樹脂砂鑄造環節控制以及措施

　　這篇電力工程師論文發表了樹脂砂鑄造環節控制以及措施，風力發電作為一種清潔能源，其工作原理是通過機電裝置將風能通過一定形式轉換為風電設備的機械能，再利用相應的機電設備將機械能轉化為可以利用的電能。論文分析大型風電設備鑄造過程中的夾渣和縮孔等問題。

　　關鍵詞：電力工程師論文,樹脂砂;風電鑄件;鑄造工藝;質量管理

　　引言

　　隨著近年來地球上一次性能源的大量使用，這些不可再生能源將日趨匱乏，與此同時可再生資源如太陽能、風能和海洋能將被人類廣泛利用[1]。而風力發電作為其中較為重要的一環而被人們廣泛關注，由于風資源本身的不確定性而對風力發電機組的有效使用造成較大的影響，從而對大型風電設備提出了更高的要求以完成實際工作[2]。

　　其中最為重要的風電鑄件有輪轂、扭力臂、葉輪等，都需要很高的技術要求[3]。樹脂砂鑄造工藝因為其獨特的精度高、廢品率低和組織致密等優點，其使用范圍要遠遠大于一般性的砂型鑄造。樹脂砂鑄造技術同時因為其鑄造中的流動性好和硬化強度高而廣泛應用于大型鑄件中。本文以大型風電設備為例進行樹脂砂鑄造工藝和控制等方面的研究[4]。

　　1 樹脂砂鑄造環節控制

　　本文所述的樹脂砂鑄造工藝作為普通鑄造的優化改進，可以在一定程度上減少常見缺陷，對于鑄造能力的提升具有重要作用。

　　1.1 鑄造工藝環節

　　產品零部件在鑄造過程中應用的技術和方法統稱為鑄造工藝環節，其中較為重要的有澆冒系統設計、造型工藝和熔煉工藝等環節。澆冒系統設計需依據零件的形狀和材料的特點采用傳統設計方法和模擬軟件輔助完成。大型風電鑄件的壁厚通常為60～200mm，在安全冒口選擇上有壓邊冒口、縮頸式冒口等，冒口的具體尺寸信息可以依據鑄件的比例f和模數信息m，在冒口設計中需要克服金屬液體質量的變化和保證澆注過程的平穩性，避免金屬液體的溢出。在澆注系統設計中要遵循減少氣孔、廢渣缺陷的規則，降低缺陷的發生率，提高產品的可靠性[5]。

　　1.2 退火工藝環節

　　退火處理有兩種工藝方式。一當鑄態組織中存在自由滲碳體時，必須進行高溫石墨化退火，此工藝分兩個階段。二當鑄件組織中無自由滲碳體時，只需做低溫石墨化退火。再利用樹脂砂鑄造中，由于樹脂砂模型具有很好的溫度穩定性，能夠有效的控制鐵液中的化學成分，再結合實際生產中的有效經驗，一般大型風電鑄件我們采取型內保溫4～6天，實現化學元素的緩慢變化，以增強機械性能。

　　1.3 質量管理環節

　　大型風電設備鑄造過程非常復雜，而針對設計過程中的質量監管，質量的保證需要有效的質量管理。針對前期的工藝設計過程，需要進行預先的軟件模擬，查出設計中的不規范和缺陷，而后針對圖紙中的細節進行修改核對。在工藝文件的每個環節，容易出現失誤的地方，都需要車間操作工，施工員和領導的把控，實現真正的環節控制以達到質量控制。

　　2 樹脂砂鑄造工藝探討

　　2.1 缺陷分析與控制措施

　　本文以企業實際生產中的大型風電鑄件輪轂為例進行說明，在輪轂的實際生產中，當輪轂造型、澆注、清理等鑄造工藝過程結束后，在實際的檢測后發現，鑄件內腔出現夾砂現象，鑄件外表面有起皮或粘砂等缺陷，同時也會有一些夾渣、縮孔、氣孔等缺陷，這都在很大程度上影響產品的使用性能和合格性。

　　仔細分析這些缺陷的成因，缺陷的形成主要有以下幾個因素：砂型強度偏低或過高，澆注溫度不合適，傳統冒口補縮效率低等。眾所周知，適宜的砂型強度是獲得合格鑄件極為重要的一環，而合理的樹脂、固化劑加入量是保障砂型強度的必要條件之一。樹脂、固化劑加入量過低，砂型的強度就低，砂型局部可能會存在干砂從而導致砂眼缺陷的產生，再者砂型強度低鐵水在澆注過程中也會產生沖砂從而導致夾砂缺陷的產生。

　　而加入量過高，雖然砂型的強度會增加，但附帶會直接導致再生砂的灼減量增加，從而導致砂型的發氣量變大，鑄件產生氣孔的可能性增加。經過長時間的實踐摸索，我們最終將樹脂的加入量控制在了0.9%～1.2%，固化劑的理想加入量控制在了樹脂含量的40%，從而保證型砂的8小時抗拉強度達到1.0～1.2MP，保障大型風電鑄件鑄型的基本要求。至于，澆注溫度我們一般控制在1330～1350℃這個區間，如果澆注溫度偏低，會導致鐵水本身的流動性問題，可能導致夾渣甚至澆不足，如果澆注溫度偏高，也會誘發縮松等缺陷。

　　所以澆注溫度是極為重要的一環，需要根據鑄件結構以及冷鐵的使用綜合考慮，并結合實際澆注進行驗證調整，直至找到最理想的澆注溫度。另外在實際生產中，我們往往會發現冒口明明很大，模數也大于被補縮部位的模數，但冒口根部仍時有縮松的情況發生，其歸根結底在于冒口的補縮效率低。針對此種情況，我們推薦使用冷鐵和發熱冒口相結合的補縮工藝。發熱冒口作為一種高效率的補縮冒口，其補縮效率可達40%，鐵水在冒口內保持液態的時間長，可補縮時間長，冒口徑斷面好，可以從根本上解決鑄造工藝出品率低、成本高的問題。

　　推薦閱讀：《電力工程技術》(原刊名《江蘇電機工程》)創刊于1982年，為電氣工程類科技期刊，雙月刊，全國公開發行。

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