大功率电机铸铁机座制造工艺

摘要

本发明公开大功率电机铸铁机座制造工艺，解决大功率电机铸铁机座铸造工艺及国内、外铸铁机座多采用粘土砂型等干法造型或树脂砂造型铸造工艺严重污染环境问题。本发明工艺包括选择牌号HT200、抗拉强度值应在Rm＞190MPa和规定化学成分的灰铸铁；采取潮模砂配比为18％～22％的新砂，72％～78％的旧砂和3％～7％的澎润土、含水量约1.5％～3％和表面耐高温涂料喷刷处理工艺制作铸模；铁水出炉温度达到1400℃以上、铁水降低至1350℃时浇注，采用底注法浇注。本电机铸铁机座制造工艺是在国内、外首次利用潮模砂生产大型铸铁机座，机座尺寸精度高、无污染；利用本电机铸铁机座制造工艺生产的铸铁机座减震性能好、性能指标完全可以替代钢板焊制机座、加工周期短的、成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及电机机座制造工艺，具体涉及大功率电机铸铁机座制造工艺。

背景技术

目前国内、国外小功率电机机座普遍采用灰铸铁机座，也有采用铝合金机座；中心高H＜400mm的电机铸铁机座，国内、外普遍选用灰铸铁牌号HT150或HT200。而大功率电机中心高H≥400mm的电机机座，有文献曾披露国外已经采用铸铁机座，见2004年45卷9期《电世界》中的《大功率铸铁机座电动机》，而国内基本上还是用钢板焊制机座，加工工期较长，机械加工难度较大，造价很高，电机振动大、噪音高。

无论国内、外铸铁机座铸造工艺多采用粘土砂型等干法造型或树脂砂造型铸造工艺，对环境的污染及对人身的伤害很严重。

发明内容：

本发明公开大功率电机铸铁机座制造工艺，通过选材、采用新工艺，解决大功率电机铸铁机座的技术问题。

本发明的大功率电机铸铁机座制造工艺包括选择铸铁化学成分和抗拉强度、采取潮模砂铸模制作、铁水温度控制、底注法浇注系统及难喷刷表面耐高温涂料喷刷处理等工艺。

所述大功率电机铸铁机座材料为牌号HT200灰铸铁，抗拉强度值应在Rm＞190MPa、化学成分熔炼分析范围应控制在表1所示范围内。

表1铸铁机座化学成分(熔炼分析)范围

  组元  C  Si  Mn  S  P  含量(％)  2.9～3.2  1.6～2.0  0.8～1.0  ＜0.08  ＜0.12

所述潮模砂铸模制作，将机座全部放入下箱；采用潮模砂即湿型砂造型，潮模砂的合理配比为18％～22％的新砂，72％～78％的旧砂和3％～7％的澎润土，总量不大于100％，含水量约1.5％～3％；最佳配比为20％的新砂，75％的旧砂和5％的澎润土，含水量约1.8％。同时在机座腿子上部按放出气冒口、在机座止口部位按放出气冒口。进行表面喷刷铅粉后，对型腔进行表干处理。

所述铁水温度控制，出炉温度应达到1400℃以上，其中YZR500铁水出炉温度应达到1400℃，YZR560铁水出炉温度应达到1500℃；铁水降低至1350℃时浇注，采用底注式浇注系统。

对于大功率电机铸铁机座的技术研究分析认为，首先是选材，必须达到大功率电机铸铁机座各项技术性能指标，根据生产经验和铸铁中碳硅量与抗拉强度关系图(见图1)，研究决定选用抗拉强度值在Rm＞190MPa、化学成分范围控制在表1所示范围内的灰铸铁HT200。

而大功率电机铸铁机座内在质量是关键，尤其是机座腿子与机身的连接部位，由于壁厚的不同，在铁水凝固收缩时很容易产生裂纹、缩松、缩孔等铸造缺陷，消除影响铸件质量的不利因素，必须采取适宜的合理的工艺方法。

①设计机座内腔最合理的加工尺寸、机腿子尺寸及底脚安装接触面两端改凸起为整个平面；确定机座加工方案。

②为了确保机座尺寸精度，将机座全部放入下箱。

③在型砂选用上，采用潮模砂(湿型砂)造型，其中需要全力解决潮模砂造型易倒胎问题；内腔进行表面喷刷铅粉后，对型腔进行表干处理，解决干型铸造砂型退让差所带来的机械阻力(内应力)，同时减轻了采用干法造型或树脂砂造型所带来的对环境的污染及对人身的伤害。

④在熔炼过程中，对炉料进行严格控制，严格按工艺守则进行操作，利用电子高温测温器测试铁水浇注温度，对两种型号机座用铁水严格控制温度，铁水出炉温度分别达到1400℃或1500℃，铁水降低至1350℃时浇注。

⑤由于机座铸铁牌号的提高，产生缩孔、缩松的倾向相对增强，为了消除这一倾向，采用底注式浇注系统，同时在机座腿子上部按放冒口，并在机座止口部位按放出气冒口，减少了气孔的生成；其凝固过程基本上按顺序凝固的方式，消除了因凝固收缩铁水补缩不上而产生的组织缺陷。

本电机铸铁机座制造工艺是在国内、外首次利用潮模砂生产大型铸铁机座，机座尺寸精度高、无污染；利用本电机铸铁机座制造工艺生产的铸铁机座减震性能好、性能指标完全可以替代钢板焊制机座、加工周期短的、成本低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是铸铁中碳硅量与抗拉强度的关系曲线；

图2是机座铸造工艺示意图。

图中符号说明：280～320MPa 1、250～280MPa 2、180～210MPa 3、210MPa 4、210～250MPa 5、140～180MPa 6、浇口杯7、机身8、直浇道9、横浇道10、内浇道11、护板12、机座腿子13、冒口14。

具体实施方式

对于YZR500和YZR560大功率电机铸铁机座，其材料的技术性能与指标必须严格要求。根据生产经验和铸铁中碳硅含量与抗拉强度关系曲线图(见图1)，选用抗拉强度值在Rm＞190MPa灰铸铁(HT200)；制造工艺中对混砂、造型及熔炼的生产工艺进行调整和控制，确定出最佳的配方和工艺。

实施例1

如图1所示，YZR500电机铸铁机座材料及化学成分确定：选用抗拉强度值在Rm＞190MPa的灰铸铁(HT200)，其化学成分控制如表2所示：

表2YZR500电机铸铁机座化学成分(熔炼分析)范围

  组元  C  Si  Mn  S  P  含量(％)  2.9～3.2  1.6～2.0  0.8～1.0  ＜0.08  ＜0.12

对机座内腔的加工、机腿子设计确定最合理的尺寸，底脚安装接触面两端改凸起为整个平面；确定机座加工方案。

如图2所示，为确保机座尺寸精度，将机座全部放入下箱。在型砂选用上，采用潮模砂(湿型砂)造型，潮模砂的配比为20％的新砂，75％的旧砂和5％的澎润土，含水量约1.8％。

内腔进行表面喷刷铅粉后，对型腔进行表干处理，解决了干型铸造砂型退让差所带来的机械阻力(内应力)，同时减轻了采用干法造型或树脂砂造型所带来的对环境的污染及对人身的伤害。

在熔炼过程中，对炉料进行严格控制，严格按工艺守则进行操作，利用电子高温测温器测试温度严格控制温度，铁水出炉温度应高于1400℃，浇注温度应不高于1350℃。

采用底注式浇注系统，同时在机座腿子上部按放冒口，并在机座止口部位按放出气冒口，减少了气孔的生成，其凝固过程基本上按顺序凝固的方式，及时补缩消除低倍缺陷。

YZR500电机铸铁机座现已被大连伯顿电机有限公司和大连天元电机有限公司应用于电机生产，降低了采购成本，缩短了生产周期，并且在机加工过程中降低了加工难度，提高了生产率，得到了用户的好评。

在YZR500铸铁机座的试制过程中，对浇注铁水进行取样分析、抗拉强度试验，委托大连伯顿电机有限公司进行测试，各项测试结果如表3、表4所示，完全符合工艺要求。

表3YZR500单铸试棒抗拉强度

  材料牌号  抗拉强度，Rm  MPa  HT200  221

表4YZR500机座试块取样化学分析结果

  组元  C  Si  Mn  S  P  含量(％)  3.05  1.88  0.86  0.068  0.065

2004年2月，用同样的方法对浇注铁水进行取样并送交大连市产品质量监督检验所，各项检测数据完全达到了设计要求(检测结果见检验报告：大连W第200402531020040号)。

实施例2

YZR560铸铁机座是在YZR560钢板焊制机座的基础上研制开发的。在模具的尺寸设计上，针对钢板和铸铁的性能不同，大量细致的研究工作，结合YZR500铸铁机座的研究经验，对模具的加工制作，提出了一模两用或多用的设计方案及工艺技术要求。

如图1所示，YZR560电机铸铁机座材料及化学成分确定：选用抗拉强度值在Rm＞190MPa的灰铸铁(HT200)，其化学成分控制如表5所示：

表5YZR560电机铸铁机座化学成分(熔炼分析)范围

  组元  C  Si  Mn  S  P  含量(％)  2.9～3.2  1.6～2.0  0.8～1.0  ＜0.08  ＜0.12

对机座内腔的加工、机腿子设计确定最合理的尺寸，底脚安装接触面两端改凸起为整个平面；确定机座加工方案。

如图2所示，为确保机座尺寸精度，将机座全部放入下箱。在型砂选用上，采用潮模砂(湿型砂)造型，潮模砂的配比为20％的新砂，75％的旧砂和5％的澎润土，潮模砂含水量约1.8％。内腔进行表面喷刷铅粉后，对型腔进行表干处理，解决了干型铸造砂型退让差所带来的机械阻力(内应力)，同时减轻了采用干法造型或树脂砂造型所带来的对环境的污染及对人身的伤害。

在熔炼过程中，对炉料进行严格控制，严格按工艺守则进行操作，利用电子高温测温器测试温度严格控制温度，铁水出炉温度应高于1500℃，浇注温度应不高于1350℃。

采用底注式浇注系统，同时在机座腿子上部按放冒口，并在机座止口部位按放出气冒口，减少了气孔的生成，其凝固过程基本上按顺序凝固的方式，及时补缩消除低倍缺陷。

YZR560电机铸铁机座现已被大连伯顿电机有限公司和大连天元电机有限公司应用于电机生产，降低了采购成本，缩短了生产周期，并且在机加工过程中降低了加工难度，提高了生产率，得到了用户的好评。

在YZR560铸铁机座的试制过程中，对浇注铁水进行取样分析、抗拉强度试验，委托大连伯顿电机有限公司进行测试，各项测试结果如表6、表7所示，完全符合工艺要求。

表6YZR560单铸试棒抗拉强度

  材料牌号  抗拉强度，Rm  MPa  HT200  221

表7YZR560机座试块取样化学分析结果

  组元  C  Si  Mn  S  P  含量(％)  3.07  2.20  1.20  0.058  0.055

2005年4月，用同样的方法对浇注铁水进行取样并送交大连市产品质量监督检验所各项检测数据完全达到了设计要求(检测结果见检验报告：大连W第200505531020050号)。

以上铸件成品率可达98％以上。