[发明专利]利用球墨铸铁制造风力发电机主轴的消失模铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机主轴的生产方法技术领域，具体涉及一种利用球墨铸铁制造风力发电机主轴的消失模铸造方法。

背景技术

目前，随着全球能源短缺和环境污染等问题日益严峻，寻找和选择绿色环保、具有可再生性的能源已成为世界各国面临的重大课题。而自然界存在的风能与其它能源相比，不仅蕴藏量大、分布广泛、永不枯竭、是水能的10倍，而且还具有上马快、建设周期短、比水电站建设的基础投入少、灵活性强，并能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害、绿色环保等特点。因此，利用风能发电作为新能源开发已成为全球未来能源发展战略的重要组成部分并受到了各国的高度重视和大力支持。但是，由于目前制造风电设备的技术不够成熟，导致风力发电设备昂贵，风力发电成本较高，风电电价高于煤电电价，从而制约了风电的快速发展。

风力发电机组的关键设备之一是发电机的主轴。目前，国内外制造风力发电机主轴的方法全部都是采用锻造法，其制作过程为：将特种钢冶炼后锻造成毛坯，然后再进行热处理及机械加工。但利用锻造方法生产时，首先要求必须提供高质量电炉精炼的钢锭以满足产品的高性能需要，其次需采用特殊的成型方式(锻造)来细化晶粒以便获得性能更为优良的毛坯。如内蒙古北方重工业集团有限公司与四川德阳九益锻造有限公司等单位采用锻造方法生产风机主轴的工艺过程大致为：合金熔炼→钢锭→锻造→退火→粗车→调质→半精车→精车。因此，采用锻造法不仅生产工艺复杂，产品成型和后续加工困难，成型率不高，且材料消耗大，因而生产成本高，生产效率较低，一些特钢企业及锻机小的机械行业很难进行生产，致使生产的风机主轴远远不能满足市场需求，国内相当一部分风机主轴需要进口且价格昂贵。同时，用铸钢生产风机主轴时，由于铸钢的熔点高，熔炼时能耗大，对杂质的限制要求严格，冷却时由于收缩较大而容易在铸件中产生缩孔缩松缺陷。

因此，如果能用成本低廉的铸铁并利用工序简单的工艺如传统的砂型铸造方法来生产铸件，必然会使生产成本大大降低，生产效率大大提高。但是，传统的砂型铸造方法存在着劳动强度大、原材料消耗多、铸件重量偏重、环境污染严重、机加工工作量大等问题，尤其是容易出现的铸件致密度差、补缩不充分、缩孔缩松多等问题，这将严重影响铸件的质量，甚至导致铸件报废。安徽天钰机械股份有限公司针对现有砂型铸造方法存在的问题，发明了一种用灰铸铁制备柴油机、汽油机缸体缸盖的消失模铸造工艺。该工艺是将实物体分切成若干模片后制造出模具，再将消失模原料石蜡或泡沫注入模具中得到与实物一致的消失模模片，并在模片上浸涂耐火涂料，烘干后置于型砂箱中，在负压下振实浇注后，使消失模模片熔融气化成一氧化碳和二氧化碳排出，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成组织致密的灰铸铁缸体缸盖铸件。该方法虽然在一定程度上解决了传统砂型铸造方法存在的问题，但是，如果直接用该厂的方法制备风机主轴，会出现以下问题：其一，由于该方法所使用的灰铸铁中的石墨呈片状分布，片状石墨对基体的割裂性强，容易引起应力集中，致使铸件的强度较差、韧性偏低、脆性大，而风机主轴强度要求高、塑性要求好，因此用灰铸铁来制备风机主轴在性能上达不到要求；其二，由于该方法制备的柴油机、汽油机缸体缸盖属于小型铸件，小型铸件因浇注时间短、凝固速度快、模样气化发气量小、工艺参数容易控制，因此容易得到气孔缺陷少、铸件质量较好的铸件。而风机主轴属于大型铸件，如果采用同样的工艺生产，由于浇注时间长、凝固速度慢，模样气化发气量大、工艺参数不容易控制，因此得到的铸件气孔缺陷多、铸件质量较差；其三，消失模铸造在装配模具时，因是用若干分切成的小模片装配成与实物体大小相同的模具，若铸件小，装配精度容易保证。而风机主轴因铸件大，则容易造成较大偏差，不仅会影响铸件质量，还有很大可能会造成铸件报废；其四，由于该方法制备的柴油机、汽油机缸体缸盖属于小型铸件，在浇注时采用的是顶注式浇注。如果用顶注方式浇注风机主轴这样的大型件时，由于浇注的液态金属量大，冲击力强，因此一方面会严重冲刷铸型壁，另一方面会使金属液搅拌严重，容易在铸件中形成更多的气体和夹杂，而且也不利于气体和夹杂物的上浮除去，这些最终都将影响铸件的质量。

发明内容

本发明的目的是针对目前现有技术存在的问题，提供一种利用球墨铸铁制造风力发电机主轴的消失模铸造方法。