間隔棒FJZ-840/31D低壓鑄造框架工藝研究

劉耀

摘 要：間隔棒FJZ-840/31D應(yīng)用于長治站配套電廠1000kV送出工程（高河電廠-趙莊電廠），線路全長21.261km，全線單回路架設(shè)，僅在高河電廠出線處使用1基雙回路終端塔。線路途經(jīng)山西省長治市長子縣;沿線海拔高度在910～1030m之間;沿線地形比例為平地73%、丘陵27%。根據(jù)工程要求，間隔棒應(yīng)采用低壓鑄造、液態(tài)模鍛或固態(tài)模鍛三種加工工藝的任一種，并進(jìn)行T6熱處理，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行表面處理，保證外觀質(zhì)量。根據(jù)公司現(xiàn)有設(shè)備和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用ZL104低壓鑄造的工藝方式滿足工程的需求。

關(guān)鍵詞：間隔棒;工藝研究

1 模具設(shè)計(jì)

從間隔棒FJZ-840/31D框架基本尺寸圖（圖1）可以看出，該零件具有尺寸大、壁厚小和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，所以在生產(chǎn)中存在成型慢，容易產(chǎn)生縮松、夾渣、冷隔等一系列難點(diǎn)。該零件外輪廓尺寸為776mm×776mm，但厚度最大僅16mm。并且零件在遠(yuǎn)端的體積更大，這也進(jìn)一步增大了在鑄造過程中金屬液流動(dòng)和成型的難度。

公司現(xiàn)有低壓鑄造設(shè)備僅一個(gè)澆口，考慮到框架結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，因此將澆冒口放在框架中心位置，同時(shí)在沿框架的8個(gè)方向上設(shè)計(jì)足夠的澆道，保證升液和充型時(shí)金屬流平穩(wěn)。模具簡圖和澆鑄完成后的產(chǎn)品分別見圖2和圖3。

2 工藝流程和熱處理

根據(jù)技術(shù)調(diào)研和以往的加工經(jīng)驗(yàn)，目前低壓鑄造間隔棒的工藝基本流程為：原材料→熔煉→澆鑄→去澆冒口、澆道→打磨→熱處理→拋丸鈍化。

其中熱處理工藝參數(shù)是保證產(chǎn)品性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。ZL104的熱處理工藝要求為T6（固溶+時(shí)效處理），一般工藝參數(shù)為固溶530℃×6h+時(shí)效180℃×8h。但由于間隔棒框架尺寸大，壁厚不均勻且形狀相對復(fù)雜，在熱處理過程中很容易產(chǎn)生較大的變形，影響其尺寸和裝配性能，甚至導(dǎo)致零件報(bào)廢。通過對不同熱處理參數(shù)下產(chǎn)品性能的對比和試驗(yàn)最終確定最佳熱處理工藝曲線參考圖4。

通過增加等溫階段并控制溫升和冷卻過程，可有效減少產(chǎn)品的熱處理變形。同時(shí)，熱處理過程中采用熱處理專用工裝，將產(chǎn)品和夾具進(jìn)行緊密的捆綁，進(jìn)一步減少了變形。通過對熱處理工藝過程優(yōu)化，框架最大變形量由16mm減小為3mm，大幅提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

3 試制結(jié)果

試制完成后，對零件的尺寸、外觀和力學(xué)性能進(jìn)行檢測和試驗(yàn)。主要包括以下三個(gè)方面：

（1）尺寸檢測：間隔棒框架尺寸符合產(chǎn)品圖紙要求，整體裝配要求;

（2）外觀檢測：鑄件表面平整、光滑，無氣孔、沙眼等缺陷;

（3）型式試驗(yàn)：對間隔棒進(jìn)行整體裝配后，進(jìn)行拉壓力和向心力試驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2317.1-2008《電力金具試驗(yàn)方法 第一部分：機(jī)械試驗(yàn)》。經(jīng)檢驗(yàn)，該樣品所檢測的項(xiàng)目符合GB/T 2314-2008《電力金具通用技術(shù)條件》和DL/T 1098-2016《間隔捧技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》的相應(yīng)要求，試驗(yàn)合格。

4 結(jié)語

本文通過對間隔棒FJZ-840/31D低壓鑄造框架工藝研究和試驗(yàn)，掌握了鑄件結(jié)構(gòu)尺寸、模具設(shè)計(jì)和工藝流程等因素對間隔棒框架尺寸和性能的影響。通過工藝試驗(yàn)解決了間隔棒框架在鑄造過程中容易存在的縮松、冷隔、表面質(zhì)量差和熱處理易變形等問題。最后對試制結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果滿足產(chǎn)品的各項(xiàng)性能要求。其取得的工藝技術(shù)成果可以指導(dǎo)后續(xù)其他型號低壓鑄造工藝間隔棒框架的研制和生產(chǎn)。

（中國電建集團(tuán)成都電力金具有限公司，四川 成都 610000）