隔爆電機(jī)筋外冷機(jī)座鑄造工藝及模型制作

王岳元， 錢佳征

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

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隔爆電機(jī)筋外冷機(jī)座鑄造工藝及模型制作

王岳元， 錢佳征

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

隔爆電機(jī)關(guān)鍵零件筋外冷機(jī)座鑄件的質(zhì)量、模型成本是決定該產(chǎn)品是否具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力主要因素之一，闡述了該筋外冷機(jī)座鑄件的工藝方案，鑄造模型制作過(guò)程，以及所采取的改進(jìn)措施。從而提高了鑄造模型的綜合利用率。

筋外冷機(jī)座；模型；工藝

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)安全問(wèn)題的重視，隔爆型電機(jī)被廣泛應(yīng)用在石油、化工、煤礦、油氣輸送等可燃、爆炸性氣體場(chǎng)所。根據(jù)隔爆型電機(jī)的防爆原理，組成隔爆外殼的各個(gè)零部件的強(qiáng)度、剛度及隔爆接合面的寬度、表面粗糙度、間隙成為保證隔爆型電機(jī)的防爆性能的至關(guān)重要的因素。隔爆外殼一般都是鑄件構(gòu)成，如何鑄造出合格的鑄件是關(guān)鍵，而鑄造模型作為鑄件鑄造的源頭是至關(guān)重要的，工藝合理且質(zhì)量好的鑄造模型是保證鑄件質(zhì)量的前提。

YBJC、YBBP系列高壓隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)的隔爆外殼主要有三個(gè)：電機(jī)機(jī)座、主出線盒和輔助出線盒，組成這三個(gè)隔爆外殼的主要零部件采用高強(qiáng)度鑄鐵HT250材料。YBJC、YBBP系列電動(dòng)機(jī)的鑄鐵機(jī)座采用了平行散熱筋結(jié)構(gòu)(筋外冷鑄造機(jī)座)，機(jī)座鑄件照片見(jiàn)圖1。目前該系列有中心高355 mm、

圖1 隔爆筋外冷鑄鐵機(jī)座

400 mm、450 mm、500 mm、560 mm及630 mm等6種規(guī)格。所不同的兩側(cè)出線盒窗口方向有垂直、45°及水平，底腳長(zhǎng)度根據(jù)用戶安裝場(chǎng)地位置而變動(dòng)；為保證鑄件的表觀質(zhì)量、造型的方便，一般采用整體金屬模型。如何提高模型利用率、用較小的成本滿足不同用戶需求，是我技術(shù)人員所追求的。

1 工藝方案確定和鑄造模型制作

1.1 外模

筋外冷機(jī)座外形為圓筒狀，有二個(gè)固定底腳，在二側(cè)45°方向有四個(gè)出線窗口用來(lái)和出現(xiàn)盒相連，其余部分由四組平行的散熱筋構(gòu)成。確定鑄造工藝方案時(shí)，考慮到散熱筋的起模方向呈四個(gè)各成90°的角度，為了不阻礙散熱筋起模，機(jī)座外模采用了三箱造型。中間段采用大型鑄件常用的劈箱造型的分型方式[1]，即外模將整個(gè)機(jī)座分成四大塊，分別制作外模坭芯，在配箱時(shí)再組合成完整的外模型腔,套上砂箱后再灌入樹(shù)脂砂，硬化后形成完整的外模，砂型采用橫做，澆鑄采用豎澆。外模坭芯采用木材和鑄鋁合金二種材料的框板結(jié)構(gòu)，外框、底板出線窗口及底腳采用木材，散熱筋部位采用整體鋁合金?？紤]到鑄造模型全部采用木材制作，成本是可以大幅降低，但是使用壽命不長(zhǎng)，尤其是機(jī)座上的散熱筋，形狀是細(xì)長(zhǎng)且有一定高度，在造型過(guò)程中極易變形和損壞，且鑄件整體表觀質(zhì)量不佳。如整體為金屬結(jié)構(gòu)，不但成本高、更主要是難以滿足不同用戶對(duì)出線盒窗口位置，安裝底腳長(zhǎng)短位置變化需求。為克服上述的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)綜合考慮，將機(jī)座上四個(gè)方向的并排筋分別做成整塊的鋁合金，每塊上有十余根散熱筋，均是通過(guò)數(shù)控機(jī)床加工而成，形狀準(zhǔn)確且強(qiáng)度高，其余為木結(jié)構(gòu)，完全能滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求,見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 模具采用木材與鋁合金混合結(jié)構(gòu)

圖3 鋁合金散熱筋

實(shí)際市場(chǎng)中，客戶有不同的個(gè)性化需求：同一中心高的電機(jī)，對(duì)底腳的安裝位置及窗口方向往往不同。重新開(kāi)一模具，成本高、周期長(zhǎng)。為適應(yīng)這種需求，在外模上底腳部位做成木質(zhì)活絡(luò)塊，隨時(shí)可以按照客戶的要求，將底腳活塊進(jìn)行置換。窗口按客戶的要求也有垂直、45°、水平方向的，為此將窗口制成和外模本體相分離的活絡(luò)塊，可以按客戶的要求安裝于不同部位，這樣使同一規(guī)格的鑄造模型可以適應(yīng)不同的需要，也使模型利用率大為提高，降本效果明顯。同時(shí)模型技術(shù)文件設(shè)置成菜單式，供銷售部門市場(chǎng)承接個(gè)性化業(yè)務(wù)，技術(shù)部門縮短生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間，生產(chǎn)部門壓縮材料生產(chǎn)周期。

隔爆電機(jī)的窗口也是比較重要的部位，是電纜線從電機(jī)內(nèi)引出的位置，該處的質(zhì)量會(huì)影響到電機(jī)的安全運(yùn)行。最初，窗口分型面開(kāi)在中間，由于在砂型配箱時(shí)操作因素影響，砂型會(huì)有一定程度落差，澆鑄后機(jī)座窗口錯(cuò)位，嚴(yán)重時(shí)影響隔爆接合面的要求。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為原來(lái)分型面不合理，將其開(kāi)在窗口邊上圓角處可以解決此工藝問(wèn)題，即使機(jī)座窗口發(fā)生錯(cuò)位，由于窗口大部分在同一砂型上，仍能保證隔爆接合面寬度。經(jīng)過(guò)試制效果良好，完全符合隔爆接合面的要求。目前各種規(guī)格的隔爆型電機(jī)機(jī)座鑄造模型均按此工藝進(jìn)行改進(jìn),見(jiàn)圖4。

圖4 窗口分型面位置示意圖

1.2 通風(fēng)管坭芯

隔爆電機(jī)的二側(cè)通風(fēng)管也是電機(jī)機(jī)座的重要部位，它起到了通風(fēng)冷卻及將電纜從窗口通過(guò)通風(fēng)管引入電機(jī)的作用。原工藝通風(fēng)管和窗口的分型面開(kāi)在通風(fēng)管和窗口的連接面上，由于分型面處的鑄造披縫是較薄的快口，清理較困難，易使電纜線在此被割斷，造成事故隱患。為避免此事發(fā)生，將分型面移到窗口中間部位，窗口底部形成圓角，即使有披鋒也容易打磨。各種規(guī)格的機(jī)座模型已改進(jìn)完畢，效果良好,見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 通風(fēng)管窗口處模具的修改

圖6 通風(fēng)管窗口處采用圓角過(guò)渡

2 中間圓筒坭芯

筋外冷機(jī)座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是圓筒狀的，坭芯采用對(duì)開(kāi)的哈呋式結(jié)構(gòu)即可。由于機(jī)座采用豎立方式澆鑄，考慮到機(jī)座高度較高，澆鑄方式在顧及鐵水的流動(dòng)性和沖擊力的情況下可有二種選擇。第一種是采用階梯澆鑄，澆口分三層，即底部、中間及頂部，這樣鐵水澆鑄是分段進(jìn)入型腔，沖型平穩(wěn)容易澆到。但是在初步試做后發(fā)現(xiàn)有二個(gè)問(wèn)題難以解決：其一，坭芯需分成二段分開(kāi)造型，組合時(shí)會(huì)造成定位有一定偏差；其二，中間層的澆道在鑄件清理出砂時(shí)難以清除，容易造成鑄件內(nèi)圓部位受損而影響質(zhì)量。因?qū)嶋H效果不佳而采用第二種方案，即采用以底注為主再輔以頂層補(bǔ)充澆道來(lái)澆鑄[2]。此方案的優(yōu)點(diǎn)是坭芯模型相對(duì)簡(jiǎn)單，但是對(duì)所澆鑄的鐵水溫度要求控制嚴(yán)格。澆鑄溫度過(guò)低，流動(dòng)性差會(huì)澆鑄不到形成廢品，澆鑄溫度過(guò)高會(huì)使機(jī)座的散熱筋部位過(guò)于粗糙而影響機(jī)座的表觀質(zhì)量及筋的散熱效果。通過(guò)多次試樣和比較，將鐵水的澆鑄溫度控制在合理的范圍內(nèi)，既保證澆鑄到位又保證機(jī)座表面的粗糙度。目前第二種方案已比較成熟，已在各種規(guī)格的防爆筋外冷機(jī)座上應(yīng)用,見(jiàn)圖7、圖8。

圖7 中間坭芯的模具

圖8 筋外冷機(jī)座

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)有工藝鑄造的YBJC、YBBP系列各中心高筋外冷鑄鐵機(jī)座質(zhì)量穩(wěn)定，菜單式組合的模型鑄造出的機(jī)座滿足了市場(chǎng)用戶需求，也支撐了生產(chǎn)周期日益壓縮的制造部門，模型利用率的大幅提高明顯降低生產(chǎn)成本。在隔爆電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)上，我公司占據(jù)的份額在穩(wěn)步上升。為此對(duì)于產(chǎn)品的優(yōu)化，還要不斷的探索和改進(jìn)，始終保持產(chǎn)品的領(lǐng)先性。

[1]李魁盛.鑄造工藝設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).鑄造手冊(cè)[M.]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.