CN113098207A - 一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,特定型号电机零部件制造技术领域,包括S1、雾化法制备铜粉:制成的金属粉末呈球状或泪滴状;S2、气体动力打印:使用气体动力打印设备打印端环;S3、热处理:按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理;S4、粗车加工:按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工;S5、精车加工:按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工;生产的纯铜转子端环按照新的生产工艺电导率、硬度能达到现有工艺的要求,而且导电率、硬度及强度的一致性相比于传统工艺要好。
Description
技术领域
本发明涉及特定型号电机零部件制造技术领域,具体是涉及一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法。
背景技术
在人们的日常生产生活中,电机已经出现在了生活的各个角落,广泛应用于工业、农业、航天、交通运输等行业,鼠笼式电机作为电动机家族中的一种,应用十分广泛,其转子绕组因其形状像鼠笼而得名,它的结构是嵌入线槽中铜条为导体,铜条的两端用短路环焊接起来,其转子是电动机的旋转部分,有转子贴心、转子绕组、转轴和风扇等部分组成,转子的铁心是电动机磁路的一部分,有外圆周上冲有均匀线槽的硅钢片叠压而成,并固定在转轴上,端环、导条、硅钢片通过组合焊接等组成了鼠笼结构,作为了鼠笼式电机重要的一个结构部件。
纯铜因其具有优异的导电性、导热性仅次于银,其塑性极好易于热压和冷压加工,并具有良好的焊接性能,其电导率比铝要高1.5倍,因此紫铜在电机制造中被广泛应用。
传统的纯铜转子端环制造的制造方法为真空感应熔炼、锻造、去应力退火热处理、粗车、精车,这种工艺生产的纯铜端环力学性能一致性差,而且锻造过程噪音大,容易形成裂纹缺陷,材料利用率也偏低。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法。
本发明的技术方案是:一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,包括以下步骤:
S1:雾化法制备铜粉
将熔融的金属压入喷嘴,再以压缩空气和水吹散成极小的金属颗粒珠,制成的金属粉末呈球状或泪滴状,得到雾化铜粉;
S2:气体动力打印
将步骤S1得到的雾化铜粉,根据成品重量计算重量后进行称重,称重后装入送粉箱,将已组装好的硅钢片和导条固定在转盘上,使用气体动力打
印设备打印端环,得到纯铜转子端环;
S3:热处理
按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理,得到退火后的纯铜转子端;
S4:粗车加工
按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工,将其表面的粗糙面及缺陷全部车干净,得到粗车加工后的纯铜转子端环;
S5:精车加工
按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工,将其表面进行进一步的车干净,将其尺寸车到工艺所要求的公差范围内,并且保证其外表面的缺陷全部去除干净,得到成品纯铜转子端环。
进一步地,所述S1中雾化法制备铜粉具体是将99wt%铜含量的电解铜板装入300-1000℃的熔炼炉中熔炼,不断搅拌并进行吹空气作业,再进行环孔多焦点水雾化-离心脱水-湿法还原辅以球磨破碎-筛分工艺,得到松装比为20-28g/cm3、氧含量≤0.006%的球状粉末。
进一步地,所述环孔多焦点水雾化是通过环形喷嘴喷射形成环形多焦点喷射水流,雾化水压为13-15Mpa,其喷嘴上孔的个数为10-15,喷嘴上孔的等效孔径为1-2mm,喷嘴上孔的喷流角为10-30°。
进一步地,所述离心脱水干燥温度为80-100℃,离心转速为3500-4000r/min。
进一步地,所述湿法还原是将经过离心脱水的铜粉置入加入乙二醇、乙醇胺和硼氢化钾的反应容器中进行还原反应,反应容器中充入氩气作为保护气体,反应温度150-200℃,每千克铜粉所用乙二醇3L、乙醇胺0.1L、硼氢化钾0.02kg,反应时长30-60min,反应过程中伴随搅拌,搅拌速度60r/min。
进一步地,所述球磨破碎的球料质量比为10:1,球磨时长1-2h,所述筛分采用旋风分离,旋风分离所用气体为氩气,最终得到铜粉粒度为10-30um。
进一步地,气体动力打印使用气体为氮气,其加速气体压力P=1.45MPa,加热温度为265℃,打印距离20mm。
进一步地,所述S3中的去应力退火热处理加热温度为300-350℃,保时间为1-1.5h,保温时间到后进行出炉自然冷却。
进一步地,粗车加工结束后进行强度、硬度、电导率、超声波检测。
进一步地,所述S5精车加工完后进行3D尺寸量测,保证尺寸符合所要求的公差范围。
本发明的有益效果是:
本发明中的中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,生产的纯铜转子端环按照新的生产工艺电导率、硬度能达到现有工艺的要求,而且导电率、硬度及强度的一致性相比于传统工艺要好,可以作为特定功率、特定材料电机端环生产的替代工艺,且相较于传统工艺的有更好的优势--打印层致密度高,内部缺陷少;打印层不易氧化;导电导热性能与块状性能相同;有高的生产效率与厚涂层,其可以在传统加工方式保证产品性能的前提下,可提高材料的力学性能,可作为替代传统加工方法的新型加工方式。
附图说明
图1是本发明纯铜转子端环的制造方法流程图。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,包括以下步骤:
S1:雾化法制备铜粉
将熔融的金属压入喷嘴,再以压缩空气和水吹散成极小的金属颗粒珠,制成的金属粉末呈球状或泪滴状,得到雾化铜粉;
雾化法制备铜粉具体是将99wt%铜含量的电解铜板装入300℃的熔炼炉中熔炼,不断搅拌并进行吹空气作业,再进行环孔多焦点水雾化-离心脱水-湿法还原辅以球磨破碎-筛分工艺,得到松装比为20g/cm3、氧含量为0.003%的球状粉末;
所述环孔多焦点水雾化是通过环形喷嘴喷射形成环形多焦点喷射水流,雾化水压为13Mpa,其喷嘴上孔的个数为10,喷嘴上孔的等效孔径为1mm,喷嘴上孔的喷流角为10°;
所述离心脱水干燥温度为80℃,离心转速为3500r/min;
所述湿法还原是将经过离心脱水的铜粉置入加入乙二醇、乙醇胺和硼氢化钾的反应容器中进行还原反应,反应容器中充入氩气作为保护气体,反应温度150℃,每千克铜粉所用乙二醇3L、乙醇胺0.1L、硼氢化钾0.02kg,反应时长30min,反应过程中伴随搅拌,搅拌速度60r/min;
所述球磨破碎的球料质量比为10:1,球磨时长1h,所述筛分采用旋风分离,旋风分离所用气体为氩气,最终得到铜粉粒度为10-20um;
S2:气体动力打印
将步骤S1得到的雾化铜粉,根据成品重量计算重量后进行称重,称重后装入送粉箱,将已组装好的硅钢片和导条固定在转盘上,使用气体动力打印设备打印端环,得到纯铜转子端环;
气体动力打印使用气体为氮气,其加速气体压力P=1.45MPa,加热温度为265℃,打印距离20mm
S3:热处理
按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理,得到退火后的纯铜转子端;
去应力退火热处理加热温度为300℃,保时间为1h,保温时间到后进行出炉自然冷却;
S4:粗车加工
按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工,将其表面的粗糙面及缺陷全部车干净,得到粗车加工后的纯铜转子端环;
粗车加工结束后进行强度、硬度、电导率、超声波检测;
S5:精车加工
按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工,将其表面进行进一步的车干净,将其尺寸车到工艺所要求的公差范围内,并且保证其外表面的缺陷全部去除干净,得到成品纯铜转子端环;
精车加工完后进行3D尺寸量测,保证尺寸符合所要求的公差范围。
实施例2:
如图1所示,一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,包括以下步骤:
S1:雾化法制备铜粉
将熔融的金属压入喷嘴,再以压缩空气和水吹散成极小的金属颗粒珠,制成的金属粉末呈球状或泪滴状,得到雾化铜粉;
雾化法制备铜粉具体是将99wt%铜含量的电解铜板装入800℃的熔炼炉中熔炼,不断搅拌并进行吹空气作业,再进行环孔多焦点水雾化-离心脱水-湿法还原辅以球磨破碎-筛分工艺,得到松装比为25g/cm3、氧含量为0.004%的球状粉末;
所述环孔多焦点水雾化是通过环形喷嘴喷射形成环形多焦点喷射水流,雾化水压为14Mpa,其喷嘴上孔的个数为13,喷嘴上孔的等效孔径为1.5mm,喷嘴上孔的喷流角为20°;
所述离心脱水干燥温度为90℃,离心转速为3800r/min;
所述湿法还原是将经过离心脱水的铜粉置入加入乙二醇、乙醇胺和硼氢化钾的反应容器中进行还原反应,反应容器中充入氩气作为保护气体,反应温度180℃,每千克铜粉所用乙二醇3L、乙醇胺0.1L、硼氢化钾0.02kg,反应时长40min,反应过程中伴随搅拌,搅拌速度60r/min;
所述球磨破碎的球料质量比为10:1,球磨时长1.5h,所述筛分采用旋风分离,旋风分离所用气体为氩气,最终得到铜粉粒度为20-30um;
S2:气体动力打印
将步骤S1得到的雾化铜粉,根据成品重量计算重量后进行称重,称重后装入送粉箱,将已组装好的硅钢片和导条固定在转盘上,使用气体动力打印设备打印端环,得到纯铜转子端环;
气体动力打印使用气体为氮气,其加速气体压力P=1.45MPa,加热温度为265℃,打印距离20mm
S3:热处理
按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理,得到退火后的纯铜转子端;
去应力退火热处理加热温度为330℃,保时间为1.3h,保温时间到后进行出炉自然冷却;
S4:粗车加工
按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工,将其表面的粗糙面及缺陷全部车干净,得到粗车加工后的纯铜转子端环;
粗车加工结束后进行强度、硬度、电导率、超声波检测;
S5:精车加工
按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工,将其表面进行进一步的车干净,将其尺寸车到工艺所要求的公差范围内,并且保证其外表面的缺陷全部去除干净,得到成品纯铜转子端环;
精车加工完后进行3D尺寸量测,保证尺寸符合所要求的公差范围。
实施例3:
如图1所示,一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,包括以下步骤:
S1:雾化法制备铜粉
将熔融的金属压入喷嘴,再以压缩空气和水吹散成极小的金属颗粒珠,制成的金属粉末呈球状或泪滴状,得到雾化铜粉;
雾化法制备铜粉具体是将99wt%铜含量的电解铜板装入1000℃的熔炼炉中熔炼,不断搅拌并进行吹空气作业,再进行环孔多焦点水雾化-离心脱水-湿法还原辅以球磨破碎-筛分工艺,得到松装比为28g/cm3、氧含量为0.006%的球状粉末;
所述环孔多焦点水雾化是通过环形喷嘴喷射形成环形多焦点喷射水流,雾化水压为15Mpa,其喷嘴上孔的个数为15,喷嘴上孔的等效孔径为2mm,喷嘴上孔的喷流角为30°;
所述离心脱水干燥温度为100℃,离心转速为4000r/min;
所述湿法还原是将经过离心脱水的铜粉置入加入乙二醇、乙醇胺和硼氢化钾的反应容器中进行还原反应,反应容器中充入氩气作为保护气体,反应温度200℃,每千克铜粉所用乙二醇3L、乙醇胺0.1L、硼氢化钾0.02kg,反应时长60min,反应过程中伴随搅拌,搅拌速度60r/min;
所述球磨破碎的球料质量比为10:1,球磨时长2h,所述筛分采用旋风分离,旋风分离所用气体为氩气,最终得到铜粉粒度为10-30um;
S2:气体动力打印
将步骤S1得到的雾化铜粉,根据成品重量计算重量后进行称重,称重后装入送粉箱,将已组装好的硅钢片和导条固定在转盘上,使用气体动力打印设备打印端环,得到纯铜转子端环;
气体动力打印使用气体为氮气,其加速气体压力P=1.45MPa,加热温度为265℃,打印距离20mm
S3:热处理
按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理,得到退火后的纯铜转子端;
去应力退火热处理加热温度为350℃,保时间为1.5h,保温时间到后进行出炉自然冷却;
S4:粗车加工
按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工,将其表面的粗糙面及缺陷全部车干净,得到粗车加工后的纯铜转子端环;
粗车加工结束后进行强度、硬度、电导率、超声波检测;
S5:精车加工
按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工,将其表面进行进一步的车干净,将其尺寸车到工艺所要求的公差范围内,并且保证其外表面的缺陷全部去除干净,得到成品纯铜转子端环;
精车加工完后进行3D尺寸量测,保证尺寸符合所要求的公差范围。
将实施例1-实施例3所制备的纯铜转子端环在步骤S4后进行性能检测,检测结果如表1。
表1:实施例1-实施例3样品性能检测结果
经过对比实施例1-实施例3的检测数据可以看出,实施例3的样品在抗拉强度、屈服强度、延伸率、导电率、布氏硬度方面均高于实施例1与实施例2的检测结果,因此,实施例3的为最佳实施例。
Claims (10)
1.一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:雾化法制备铜粉
将熔融的金属压入喷嘴,再以压缩空气和水吹散成极小的金属颗粒珠,制成的金属粉末呈球状或泪滴状,得到雾化铜粉;
S2:气体动力打印
将步骤S1得到的雾化铜粉,根据成品重量计算重量后进行称重,称重后装入送粉箱,将已组装好的硅钢片和导条固定在转盘上,使用气体动力打印设备打印端环,得到纯铜转子端环;
S3:热处理
按照工艺要求,将纯铜转子端环进行去应力退火热处理,得到退火后的纯铜转子端;
S4:粗车加工
按照工艺要求,将退火后的纯铜转子端环使用车床进行初步粗车加工,将其表面的粗糙面及缺陷全部车干净,得到粗车加工后的纯铜转子端环;
S5:精车加工
按照工艺要求,将粗车加工后的纯铜转子端环使用数控精密车床进行精车加工,将其表面进行进一步的车干净,将其尺寸车到工艺所要求的公差范围内,并且保证其外表面的缺陷全部去除干净,得到成品纯铜转子端环。
2.如权利要求1所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述S1中雾化法制备铜粉具体是将99wt%铜含量的电解铜板装入300-1000℃的熔炼炉中熔炼,不断搅拌并进行吹空气作业,再进行环孔多焦点水雾化-离心脱水-湿法还原辅以球磨破碎-筛分工艺,得到松装比为20-28g/cm3、氧含量≤0.006%的球状粉末。
3.如权利要求2所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述环孔多焦点水雾化是通过环形喷嘴喷射形成环形多焦点喷射水流,雾化水压为13-15Mpa,其喷嘴上孔的个数为10-15,喷嘴上孔的等效孔径为1-2mm,喷嘴上孔的喷流角为10-30°。
4.如权利要求2所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述离心脱水干燥温度为80-100℃,离心转速为3500-4000r/min。
5.如权利要求2所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述湿法还原是将经过离心脱水的铜粉置入加入乙二醇、乙醇胺和硼氢化钾的反应容器中进行还原反应,反应容器中充入氩气作为保护气体,反应温度150-200℃,每千克铜粉所用乙二醇3L、乙醇胺0.1L、硼氢化钾0.02kg,反应时长30-60min,反应过程中伴随搅拌,搅拌速度60r/min。
6.如权利要求2所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述球磨破碎的球料质量比为10:1,球磨时长1-2h,所述筛分采用旋风分离,旋风分离所用气体为氩气,最终得到铜粉粒度为10-30um。
7.如权利要求1所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,气体动力打印使用气体为氮气,其加速气体压力P=1.45MPa,加热温度为265℃,打印距离20mm。
8.如权利要求1所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述S3中的去应力退火热处理加热温度为300-350℃,保时间为1-1.5h,保温时间到后进行出炉自然冷却。
9.如权利要求1所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,粗车加工结束后进行强度、硬度、电导率、超声波检测。
10.如权利要求1所述的一种中小功率电机用纯铜转子端环的制造方法,其特征在于,所述S5精车加工完后进行3D尺寸量测。
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GR01 | Patent grant | ||
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