作模具的钢结构骨架和外壳，焊缝牢固，钢结构外壳的中央置有芯模，在钢结构外壳与芯模形成的空腔中以重力浇注方式浇注树脂，当树脂硬化后，脱去芯模，树脂与钢结构外壳一体化构成铁塑模具；钢结构外壳的内表面与树脂接触处要清洁无油，并涂敷偶联剂和刷涂高粘结性的树脂，高粘结性的树脂采用双组份的聚氨酯或环氧树脂，刷涂高粘结性树脂的厚度为0.5-1mm；在15-25℃的温度条件下进行浇注树脂；在浇注树脂前钢结构骨架和外壳加热至25-35℃；为防止钢结构骨架和外壳变形，对钢结构骨架和外壳进行回火处理；芯模采用木模制作，将芯模放置在水平板中央，芯模表面均匀涂覆0.5mm厚的脱模剂，将钢结构骨架和外壳翻转，置于芯模之上，钢结构骨架外壳水平边缘与水平板密闭，采用先以粘接剂密封缝处并以固定栓将水平板与模具的钢结构骨架紧密固定，模具的钢结构骨架上设有树脂浇注口和出气口，当树脂硬化后，脱去芯模，树脂与钢结构骨架和外壳一体化构成铁塑模具，为保证充型的完整性，在模具的顶端放置出气孔。
2.由权利要求1所述的1-3MW风电轮毂铁塑模具的制备方法，其特征是浇注的树脂为双组份环氧不饱和树脂，在双组份环氧不饱和树脂中添加3-15％的石英粉，石英粉的颗粒粒径小于0.2mm，调制好后在1小时之内浇注完毕。
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