摘要:介绍了我公司采用金属型倾转重力铸造方式生产屏蔽环类铸件的工艺方案,并分析了出现铸造缺陷的原因。通过多年实践经验的积累,笔者将该铸件生产方式由金属型倾转重力铸造改为金属型低压铸造,由一模两件提升到一模五件,不仅提高了铸件质量,也大幅提高了生产效率,降低了生产成本,圆满地完成了生产任务。
屏蔽环是高压开关上的重要零件,它可以调整绝缘结构的电气强度,均衡绝缘结构电场及限制高压电极附近的电场强度[1],从而使高压开关上不出现可见电晕。近年来我国高压电气行业对屏蔽环类铸件需求量较大,且质量要求极高。为了满足日渐严苛的市场需求,笔者就国内某知名高压电气厂商一种小型化产品上极其重要的铝合金屏蔽环铸件为例,探究铸件从金属型倾转重力铸造改为金属型低压铸造的工艺优化。
1、铸件结构及要求
此铸件形状简单,仅为一个圆环形,结构简图如图1所示,材质为:ZL101A-T6。由于该铸件在整个高压开关产品运行中起关键性作用,因此对该铸件的质量要求极高。不仅要求所有表面粗糙度达到Ra3.2,而且不允许有任何缩松、夹渣、针孔等铸造缺陷。因此只能依靠全加工的方法来保证铸件表面粗糙度与尺寸精度。而由于铸件表皮相对于其内部组织更致密,强度、硬度会更好,若全加工,则更容易暴露铸件疏松组织而满足不了铸件粗糙度要求,给制定铸件工艺方案增加难度。
2、工艺方法制定
由于该铸件表面质量与尺寸精度要求极高,需求量又大,金属型冷却速度快,对铸件有较强的激冷效果,铸件晶粒细化,组织致密,因此笔者首先考虑金属型铸造方式生产。金属型又分为金属型简易模具重力浇注、金属型倾转式重力浇注及金属型低压浇注等几种主要生产方式。
倾转式浇注机是一种采用液压传动机构室使模具开合模、开合模力大、动作平稳、生产效率高、经济实用的铸造机,易实现机械化和自动化[2],因此笔者决定采用金属型倾转铸造方式生产。
2.1 方案一
考虑到生产效率及装配需求量,笔者决定采用一模两件的倾转工艺方案生产,具体工艺方案如图2所示。
生产验证:通过首批试制,铸件尺寸合格,但是加工后很多铸件外表面夹渣缩松严重,无法满足产品使用需求。铸造缺陷如图3所示。
根据铸件缺陷笔者进行了分析,该铸件倾转前后高度差较大,倾转过程中,金属液经浇注系统本应平稳注入型腔,不应有冲击、涡流、飞溅,可以有效阻止金属液的二次氧化。但此铸件属环形且横截面较小,在金属液经浇注系统后会“兵分两路”同时进入腔底,造成铝液在型腔内飞溅,导致铸件二次造渣。又由于该铸件的凝固截面很小,热量传导较快,因此很难实现顺序凝固而导致缩松。迫于巨大的交货压力,更改工艺,提高产品合格率已经迫在眉睫。如何制定一种既能实现顺序凝固,还能提高产品生产效率的工艺方案是唯一有效的解决办法。
2.2 方案二
低压铸造的优点是经济性好、充型能力强、平稳可控等,因此在大型机械、汽车和飞机的铝合金铸件,尤其是在复杂薄壁、优质铝合金铸件上一般都采用低压铸造[3]。由于该铸件的凝固截面小,因此考虑将该铸件做成一个柱形环,型腔由铁芯铸出,由于存在拔模斜度,铸件壁厚由上至下逐渐变厚,因此铝液充满型腔凝固时,会由上向下凝固,符合顺序凝固的原则。考虑到一层浇注系统所能补缩的距离,我们将高度设置为5件叠加(预留出每件铸件的加工切割量)。工艺方案如图4所示。
采用铸造凝固过程计算机数值模拟技术对此工艺方案进行模拟(图5)。通过模拟结果反映出,铸件没有出现缩松、缩孔现象,达到了工艺方案预期效果。
生产验证:该铸件首批生产10件,探伤全部合格。加工验证其表面没有任何铸造缺陷;而且由于该铸件是5件叠加,因此机加工效率也比较高,一次装卡,节省了对刀工序,可以一次性生产5个产品。该产品至今已经生产800余件,合格率达到了99%以上。
3、结论
通过更改工艺,由金属型倾转铸造一模两件改为低压铸造一模五件,使铸件实现了顺序凝固。不仅提高了产品质量,也大幅提高了生产效率和工艺出品率,更降低了生产成本。
参考文献:
[1]徐光辉.800kV隔离开关屏蔽环设计[J].高压电器,2006,42(5):337-339.
[2]尹明洪.铝铸件在倾转式浇注机上的模具设计及应用[J].长安科技,2004(3):37-41.
[3]刘士渊,杨晶.薄壁铝合金铸件的低压铸造充型设计优化研究[J].铸造技术,2015(3):793-794.
文章来源:孙晓莉,王家文,姜丽,李胜君,于程.高压电气产品铝合金屏蔽环类铸件的工艺探讨[J].中国铸造装备与技术,2022,57(02):95-97.
分享:
自2017年教育部启动实施新工科建设以来,相继出现了一批传统工科专业的调整优化和一批新兴工科专业的兴起发展,势必对未来我国工程技术领域的人才培养提出更高的要求,也为更好地提升我国的国际竞争力和引领新经济创造必然条件[1]。结合2019年《教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》和教育部高等学校工程训练实践教学示范中心的具体要求,全国各高校特别是应用型转型地方高校对人才培养模式进行了相应的调整。教育应主动适应时代、经济和社会需求,营造具有兼顾综合设计性、实践创新性为主导的校内外工程教育实践基
2024-01-08意外的手部损伤、脊髓损伤和脑损伤可能会降低手部功能或导致永久性瘫痪[1]。 例如,中风是世界上第三大致残原因,高达80 %的患者会出现手部功能障碍。此外,导致手部功能障碍的中脑麻痹、Ⅰ型、Ⅱ型脊髓性肌萎缩症患者也在增加。手部康复设备可以帮助手部功能障碍患者进行手部功能康复训练,得到了广泛的关注。
2024-01-03金属工件在加工以及出厂后的运输、存放、使用过程中,其表面会沾染上各种污垢,这些污物若清洗不干净不仅会降低成品外表面光洁度和美观度,也会影响后续的电镀、覆膜等加工工序的顺利进行,造成镀层结合力差、镀层出现鼓泡等问题。因此,金属工件在热处理、电镀以及产品封存包装和启封时都要进行彻底的清洗。
2023-10-09在对小径管的焊接加工过程中,由于自然环境的干扰或焊接技术失误等原因,少许焊缝中会出现各种难以预料的焊接缺陷。在生产和使用中对小径管的焊缝进行检测,可以及早发现焊接缺陷,降低安全隐患。随着深度学习的发展,利用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)检测工业表面缺陷已成为目前主流研究方向。
2023-09-05电弧熔丝增材制造技术(Wire+Arc Additive Manufacturing,WAAM)由传统焊接技术发展而来,以电弧为热源,通过熔化金属丝进行逐层累积而生成金属构件的技术。在铝合金、钛合金和镁合金等需求旺盛的航天航空及汽车等重要领域,其快速制造的一体化、高性能产品得到广泛的试验性应用。
2023-09-04土壤是人类安全和发展的重要物质基础,也是社会和经济发展进程中不必要的自然资源。随着我国经济社会的高速发展和工业化进程的加快,多种类型重金属元素以不同的方式进入土壤,它不仅破坏了土壤环境原有的生态和平衡,但也严重危害人类健康,严重制约区域土壤系统的可持续发展。
2023-08-28有效应用双刀车削,是数控立式车床的重要选择,也是数控立式机床未来的发展方向。基于此,在数控立式车床中,应探讨双刀车削的优势和具体应用,为生产工作的有序进行提供有力支持。本研究针对工件的材质以及性能,结合工件结构以及立式车床规格提出了双刀车削的方法,并结合工件形状和具体尺寸编制车削过程数控加工程序,有效提高了工件车削效率。
2022-05-05随着CAD制图软件的广泛应用,工程机械类铸件结构设计也变得非常复杂,同时,在装车验证阶段,很难保证一次性定型,往往要经过二到三轮的设计更改、完善才能够批量生产。另外,工程机械类铸件一般外形较大,验证阶段制作木模或者金属模型成本高,模具制作周期长,3D打印虽然效率快,但是成本更高,往往选择泡沫模具成型,材料成本低廉,且速度快[1]。
2022-03-31裂纹是发动机铸件最危险的缺陷之一。未被发现的裂纹会随着发动机的运行、震动而变大延伸,轻则造成部件漏水、漏油,重则导致整个发动机破损崩溃,造成无法挽回的损失。按裂纹产生的温度范围,裂纹可分为热裂纹和冷裂纹。金属液在凝固后期,已形成固相骨架,如果此时受到应力,枝晶间裂开且又得不到附近金属液完全补充就会形成热裂纹。
2022-03-31介绍了我公司采用金属型倾转重力铸造方式生产屏蔽环类铸件的工艺方案,并分析了出现铸造缺陷的原因。通过多年实践经验的积累,笔者将该铸件生产方式由金属型倾转重力铸造改为金属型低压铸造,由一模两件提升到一模五件,不仅提高了铸件质量,也大幅提高了生产效率,降低了生产成本,圆满地完成了生产任务。
2022-03-31人气:4703
人气:4541
人气:2522
人气:1925
人气:1888
我要评论
期刊名称:贵金属
期刊人气:478
主管单位:云南省贵金属新材料控股集团有限公司
主办单位:中国有色金属学会,昆明贵金属研究所
出版地方:云南
专业分类:工业
国际刊号:1004-0676
国内刊号:53-1063/TG
创刊时间:1977年
发行周期:季刊
期刊开本:大16开
见刊时间:一年半以上
影响因子:0.595
影响因子:0.553
影响因子:0.752
影响因子:0.180
影响因子:0.190
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!