CN113547082A - 一种隔爆电机风扇的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔爆电机风扇的铸造方法，在圆钢和铸铁圆环上车出几条均匀分布的圆槽，再在圆钢和铸铁圆环上局部加工成榫状；铸造前对圆钢和铸铁圆环进行表面处理，并且进行预热和上涂料，然后进行铝合金的浇注，浇注完成后进行保温，铸件开箱和检测。本发明铸造出的铝合金轴流风扇经着色渗透探伤，钢、铸铁与铝合金的结合满足了风电轴流风扇的设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机生产领域的隔爆电机风扇的铸造方法。
背景技术
隔爆风扇主要应用于隔爆电机上，隔爆电机的特点是转速高，隔爆性能优越。目前隔爆电机的风扇的材料通常选用ZL101A铝合金,其属于亚共晶铝硅合金中Al-Si-Mg系的合金,其主要特点是以精铝为原料,减少杂质含量,具有良好的铸造性能,中等的力学性能和良好的抗腐蚀性能,通常我国国内使用ZL101A铝合金都要经过T4、T5、T6热处理。但在应用于风扇时，由于风扇的尺寸精度要求高，且为高速旋转件，固容处理会影响风扇的外形尺寸，增加合金的残余应力，甚至可能产生裂纹，因此选取其铸态为工作状态。铝合金风扇与轴的连接方式是键销式的，铝合金与钢之间的强度相差太多，风扇高速转动后，会造成铝合金的键销槽变形，无法起到固定作用；同时，风扇在装配完成后需要进行动平衡的校准，但是铸态的铝合金风扇强度不够，无法在其表面安装钢质的平衡块，造成动平衡无法校调。
基于上述问题，技术人员考虑在铝合金风扇中铸入其他材质的结构件，如铸铁或钢制材料，以提升产品的结果强度以及实现平衡块安装。但是一般工艺铸造出来的产品，由于三种金属材料具有不同的熔点，以及不同材质的收缩系数等特性，导致铝合金与铸铁和圆钢无法完全结合，在不同材质的界面会存在较大的缝隙，无法达到设计对该产品的要求。且风扇为旋转件，不结合牢固的零部件在运转过程中可能会飞出，造成安全与财产上的损失。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种隔爆电机风扇的铸造方法，能够实现铝合金、铸铁件和圆钢的结合。
实现上述目的的一种技术方案是：一种隔爆电机风扇的铸造方法，包括如下步骤：
步骤1，在铸入的圆钢和铸铁圆环圆周面上车出若干条均匀分布的圆槽，再在圆钢和铸铁圆环连接部加工成榫状；
步骤2，绘制电机风扇的铸造工艺图纸，确认分型面，采用树脂砂造型；
步骤3，按工艺图纸制造生产用的铸造模具；
步骤4，对圆钢和铸铁圆环按图加工，加工完后的零件置于气象防锈袋内进行防护；
步骤5，对圆钢和铸铁圆环进行表面处理，打磨去锈，清洗剂去油污；
步骤6，对铸入的圆钢和铸铁圆环进行预热；
步骤7，在圆钢和铸铁圆环与树脂砂接触处上涂料，与铝液接触处不可上涂料，即铁环的外圆和圆钢的外圆不能有任何涂料；
步骤8，对风扇进行砂模造型，选用树脂砂造型，造型后用乙炔喷枪对型腔内进行烘烤，烘干水分并预热；
步骤9，对铝合金进行熔炼；
步骤10，浇铸适量铝合金液体，注入浇道，直至冒口溢出铝液为止；
步骤11，浇注结束后随砂箱温度进行保温，保温时间大约控制在2小时左右；
步骤12，铸件开箱清理，打磨喷砂；
步骤13，按图纸要求对铸件进行精加工；
步骤14，检测，按设计要求对风扇根部进行无损着色检测，同时对铸入的铸铁套圈和圆钢与铝合金的结合面进行着色探伤。
进一步的，步骤1中所述圆槽的宽度为5mm。
进一步的，步骤6中的预热温度为200℃，预热时间为2小时。
进一步的，步骤7中，上涂料后用喷灯对其进行烘烤，上涂料的次数为两次。
进一步的，步骤9中铝合金的熔炼温度为750℃-760℃。
进一步的，步骤10中，浇注温度控制在700℃-710℃，浇注速度控制在20s-30s。
进一步的，所述铝合金为ZL101A铝合金，所述铸铁为HT250铸铁，所述圆钢为Q235A圆钢。
本发明的一种隔爆电机风扇的铸造方法，调整了铝合金的熔炼温度、浇铸温度、浇注速度和保温时间，以及调整了铸铁件和圆钢的机械结构、预热温度、浇注前的表面处理方式以及浇铸时的砂型烘干预热温度等参数，使得铸造后的铝合金与铸铁和圆钢达到了良好的结合效果，达到了设计对铝风扇使用性能的要求，为后续的批量生产奠定了基础。经过工艺试验，铸造出的铝合金轴流风扇经着色渗透探伤，钢、铸铁与铝合金的结合满足了风电轴流风扇的设计要求。
附图说明
图1为本发明的一种隔爆电机风扇的铸造方法的风扇产品结构示意图；
图2为本发明的一种隔爆电机风扇的铸造方法的的风扇产品的圆钢的结构示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
请参阅图1，一种隔爆电机用风扇，包括设置在轴上的风扇体1、套圈2和圆钢3。其中，风扇体1的材质为铝合金，套圈2的材料为铸铁。
套圈2的内径与轴匹配，套圈2的外圆周面上每隔90°共均匀开设有4道圆槽，在风扇体内圆设有与圆槽匹配的榫头结构11，套圈2与风扇体通过圆槽和榫头结构11紧密结合。
请参阅图2，风扇体1的外圆表面均匀的铸有若干个圆钢3。圆钢3呈圆柱体，在圆柱体的中部设有突出的限位结构31。在风扇装配完成进行动平衡校准时，在圆钢3上打孔加装平衡块。
在风扇内圆铸入铁质的套圈，铁与钢的强度差不多，完全能够保证键销的固定作用；在需要加装平衡块的部位，铸入圆钢，在需要进行动平衡时，在圆钢上打孔加装平衡块，以保证动平衡校调的可行性。
由于风扇由三种不同金属材料组成，需要对三种不同金属材料的铸造工艺进行改进以形成整体。本发明中，首先为保证铸入圆钢和铸铁的结合力，在圆钢和铸铁圆环上车出几条均匀分布的圆环槽(宽度约5mm)，再在圆钢和铸铁圆环上局部加工成榫状，浇注后使凝固的铝合金能紧紧裹住圆钢和铸铁圆环而使其成为整体。其次圆钢和铸铁在大气中极易受潮氧化，在表面形成锈蚀，该氧化物如果不清除，在浇注时遇到高温金属液体会继续氧化形成四氧化三铁,形成氧化隔膜,水蒸气遇热产生大量气体，造成铸件风扇内有气孔等铸造缺陷而影响质量，为控制气体和隔膜的产生，工艺上采取了被铸入的圆钢和铸铁先做除锈处理再放入烘箱内烘干保温到200摄氏度，在造型完浇注前放入砂型内，盖箱后立即浇注。
具体的工艺流程如下：
步骤1，对铸入的圆钢和铸铁圆环进行结构设计，在圆钢和铸铁圆环上车出几条均匀分布的圆槽，圆槽宽度约5mm，再在圆钢和铸铁圆环连接部加工成榫状。
步骤2，绘制电机风扇的铸造工艺图纸，确认分型面，采用树脂砂造型。
步骤3，按工艺图纸制造生产用的铸造模具。
步骤4，对圆钢和铸铁圆环按图加工，加工完后的零件置于气象防锈袋内进行防护，减少氧化与灰尘造成的表面侵蚀。
步骤5，对铸入的圆钢和铸铁圆环进行表面处理，打磨去锈，清洗剂(牌号T101A)去油污，以保证圆钢和铸铁圆环表面在铸入铝合金时无油污无锈，使这三种金属能够有机地结合为一体。
步骤6，对铸入的圆钢和铸铁圆环进行预热，预热温度为200℃，预热时间2小时。
步骤7，在圆钢和铸铁圆环与树脂砂接触处上涂料，上涂料后要用喷灯对其进行烘烤，上涂料的次数为两次，与铝液接触处不可上涂料，即铁环的外圆面和圆钢的外圆面要跟浇注的铝液接触，不能有任何涂料。铁环内部灌树脂砂时，要保证砂型的紧实度。铁环外圆的圆槽内不能存在任何砂坭和灰尘，若圆槽内存在砂坭，要将砂坭清理干净，防止燕尾槽和铸铁接触表面因砂坭和灰尘导致间隙产生。
步骤8，对风扇进行砂模造型，选用树脂砂造型，造型后用乙炔喷枪对型腔内进行烘烤，烘干水分并预热。
步骤9，对铝合金进行熔炼，铝合金熔炼温度750℃-760℃。
步骤10，浇注，浇铸适量铝合金液体，注入浇道，直至冒口溢出铝液为止。浇注温度控制在700℃-710℃，浇注速度控制在20s-30s。
步骤11，保温，浇注结束后随砂箱温度进行保温，保温时间大约控制在2小时左右。
步骤12，铸件开箱清理，打磨喷砂。
步骤13，按图纸要求进行精加工。
步骤14，检测，按设计要求对风扇根部进行无损着色检测，同时对铸入的铸铁套圈和圆钢与铝合金的结合面进行着色探伤，检测是否满足设计要求，是否达到使用标准。
经过工艺试验，铸造出的铝合金轴流风扇经着色渗透探伤，钢、铸铁与铝合金的结合效果好，完全能满足风电轴流风扇的要求。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在铸入的圆钢和铸铁圆环圆周面上车出若干条均匀分布的圆槽，再在圆钢和铸铁连接部加工成榫状；
步骤2，绘制电机风扇的铸造工艺图纸，确认分型面，采用树脂砂造型；
步骤3，按工艺图纸制造生产用的铸造模具；
步骤4，对圆钢和铸铁圆环按图加工，加工完后的零件置于气象防锈袋内进行防护；
步骤5，对圆钢和铸铁圆环进行表面处理，打磨去锈，清洗剂去油污；
步骤6，对铸入的圆钢和铸铁圆环进行预热；
步骤7，在圆钢和铸铁圆环与树脂砂接触处上涂料，与铝液接触处不可上涂料，即铁环的外圆和圆钢的外圆不能有任何涂料；
步骤8，对风扇进行砂模造型，选用树脂砂造型，造型后用乙炔喷枪对型腔内进行烘烤，烘干水分并预热；
步骤9，对铝合金进行熔炼；
步骤10，浇铸适量铝合金液体，注入浇道，直至冒口溢出铝液为止；
步骤11，浇注结束后随砂箱温度进行保温，保温时间大约控制在2小时左右；
步骤12，铸件开箱清理，打磨喷砂；
步骤13，按图纸要求对铸件进行精加工；
步骤14，检测，按设计要求对风扇根部进行无损着色检测，同时对铸入的铸铁套圈和圆钢与铝合金的结合面进行着色探伤。
2.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，步骤1中所述圆槽的宽度为5mm。
3.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，步骤6中的预热温度为200℃，预热时间为2小时。
4.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，步骤7中，上涂料后用喷灯对其进行烘烤，上涂料的次数为两次。
5.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，步骤9中铝合金的熔炼温度为750℃-760℃。
6.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，步骤10中，浇注温度控制在700℃-710℃，浇注速度控制在20s-30s。
7.根据权利要求1所述的一种隔爆电机风扇的铸造方法，其特征在于，所述铝合金为ZL101A铝合金，所述铸铁为HT250铸铁，所述圆钢为Q235A圆钢。
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