风力发电机组后箱体铸件的型腔结构及方法技术

一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构及方法，该结构包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；所述的浇注系统包括直浇道，与直浇道连通的横浇道，横浇道再依次连通有第一过渡浇道、第二过渡浇道、第三过渡浇道、第四过渡浇道；所述的第四过渡浇道通过内浇口与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道，第一缓冲浇道的截面积与直浇道的截面积之比为1∶0.60～0.75。具有能减少铁液充型的不平稳和金属液在浇注过程中产生的紊流，提高铸件质量的稳定性，减少夹渣缺陷和气孔缺陷，能满足高品质要求的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸件的铸造领域，具体是一种球墨铸铁件的型腔结构及利用该结构制备铸件的方法，即风力发电机组后箱体铸件的型腔结构及方法。
技术介绍
风力发电机组的齿轮箱是风电机组中的重要构件，其主要功能是将风机叶片在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。齿轮箱的可靠性对于机组的安全具有重大影响，且故障恢复成本也极其昂贵，据了解设计年发电2200小时的1.5MW机组，发生一次齿轮箱重大故障，南京高精传动设备制造集团有限公司仅齿轮箱设备费在100万之间，如加上吊装费、运输费、人工费估计在20万左右，其各项恢复费用总和将在130万左右。FDM2后箱体是2.3MW风力发电机组的齿轮箱关键零部件，外形尺寸1660mm×1620mm×700mm，重量达1400kg，主要壁厚25mm，最厚壁厚165mm，内部结构复杂，壁厚差异大，整个产品100％需要进行UT\\MT检测，以保证齿轮箱质量的稳定可靠。FDM2后箱体的型腔结构一般包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；其中浇注系统，包括直浇道、横浇道，横浇道再通过过渡浇道向后箱体型腔内进铁(即流进铁液)；上述结构在实际应用过程中存在如下不足之处：由于铁液自身重力的作用，浇注前期进入直浇道、横浇道内的铁液不能完全充满，使充型不平稳，产生的金属氧化物与硫化物、游离石墨一起上浮到铸件表面，或滞留在铸件内的死角和砂芯下表面等处，在铸件中易产生夹渣缺陷；充型不平稳还会使金属液在浇注过程中容易卷入气体，在铸件中形成气孔缺陷，使后箱体铸件的质量受影响，最终会对整个风电机组的安全产生影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种能减少铁液充型的不平稳和金属液在浇注过程中产生的紊流，提高铸件质量的稳定性，减少夹渣缺陷和气孔缺陷，能满足高品质要求的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；所述的浇注系统包括直浇道，与直浇道连通的横浇道，横浇道再依次连通有第一过渡浇道、第二过渡浇道、第三过渡浇道、第四过渡浇道；所述的第四过渡浇道通过内浇口与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道，直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75。采用上述结构，由于在横浇道上设有第一缓冲浇道，且直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75；即第一缓冲浇道的横截面面积小于直浇道的横截面面积，使得铁液流动的截面在第一缓冲浇道内变窄、不会快速向横浇道流去、就会使铁液在直浇道内短时间内充满，然后再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个直浇道内充型平稳，减少金属液在直浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中的卷入气孔缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。作为改进，所述的直浇道的截面积与横浇道的截面积比为1∶1.5～2。作为改进，所述的直浇道的截面积与第一过渡浇道的截面积比为1∶0.70～0.80。作为改进，所述的直浇道的截面积与第二过渡浇道的截面积比为1∶1.0～1.1。作为改进，所述的第二过渡浇道上设有第二缓冲浇道，直浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75、第一缓冲浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶1；采用上述结构，使铁液在第二过渡浇道内短时间内充满，再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个第二过渡浇道内充型平稳，减少金属液在第二过渡浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中的卷入气孔缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。本专利技术限定了各个浇道的截面积比值，这些限定和设置安排合理，如果比值过小，铁液流动过慢，充型会慢，热量损耗过大，易产生冷隔缺陷；如果比值过在，起不到缓冲作用。作为进一步改进，所述的后箱体型腔上设置有附加出气口，附加出气口的直径为20mm～30mm(采用这种尺寸可以使得铸件清理时容易去除，又不增加会产生缩松缩孔缺陷的新热节点)；采用上述结构，铁液浇注时所产生的热量通过空气或铁液传递给形成后箱体内腔的砂芯，砂芯受热产生的气体和型腔内气体通过附加出气口排出，减少铁液充型时的阻力和砂芯受热产生的气体对铁液的二次氧化，使铁液充型平稳，减少夹渣、气孔缺陷。作为再进一步改进，所述的直浇道、第二过渡浇道、第二缓冲浇道为耐火陶瓷管，若采用砂芯管道，因浇注管内的铁水的冲击速度最快，冲击力最大，很可能冲刷砂型，造成不必要的损失。作为改进，所述的第一缓冲浇道为自横浇道的上表面向下凹陷的结构；所述的第一过渡浇道与横浇道垂直连通且二者的结合位置位于横浇道中部。作为改进，所述的第二过渡浇道的一端设置有第一竖向过渡段，另一端设置有第二竖向过渡段，所述的第一竖向过渡段连接于第一过渡浇道的下底面，第二竖向过渡段连接于第三过渡浇道的下底面。作为改进，所述的第四过渡浇道为两个，分别连接于第三过渡浇道的两侧，且所述的第四过渡浇道包括自与第三缓冲浇道连接端至外端逐渐扩散的扇形部和与扇形部连接的弧形部，弧形部的上端口为内浇口，内浇口与后箱体型腔连通。本专利技术的第一缓冲浇道距离直浇道与横浇道连接端的80mm-120mm的位置设置。本专利技术的后箱体型腔也可以视为最终后箱体铸件的形状，也即后箱体原料熔融的铁液容置的腔体、铁液冷却后即形成了最终的后箱体铸件。本专利技术还提供一种利用上述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构制备后箱体铸件的方法，具体步骤包括：(1)首先，按照如下配比的后箱体铸件的成分：C3.75％～3.80％，Si1.90％～2.20％，Mn＜0.20％，P＜0.03％，S＜0.012％，RE(稀土)0.010％～0.020％，Mg0.025％～0.040％Sb0.003％～0.006％，CE(碳当量＝C+Si/3)4.38％～4.48％，余量为铁配制原料；(2)将原料通过冲天炉的熔炼和中频感应电炉进行成分调整的双联熔炼；(3)采用堤坝式冲入法球化处理，堤坝高度为100～200mm，球化剂加入球化包堤坝靠炉体一侧后，加孕育剂覆盖在球化剂上，球化剂加入量为铁水重量的1.0％～1.2％；(4)采用二次孕育处理方式：出铁时随铁液流加入铁液0.2～0.4wt％的孕育剂，孕育剂粒度3～8mm，铁液在进行球化处理的同时发生孕育作用(即上述步骤(3)在球化剂上覆盖的孕育剂)；在浇注前将铁水从球化包转入浇包时在铁水表面加入铁液0.2～0.3wt％的粒度为3～8mm的孕育剂作为二次孕育；(5)将风力发电机组后箱体铸件的型腔结构固定于砂箱中；铁液通过浇注系统浇注到后箱体型腔中，浇注时间80-85秒、浇注温度1310-1330℃，冷凝后获得后箱体铸件。本专利技术上述的孕育剂选用75FeSi，为提高孕育效果，并合理控制终硅量根据生产条件，采用二次孕育处理方式，可以有效防止孕育衰退提高孕育效果。附图说明图1是本专利技术风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的示意图(未设置附件出气口)。图2是本专利技术后箱体铸件型腔的结构示意图(设有附件出气口)。图3是本专利技术风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的浇注系统结构示意图。图4是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；所述的浇注系统包括直浇道，与直浇道连通的横浇道，横浇道再依次连通有第一过渡浇道、第二过渡浇道、第三过渡浇道、第四过渡浇道；所述的第四过渡浇道通过内浇口与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道，直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；所述的浇注系统包括直浇道，与直浇道连通的横浇道，横浇道再依次连通有第一过渡浇道、第二过渡浇道、第三过渡浇道、第四过渡浇道；所述的第四过渡浇道通过内浇口与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道，直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75。2.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的直浇道的截面积与横浇道的截面积比为1∶1.5～2。3.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的直浇道的截面积与第一过渡浇道的截面积比为1∶0.70～0.80。4.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的直浇道的截面积与第二过渡浇道的截面积比为1∶1.0～1.1。5.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的第二过渡浇道上设有第二缓冲浇道，第二缓冲浇道的截面积与直浇道的截面积比为0.60～0.75∶1、第二缓冲浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶1。6.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的后箱体型腔上设置有附加出气口，附加出气口的直径为20mm～30mm。7.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的直浇道、第二过渡浇道、第二缓冲浇道为耐火陶瓷管。8.根据权利要求1所述的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，其特征在于：所述的第一缓冲浇道为自横浇道的上表面向下凹陷的结构；所述的第二过渡浇道的一端设置有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋贤发，陈倩慧，傅明康，岳志强，李凌羽，黄志华，
申请(专利权)人：日月重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33