聶大偉

摘 要：結(jié)合該公司的生產(chǎn)環(huán)境，針對風(fēng)電輪轂鑄件進行大量的實驗，成功的將其批量生產(chǎn)，同時將鑄件質(zhì)量穩(wěn)定控制，既提高了公司在風(fēng)電行業(yè)中的知名度，并為公司產(chǎn)品轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)，同時為今后的生產(chǎn)大鑄件積累了寶貴的工藝經(jīng)驗和生產(chǎn)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電鑄件 樹脂砂造型 中頻爐熔煉 質(zhì)量

中圖分類號：TM315 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0034-02

風(fēng)能是一種清潔的、最具開發(fā)前景的可再生能源之一，世界各國對其都很重視，中國的風(fēng)力資源很豐富，合計達10億千瓦。隨著大家對新型能源行業(yè)越來越重視，國內(nèi)風(fēng)電鑄件的需求也在持續(xù)增加。風(fēng)電輪轂鑄件作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的核心部件，其工作的環(huán)境非常惡劣，常年在高達幾十米甚至一百多米的高空運行，并且工作環(huán)境溫度低，基本在-20℃甚至-40℃的環(huán)境中運行。同時，由于高空作業(yè)困難，所以運行過程中一旦發(fā)生意外，那造成的更換費用和影響發(fā)電的費用，會是一筆很大的損失。所以大家對風(fēng)電鑄件不僅要求低溫性能，而且對其他的質(zhì)量要求都很嚴(yán)格，任何一項缺陷超標(biāo)，鑄件都只能報廢處理，因此在輪轂鑄件的生產(chǎn)過程中，任何一項影響鑄件質(zhì)量的因素都要進行穩(wěn)定控制，這也是為什么很多企業(yè)在利益的誘惑下，花大量的財力、物力以及人力進行風(fēng)電輪轂的研發(fā)，但是都因質(zhì)量不穩(wěn)定而造成大量損失，最后不得不黯然退出風(fēng)電行業(yè)的主要原因。

該公司經(jīng)過長時間的實驗摸索發(fā)現(xiàn)，對于該鑄件的生產(chǎn)及質(zhì)量的穩(wěn)定控制，主要在于對影響其質(zhì)量穩(wěn)定的因素能否完全認(rèn)識并將其控制。

1 工藝設(shè)計合理性

對于該類大型鑄件的工藝是否合理，主要在于澆注系統(tǒng)以及冷鐵冷卻工藝的設(shè)計。

澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)我們采用底注反雨淋澆注系統(tǒng)，并設(shè)計為開放式的澆注系統(tǒng)，保證鐵水能夠大流量的平穩(wěn)充型，以防鐵水發(fā)生翻騰、渦流等現(xiàn)象。同時也利于浮渣、浮砂的上浮和型腔內(nèi)氣體的順利排泄。

冷鐵的設(shè)計：為了保證輪轂鑄件的均衡凝固，工藝上采用冷鐵來消除因壁厚不均造成的不良熱節(jié)。既可防止厚大部位產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷的幾率。又可使石墨化膨脹提前發(fā)生，增加自補縮作用。冷鐵的厚度按照壁厚的0.5～1.0倍進行設(shè)計。材質(zhì)選用HT200以上牌號的熱導(dǎo)率較大的冷鐵。冷鐵工作面第一次使用時要進行烘干。冬季使用一定要帶有一定的溫度，防止吸潮和影響型砂固化。冷鐵的適用面不得有氣孔、沙眼等缺陷。重復(fù)使用時必須把使用面進行拋光處理，并且要在120℃溫度下進行干燥處理。冷鐵重復(fù)使用5～6次就要報廢處理。

2 造型過程的控制

因為風(fēng)電輪轂鑄件的外觀、尺寸精度等要求較高，所以風(fēng)電鑄件的生產(chǎn)大家基本上都采用樹脂砂造型。利用樹脂砂具有流動性好、易緊實、脫模時間可調(diào)節(jié)、硬化后強度高、在隨后的搬運及合箱過程中變形小、剛度高的優(yōu)勢，和在澆注和凝固過程基本上無形壁位移等優(yōu)點來保證質(zhì)量。

但是樹脂砂還有一些不利因素必須預(yù)防：①對原材料的品質(zhì)極為敏感。選用的原砂除了需要考慮原砂的化學(xué)成分和粒度外，還必須控制其粒度組成、顆粒形狀、表面特征和酸耗等因素。②樹脂砂發(fā)氣量很大，一旦排氣不暢，鑄件很可能會出現(xiàn)表面嗆火氣孔，甚至憋氣抬箱甚至炮火，所以造型時型芯的排氣道一定要多放，而且芯子內(nèi)的氣道要從底部開始，盡量減少底部的氣體排放。蓋箱要多扎出氣孔，以保證行腔中的氣體盡快排出，外皮的芯頭部位要盡可能的做到與大氣相通，同時暗氣眼越多越好，以保證型芯中氣體順利逸出。③造型時間的控制，鑒于樹脂砂的特性，造型時間最好控制在50分鐘以內(nèi)，型砂可使用時間控制在10min以上，這就對混砂設(shè)備有了一定的要求；四是緊實度的控制，樹脂砂流動性好，充填方便，但造型時如果不緊實，但造型中仍需十分注意凹陷處、法蘭下部等不易充填部位的緊實，需要指出的是，經(jīng)過對比驗證，砂型緊實度好的球鐵件比不緊實的球鐵件縮松量小很多。所以造型緊實度很重要。

3 熔煉的影響

3.1 爐料遺傳性的影響及措施

眾所周知，鑄鐵熔煉所需的主要材料即生鐵、廢鋼和回爐料，將其按照一定的比例熔煉形成的鐵液均有一定的遺傳性，這些遺傳性如果不能最大限度的消除，勢必會造成石墨形態(tài)的變異，降低球化率，減少石墨數(shù)量，最終都會影響到新生產(chǎn)鑄件的性能和金相組織。因此對于風(fēng)電鑄件的要求來說，必須要對其進行針對性的控制，盡可能的將其最大限度的抵消，為此主要從兩方面入手，其一是對于風(fēng)電鑄件熔煉、球化孕育的原材料必須嚴(yán)格控制，特別是微量元素的控制。其二是對熔化鐵水進行過熱處理，從而使得鐵液的熔體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，提高微觀均勻性。

3.2 中頻爐熔化過程控制的影響及措施

采用中頻爐熔煉球墨鑄鐵，存在鐵水溫度升溫快，很難控制溫度以及爐內(nèi)溫度不均勻，鐵水中低熔點的元素易燒損，很難控制鐵水的化學(xué)成分的缺點。將會造成鑄件性能強度高，延伸率、沖擊吸收功低；石墨球數(shù)少而大，且分布不均、基體組織中珠光體含量普遍偏高等質(zhì)量問題。針對上述問題，我們實際生產(chǎn)過程中采用低溫熔化，等熔清并調(diào)整好化學(xué)成分后，快速升溫過熱，而后快速扒渣并加降溫生鐵出水球化的原則來進行預(yù)防。特別要注意的是過熱結(jié)束之前不能過早扒渣，反而要將鐵液表面用保溫劑覆蓋，以防鐵水氧化，同時快速升溫的過程要盡可能的縮短，以降低石墨球的核心燒損。

4 球化過程的影響及措施

風(fēng)電鑄件這種厚大斷面球墨鑄鐵件，因壁厚大，故鐵液結(jié)晶凝固比較緩慢，凝固時間過長，將會不斷消耗球化元素而導(dǎo)致球化衰退、石墨漂浮、石墨球形畸變等缺陷，從而使鑄件的力學(xué)性能指標(biāo)達不到風(fēng)電設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此在球化過程中要加入相對較多的專用球化劑，同時要控制好出鐵到澆注的時間，并以盡可能的低溫澆注，以防止球化衰退。

5 結(jié)語

通過大量的實驗總結(jié)出上述幾點影響該鑄件質(zhì)量控制點，并針對控制點提前制定出相應(yīng)的控制措施，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格執(zhí)行控制文件的要求，及時尋找問題，并從源頭解決，以保證得到合格的鑄件。從目前的生產(chǎn)效果來看，我們制定的預(yù)防措施真正地符合現(xiàn)場實際控制要求。

參考文獻

[1] 薛強軍，王忠，王智明.風(fēng)電裝備整機與鑄鐵生產(chǎn)的現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代鑄鐵，2009（3）：19-21.

[2] 茍華強.大型風(fēng)力發(fā)電機組輪轂鑄件的生產(chǎn)工藝[J].東方電氣評論，2008，22（88）：66-69.

[3] 謝明師.呋喃樹脂自硬砂實用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，1995.

[4] 史明華.呋哺樹脂砂鑄造過程中應(yīng)注意的幾個問題[J].現(xiàn)代鑄鐵，2007（2）：70，72.

[5] 蔣云峰，張香杰，陳祥坤.大斷面高伸長率球墨鑄鐵的熔煉[J].鑄造，2004（2）：35-37.

[6] 球墨鑄鐵鑄造新工藝新技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量缺陷控制適用手冊[M].北方工業(yè)出版社.