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高压防爆电机铸件新工艺应用的探讨

发布于：2015-06-24 13:31:24 来自：电气工程/工业自动化 [复制转发]

0引言
近年来，我公司电机中心高H355以上的高压防爆电机产品市场需求日益增多，对其质量要求也不断提高。高压防爆电机的机座，由原来的钢板件改为灰铁铸件，这不仅有利于降低电机的振动及噪声、提高电机的整体稳定性，而且有利于降低电机的温升。此外，铸件机座其铸件内应力消除及机加工后止口隔爆面尺寸变形方面均好于钢板焊接机座，这有利于防爆安全性的提高。因此，采用新的工艺进行防爆电机的机座生产就成了我们新的课题。而以往的粘土砂造型工艺无论从产品的生产、表观质量还是铸件材质，都已不能满足要求。用合成树脂作型砂粘结剂的树脂砂工艺，因其造型质量高、产品成品率高等优点，从20世纪60年代起得到了飞速发展。树脂的品种不断增多、质量不断改进，树脂砂铸造工艺不断发展。工艺过程控制越来越完善。因此，目前树脂砂已成为大量生产优质铸件的主要方式，甚至作为首选的工艺方法。
1树脂砂工艺研究过程简介
在90年代初，我们曾经进行过树脂砂工艺试验，但是缺少资料及工装，试验效果不理想，没有得到应用。在1997年，集团公司引进了一台碗形混砂机，由厂家来人进行指导。经过铸造公司技术科全体人员的不断试验，基本掌握了其工艺特点，从而投入刀、批量生产，但还只是应用在部分树脂砂泥芯上。正是由于树脂砂芯的小批量使用，为我公司出国产品中的铸件生产起到了重要作用。同时也使我们认识到产品质量要求越来越高的今天，树脂砂工艺的开发有着重要的意义。1999年，为了提高产品的市场竞争力和适应国际市场需求，我公司决定开始采用树脂砂工艺开发高压电机铸铁机座。

2树脂砂工艺大批量应用存在的问题
我们经过分析研究，决定以中间规格产品YB 450机座为代表进行试制，以此来探索铸件在高压防爆电机中大批量应用。从当时情况看，树脂砂由小批量制芯转人大规模生产，还存在以下几个方面的问题。
(1) 在已定的设备和本地的环境下，需要比较稳定、可靠的型砂配比关系。由于在以前我们已完成了树脂砂的基础试验、原材料的选择和小批量的生产实践，现在需要将已选好的原材料按所要生产的铸件特点、工艺条件，将原配比进行优化及做出适应性调节。
(2)由于试制产品是大型铸件，且较其他类型铸件复杂，如高密散热片、防爆性能要求严、电机内通风槽道窄而难造型、不易清理等特点，使铸型的工作条件同小铸件有了较大差异。其所承受的热作用时间长，砂子的烧结和粘砂就会变成突出问题。因此选择适合的涂料，并针对机座散热片形成的窄缝难以涂刷的特点，还得找出适合的涂刷工艺。
(3)因树脂砂生产的效率、铸件质量及经济性大部分取决于工艺、工装的特点，所以，合理的工装结构是非常重要的，确定合理的工装结构也是试制中的重点内容。

3机座工艺、工装的设计
在完成产品设计后，我们就立即进行了工装结构选定和工艺参数的确定。从生产高效率、易操作、产品高质量且经济合理几方面考虑，确定了四瓣模的工装结构并按此设计了工装。此设计不仅减小了模型、砂箱尺寸，而且还具有易充砂、易紧实、生产效率高的特点。在吃砂量的选择中充分考虑了强度和经济的关系，制定出吃砂量不大于200m，大圆芯做出空芯等措施。在操作方面，我们要求将出线口芯和测温出线口芯先用螺栓固定在铸型中，然后再合箱，使组芯操作更便捷。
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树脂砂的配比试验
首先采用NEHE440电机机座模型进行树脂
砂造型。其树脂砂配比从原定配比(此配比为树
脂砂线建成后通过实验确定下来的)1．2％(占型砂量的)开始逐渐将配比降到了1％，这样不仅使再生砂性能得到改善，同时也使树脂砂生产更经济。试验期间也根据天气、季节情况，通过调节固化剂加入量来调节固化速度，使型砂的固化适合于造型要求。其基本规律如下：在夏秋季节，天气干热作用时用低酸度固化剂，加入量是树脂量的40％－50％，时间长的用下限；对于冬春季节，寒冷、潮湿时用高酸度固化剂，加入量是树脂用量的50％－70％。

5涂料及涂刷工艺的选择
涂料是影响树脂砂铸件质量的一个重要因素，但在试生产中涂料的选择是较为顺利的，像富士科或青岛石墨厂的涂料，其性能均较稳定，都能满足要求。但涂料的涂刷工艺却经过了长时间的探索，在铸型上形成电机机座散热片的窄缝中刷涂料是十分困难的。经反复实验后将工艺改为喷涂，但由于普通喷枪喷出的涂料均被雾化，且流量太小，很难形成一层有效的涂层，现场环境也极差，此试验进行了一段时间，在铸件清理后发现表观质量仍不理想。在后来的一段时间，我们对现发展的新技术进了探索，在总结分析后我们又决定采用流涂，并设计了流涂设施。在设施不到位的情况下，先使用水壶简易流涂，涂层效果明显优于以前，表面质量有所好转，但铸件表面状况还不十分理想。、流涂设备制造好后，并借用公司冲天炉用排污泵进行了流涂。从铸型上看，流涂后的效果很好?抛丸后的铸件表面光整度已完全可以和钢板表面相比，这使树脂砂铸件质量更进一步提高。

6结束语
通过一年的努力，树脂砂工艺已成功应用于我公司高压电机铸件，得到了以下成果：
(1)试生产中所采用的工艺先进，工装结构合理，从所生产铸件尺寸精度上和经济上远远超过了同类企业的先进水平，同时因最小吃砂量只有160mm，且首次采用空芯工艺，最终砂铁比达到2：1，比外厂的4－3：1的砂铁比降低了近一半，如按此进行批量生产就会显出巨大的经济效益，这也为以后我公司工艺、工装设计提供了先例。
(2)在树脂砂铸型上采用流涂工艺完全可行，也是可靠的，且具有效率高、环境好的特点，对于像电机机座这种带有散热片的结构上应推广此工艺，这对我公司铸件表面质量的提高有着重要的意义。
(3)试制中所选择的各项原材料基本符合工艺要求，可以纳入工艺。
(4)树脂砂生产大型机座工艺已成熟可靠，并可将产品延伸到H630及以下的产品，因树脂砂生产平板类铸件有其优点，还可以设计部分箱式铸铁机座。同时对于批量小的产品可以采用木质模型，此可以节约大量的模具制造费用，并缩短开发周期。

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