树脂砂铸造工艺的研究控制措施

来源：核心期刊咨询网时间：2018-10-31 10:3512

摘要：这篇机电工程师论文发表了树脂砂铸造工艺的研究控制措施，隨着近年来地球上一次性能源的大量使用，这些不可再生能源将日趋匮乏，与此同时可再生资源如太阳能、风能和海洋能将被人类广泛利用[1]。而风力发电作为其中较为重要的一环而被人们广泛关注。 关键词

　　这篇机电工程师论文发表了树脂砂铸造工艺的研究控制措施，隨着近年来地球上一次性能源的大量使用，这些不可再生能源将日趋匮乏，与此同时可再生资源如太阳能、风能和海洋能将被人类广泛利用[1]。而风力发电作为其中较为重要的一环而被人们广泛关注。

　　关键词：机电工程师论文,树脂砂;风电铸件;铸造工艺;质量管理

　　引言

　　由于风资源本身的不确定性而对风力发电机组的有效使用造成较大的影响，从而对大型风电设备提出了更高的要求以完成实际工作[2]。

　　风力发电作为一种清洁能源，其工作原理是通过机电装置将风能通过一定形式转换为风电设备的机械能，再利用相应的机电设备将机械能转化为可以利用的电能。其中最为重要的风电铸件有轮毂、扭力臂、叶轮等，都需要很高的技术要求[3]。树脂砂铸造工艺因为其独特的精度高、废品率低和组织致密等优点，其使用范围要远远大于一般性的砂型铸造。树脂砂铸造技术同时因为其铸造中的流动性好和硬化强度高而广泛应用于大型铸件中。本文以大型风电设备为例进行树脂砂铸造工艺和控制等方面的研究[4]。

　　1 树脂砂铸造环节控制

　　铸造是一种将金属液体浇注到铸造空腔形成产品零部件的产品成型工艺。作为一种历经几千年的热加工工艺，其加工工艺已处于相当高的水平，但是还是存在一定的铸造缺陷。本文所述的树脂砂铸造工艺作为普通铸造的优化改进，可以在一定程度上减少常见缺陷，对于铸造能力的提升具有重要作用。

　　1.1 铸造工艺环节

　　产品零部件在铸造过程中应用的技术和方法统称为铸造工艺环节，其中较为重要的有浇冒系统设计、造型工艺和熔炼工艺等环节。浇冒系统设计需依据零件的形状和材料的特点采用传统设计方法和模拟软件辅助完成。大型风电铸件的壁厚通常为60～200mm，在安全冒口选择上有压边冒口、缩颈式冒口等，冒口的具体尺寸信息可以依据铸件的比例f和模数信息m，在冒口设计中需要克服金属液体质量的变化和保证浇注过程的平稳性，避免金属液体的溢出。在浇注系统设计中要遵循减少气孔、废渣缺陷的规则，降低缺陷的发生率，提高产品的可靠性[5]。

　　1.2 退火工艺环节

　　退火处理有两种工艺方式。一当铸态组织中存在自由渗碳体时，必须进行高温石墨化退火，此工艺分两个阶段。二当铸件组织中无自由渗碳体时，只需做低温石墨化退火。再利用树脂砂铸造中，由于树脂砂模型具有很好的温度稳定性，能够有效的控制铁液中的化学成分，再结合实际生产中的有效经验，一般大型风电铸件我们采取型内保温4～6天，实现化学元素的缓慢变化，以增强机械性能。

　　1.3 质量管理环节

　　大型风电设备铸造过程非常复杂，而针对设计过程中的质量监管，质量的保证需要有效的质量管理。针对前期的工艺设计过程，需要进行预先的软件模拟，查出设计中的不规范和缺陷，而后针对图纸中的细节进行修改核对。在工艺文件的每个环节，容易出现失误的地方，都需要车间操作工，施工员和领导的把控，实现真正的环节控制以达到质量控制。

　　2 树脂砂铸造工艺探讨

　　2.1 缺陷分析与控制措施

　　本文以企业实际生产中的大型风电铸件轮毂为例进行说明，在轮毂的实际生产中，当轮毂造型、浇注、清理等铸造工艺过程结束后，在实际的检测后发现，铸件内腔出现夹砂现象，铸件外表面有起皮或粘砂等缺陷，同时也会有一些夹渣、缩孔、气孔等缺陷，这都在很大程度上影响产品的使用性能和合格性。

　　仔细分析这些缺陷的成因，缺陷的形成主要有以下几个因素：砂型强度偏低或过高，浇注温度不合适，传统冒口补缩效率低等。众所周知，适宜的砂型强度是获得合格铸件极为重要的一环，而合理的树脂、固化剂加入量是保障砂型强度的必要条件之一。树脂、固化剂加入量过低，砂型的强度就低，砂型局部可能会存在干砂从而导致砂眼缺陷的产生，再者砂型强度低铁水在浇注过程中也会产生冲砂从而导致夹砂缺陷的产生。而加入量过高，虽然砂型的强度会增加，但附带会直接导致再生砂的灼减量增加，从而导致砂型的发气量变大，铸件产生气孔的可能性增加。经过长时间的实践摸索，我们最终将树脂的加入量控制在了0.9%～1.2%，固化剂的理想加入量控制在了树脂含量的40%，从而保证型砂的8小时抗拉强度达到1.0～1.2MP，保障大型风电铸件铸型的基本要求。至于，浇注温度我们一般控制在1330～1350℃这个区间，如果浇注温度偏低，会导致铁水本身的流动性问题，可能导致夹渣甚至浇不足，如果浇注温度偏高，也会诱发缩松等缺陷。所以浇注温度是极为重要的一环，需要根据铸件结构以及冷铁的使用综合考虑，并结合实际浇注进行验证调整，直至找到最理想的浇注温度。另外在实际生产中，我们往往会发现冒口明明很大，模数也大于被补缩部位的模数，但冒口根部仍时有缩松的情况发生，其归根结底在于冒口的补缩效率低。针对此种情况，我们推荐使用冷铁和发热冒口相结合的补缩工艺。发热冒口作为一种高效率的补缩冒口，其补缩效率可达40%，铁水在冒口内保持液态的时间长，可补缩时间长，冒口径断面好，可以从根本上解决铸造工艺出品率低、成本高的问题。

　　推荐阅读：《光机电信息》是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所主办并在吉林省长春市出版的月刊。

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