小型铸铝转子离心铸造工艺研究.docx

小型铸铝转子离心铸造工艺研究摘要：现代大中型电机铸铝转子以离心铸造工艺生产居多而小型铸铝转子主要由压铸方式生产。文章对小型铸铝转子的离心铸造工艺展开研究验证了离心铸造工艺对小型电机铸铝转子实际生产的可行性并提高了电机的整机运转性能取得了良好的成果。关键词：小型铸铝转子；离心铸造；顺序凝固；致密度；电机效率如何提高电机的工作效率同时降低制造成本一直是广大电机设计制造者追求的目标只有设计制造出更高效的电机产品才能让电机制造企业在激烈的市场竞争中生存同时这也是当今社会节能减排、绿色发展的需要。以往我公司生产的小型铸铝转子都采用压铸方式生产电机效率一直无法得到有效提高这是由压铸工艺性质本身所决定的主要是由于压铸速度较快铁心内的空气无法及时排出造成铝条及端环处出现细微的气孔从而影响了电机效率。近来我公司为提高小型电机的工作效率从提升转子性能入手研究了一套离心铸造设备及工艺来生产小型铸铝转子取得了很好的应用效果电机实际工作效率提高2%～3%。本文结合NEMA18-4P/2.2kW电机铸铝转子由压铸方式改为离心铸造工艺后的实际性能进行分析。1转子结构本转子铁心为高冲自扣闭口槽结构因此浇铸时无需中套。铁心外径∮105mm铁心高度150mm端环外径∮103mm端环内径∮56mm端环厚度12mm轴孔∮34mm转子总重7.95kg其中铝部净重0.98kg。2工艺方案此小型铸铝转子国内自动化生产尚属首次无可借鉴经验又无资料可查。经过反复分析研究精心拟定了一整套离心浇铸工艺实施方案。其中包括自动化设备的研究工艺参数确定和模具结构设计等。2.1自动化设备的研究由于小型铸铝转子一般批量较大手动浇铸无法满足生产要求所以为适应生产节奏特研究了一整套双工位自动化生产设备来提高生产效率大量使用伺服电机、光电传感器等先进电子元器件采用先进PLC来进行控制适用于外径150mm以下高度200mm以下的闭口槽转子铁心。主要结构包括：（1）铝水保温单元；（2）铁心上料输送单元；（3）转子铁心中频加热单元；（4）铁心进出模抓取单元；（5）模具立式离心旋转单元；（6）铝水自动浇铸单元；（7）铸铝转子下料输送单元；（8）铸铝转子自动切浇口及退假轴单元；（9）转子码垛单元。其中中频加热单元和模具立式离心旋转单元为核心结构关系到最终产品的质量。2.2模具结构设计由于NEMA18-4P该型铸铝转子铝环内径只有∮56mm空间较小考虑到直浇道拔模斜度等要求上部铝水入口处尺寸会更小铝液相对大型转子直浇道更容易凝固这就提高了工装模具的设计制造的难度也对浇铸时工艺参数的稳定控制提出了更高的要求。模具立式旋转单元是整套设备最核心的部分主要结构包括：（1）漏斗；（2）上模及直浇道；（3）铁心及假轴；（4）下模及冷却翅片；（5）变频旋转电机；（6）下模合模顶升套杆；（7）下模顶升油缸；（8）铸铝转子出模顶升杆；（9）铸铝转子出模顶升油缸；（10）底座。2.2.1上下模设计浇注时严格遵循自下而上的顺序凝固要求故特意在下模端环位置加了冷却翅片浇注时随上下模一起旋转以达到下模端环最先凝固的目的。同时在下模端环内侧均布开出宽度5mm深度0.1mm的排气槽6个以利于下端环排气。下模定位止口直径比铁心外径大0.1mm即105.1mm。上模与直浇道设计为一体直浇道高度120mm斜度为6度内浇口为对称两瓣式间隔6mm浇口高度为4mm同时在上模平衡柱上方均布开出宽度6mm深度0.1mm的排气槽8个以利于上端环排气。上模定位止口直径与下模一致即105.1mm。2.2.2假轴设计转子中心的假轴主要起到两个作用1、防止铝液浇入轴孔2、浇注完成后起到切除直浇口的作用。因此这就要保证假轴既能在高温下连续工作而不变形同时在切除浇口时要有足够的强度本设备采用的40Cr材料加以适当热处理满足生产要求。2.3工艺参数的确定在离心铸铝工艺中温度是最为关键的参数之一它的高低直接影响最终铸铝转子质量。要想获得合格的转子必须严格控制好模具温度铁心温度及铝水温度只有这三者达到合理的温度配合严格遵循自下而上的顺序凝固原理同时在合理的离心转速配合下才能获得合格的铸铝转子。2.3.1上下模的预热温度根据顺序凝固原理铸铝转子的下端环应为最先凝固的部位否则无法得到有效补缩而形成缩孔因此下模预热温度应较低实际以250～300℃为宜。而上端环及浇口为最后凝固的部位同时为其它部位起补缩作用因此上模预热温度应相对较高以350～400℃为宜。2.3.2铁心温度由于小型转子槽型面积相对较小为了