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    风力发电中的大型零件铸件的生产实践


    近年来,随着风力发电的快速发展,对风电铸件的需求量不断增加,风力发电中的大型零件,如轮毂、机座等都采用球墨铸铁进行生产。此类铸件随功率的不同,重量在500015000kg之间。由于壁厚较厚(一般大于100mni,重量较重,冷却速度慢,凝固时间长,特别是要满足良好的综合力学性能要求,对生产工艺要求严格。生产的轮毂铸件材质为QT400-18AL,具体性能要求见表1.要达到以上要求,对各种原材料的质量,各工序的工艺控制以及总体工艺路线提出了更高的要求。

      表1轮毂铸件的力学性能要求抗拉强度屈服强度伸长率布氏硬度HB -20°C冲击功超声波探伤三个试样的平均值单个试样most小值18不低于3级1铸件工艺分析生产的轮毂为1.5MW级,毛坯重量约9球体轮廓直径2700mm,most大壁厚150200mm,三个叶片孔径01900mm.轮毂结构及浇注工艺见。

      1.1造型工艺轮毂的外形结构不是很复杂,分型面为三个叶片孔中心平面。由于前期为试制,为节约模具制作费用,上、下外模采用刮制水泥胎模,三个叶片孔位置及芯头采用配木模或泡沫活块。为保证尺寸精度,胎模在模板上制作,各芯头轮廓位置划线定位,圆弧过渡部分采用样板进行检测。:雷翠平(1974-,女,工程师,主要从事树脂砂铸造和汽车铸件的工艺、工装模具设计以及新产品开发与试制。E-mail:leicuiping1163.com 1.2型芯工艺设计芯子设计成上下两个半模,芯子的制作采用在铸型内贴铸件壁厚打芯(见的方法,就是在造好的外型内用刮板刮出内腔(贴铸件壁厚),利用这个内腔做芯盒,打出芯子(打芯),然后起出芯子,去除贴上去的壁厚,most后下芯合箱,不用投入大型芯盒工装,大大降低前期费用,为正式生产时芯盒制作提供相关技术参数。芯子的工艺设计要满足下列要求:芯子整体要有足够的强度和刚度、不变形;芯子要固定平稳和便于排气;中间芯铁安放要方便浇注系统的开设;芯子的形状尺寸及在铸型中的位置要满足铸件尺寸要求。为了保证型、芯的尺寸精度,采用呋喃树脂砂造型,型、芯表面刷醇基石墨涂料,涂料厚度0.5mm,过渡部分采用样板进行检测修磨。

      1¥2铸内贴铸件窄I打芯Fig. 1.3浇注系统及冒口设计1.3.1浇注系统设计及计算浇注系统采用阶梯式,上下共分三层,每层6个内浇道,浇注系统由耐火砖管组成。

      由于铸件比较厚大,浇注系统采用开放式,浇冒口重量按毛重的40°%估算。

      G=铸件毛重+浇冒口平均压力头计算:Hp=H-C/2=260-220/2=150cm:为平均压力头,mm;H.为浇口杯水平面至内浇道距离,cm;C为铸件在铸型内的总高度,cm.浇注系统most小总截面积计算:为阻流系数取0.4;t为浇注时间,s;Hp为平均压力头,mm. 1.3.2补缩冒口及外冷铁设计设计原则:保证厚大部位的凝固得到有效补缩。

      局部采用外冷铁,使外冷铁部位实现均衡凝固。

      及球体面上安放随形外冷铁。外冷铁表面要求烘干除锈处理。

      为了获得准确的数据,在铸件本体制作多处附铸试块,以便于数据采集和分析。

      2熔炼工艺控制2.1原材料的选择多选用高纯生铁,要求微量元素含量较低,含Mn量(质量分数,下同)要小于0.2%,P的含量要低于0.03%,Ti的含量要小于0.03%.作为配料用废钢要严格控制微量元素及含P、S量。

      2.2化学成分的选择对厚大的球墨铸铁件,铸态组织要求为铁素体基体,满足风电铸件的性能要求。碳含量的范围既要保证充分的石墨化要求,又要防止出现石墨漂浮,一般选择在3.5%3.8%.对于有低温冲击要求的QT400-18AL,终Si量在2.0%2.2%,以获得良好的补缩性能和各项力学性能指标。Mn、P具有偏析倾向,要严格控制铁液成分中Mn<0.2%,P<0.04%,S<0.02%,防止出现成分偏析而影响性能指标。

      2.3球化孕育处理采用包内球化孕育处理,球化剂采用低Si球化剂,增加孕育剂的加入量,采用多次孕育的方式进行孕育。

      由于铸件重量较大,浇注时间相对较长,为了达到各项性能指标的要求,加强铁液球化的抗衰退能力,根据许多厂家的经验,对铁液进行预处理,也就是说在球化操作之前,采用合理的预处理剂,使铁液中的O、S含量降低,并形成稳定的形核质点,改善铁液的内在质量,为进一步球化反应创造良好的条件。预处理工艺的主要优点有:大大提高抗衰退能力,降低球化剂的加入量,提高Mg的吸收率,增加单位面积石墨成球质子数,提高球化率,减少收缩,消除缩松;净化铁液,去除铁液中的夹杂物,使其便于扒除。

      2.4浇注工艺采用两个浇包进行浇注,浇注时要求大流量快速浇注,浇注时间控制在90100s,浇注温度1380°C左右,浇注时加0.3%的随流孕育。most终铁液成分要求:2.5型内热处理浇注之后,利用树脂砂良好的保温性、退让性和铁液自身的余热,让铸件在铸型内进行随型保温。使铸件缓慢冷却,促进凝固时共析转变稳定进行,以提高球墨铸铁的塑性,缓慢冷却就相当于进行了一次热处理,使残余热应力得到有效消除,铸件开箱时间控3结束语采用以上工艺措施,生产出的轮毂铸件力学性能、金相组织、内在质量均达到了风电铸件的技术要求,但在尺寸上局部有些偏差,这对下一步模具设计制作提供了技术参数。


    【上一个】 消失模铸造充型及凝固过程的影响因素较多 【下一个】 为实际生产中分析铸件夹渣原因提供依据

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