福建变压器架的熔模铸造

福建变压器架的熔模铸造 摘要：针对结构复杂，精度要求高的铝青铜导电元件，采用硅溶胶型壳工艺和雨淋式浇注系统及冒口补缩，可使合金液平稳充满铸型，形成定向凝固的条件，从而获得表面光洁，组织致密的铸件。

   针对结构复杂，精度要求高的铝青铜导电元件，采用硅溶胶型壳工艺和雨淋式浇注系统及冒口补缩，可使合金液平稳充满铸型，形成定向凝固的条件，从而获得表面光洁，组织致密的铸件。

1、铸件成形分析及浇冒口系统的设计 

    从铸件结构分析，该件基本形体是由法兰和异形筒体组合为一体，法兰的凸块是电流接线端子，异型筒体中有三个均布各自独立的福建变压器孔，结构形状复杂，壁厚又不均匀，厚处为19mm，薄处为3mm，由于铝青铜是收缩量大，易氧化易吸气的合金，薄处易形成冷隔和夹渣，厚处易出现缩孔，铸造难度很大。为确保铸件完整成形，应着重解决好浇注位置，浇注系统和排渣补缩三个关键问题。在组型方式上采用平铸、雨淋式浇注系统和冒口补缩厚大部位，雨淋孔从三个冒口上引进，由于铸件相对高度不大，落差较小，这样合金液平稳落入筒体底部，自下而上充满铸型，使型腔内的气体和氧化夹渣排到冒口中，既可保证高温合金首先充满筒体下端薄壁处成形，又使法兰厚大部位从冒口得以补缩，为铸件创造了定向凝固的有利条件。详见铸件工艺图。由图可知，直浇道下端为三个阻流直浇道，起到控制合金液流量，增加流动阻力，减少液流冲击的作用。当浇注时合金液充满直浇道，由阻流直浇道进入截面较大的横浇道后流速减缓，平稳迅速经由雨淋孔落入冒口和铸型，既有利于档渣，又可平稳充型，兼有封闭式与开放式的优点。浇注系统各组元比例为：F
直
:F阻:F横:F内=1:0.9:1.9:1.6。冒口尺寸（长×宽×高）=42×20×24mm。 
2、压型的设计与研究 2.1参数的选择 
铸件加工余量：上表面+2.0mm，下表面+1.0mm，福建变压器孔-0.5mm。 
综合收缩率：自由收缩外园2.5%，受阻收缩内园1.8%，高度收缩率2.5%。 

    2.2压型结构及成型工艺的设计

   压型的分型面选在法兰上平面，有利于蜡模的取出，法兰内台阶由上型的台阶带出，三个福建变压器孔及内腔由贯穿上下型的可抽式梅花芯体形成。注蜡孔设在接线端子上。压型的角度定位由园销定位，同轴度定位由上下型的凸台定位。压型由转柄活节螺栓紧固。在上型对应接线端子部位开设弧形冒口槽，以便在蜡模上直接带出冒口。压型所有内腔和福建变压器孔梅花芯体表面机械加工粗糙度≥Ra0.8(ωm)。 
3、制模制壳工艺 3.1蜡模制作与组装 
蜡模采用蜡基模料，制模时按下列参数进行操作： 石蜡与硬脂酸比例：1:1 化蜡温度：60-80℃ 压射蜡温：45-48℃ 压射压力：0.3-0.5MPa 压型温度：18-25℃ 保压时间：5-10s 起模进间：40-60s 
起模剂：10#变压器油或松节油 
在操作时首先将压型擦拭干净，涂刷起模剂，然后合型锁紧进行压蜡。取出压成的蜡模，放在水中冷却片刻，拿出挂在架上自然干燥。 
按组型工艺要求组装蜡模和浇冒口系统，然后将组装好的蜡模放入清洗液中认真清洗后，挂在架上干燥，以备制壳使用。 
3.2制壳工艺 
硅溶胶型壳采用干燥硬化的胶凝方法，具体操作程序为：上涂料—撒砂—干燥三个工序，根据铸件大小、材质等要求标准按上述工序多次重复达到要求为止。 
3.2.1涂料的配制 
配料组成及指标参数按表1进行
 

3.2.2硅溶胶型壳制壳工艺按表2进行

 3.2.3脱蜡与焙烧 
    型壳制成后停放16～24h以上，方可进行脱蜡，脱蜡在脱蜡釜中蒸汽脱蜡，脱蜡温度170℃，工作压力0.7Mpa，脱蜡时间<14s，整个型壳的脱蜡操作应在6～10min内完成。     型壳在电阻炉内进行焙烧，型壳焙烧是烧掉残余蜡料，水分及其挥发物，焙烧温度控制在950～1050℃，为使型壳烧透，保温时间>60min，焙烧好的型壳尽量停放在炉内，以防吸潮。焙烧好的型壳经检查无缺陷时，即可准备浇注。  

   4、合金熔炼与浇注工艺    

 4.1熔炼工艺要点 
    铝青铜是易氧化易吸气的合金，在熔炼时，要快速 熔炼，严密复盖，严防合金吸氢，加强脱氧除渣。******采用中频感应电炉熔炼，选用市场上的烧制好的成形镁砂坩埚，固定在感应圈中使用。    

 熔炼操作程序如下： 
    （1）预热坩埚到暗红色（约600～700℃） 
    （2）加料：在坩埚底先加入1%的复盖剂（玻璃屑50%+碳酸钠50%），电解铜（先加入85%，留15%调整成分），金属锰，电解镍，低碳铁皮，铝锭（留少部分最后调整成分和温度），同牌号回炉料。有熔池后再加入1%的复盖剂。 
    （3）逐步升温到1240～1260℃以上，适当搅拌一下炉料，在弱氧化性气氛中快速熔化。 
    （4）待炉料化清后，加入预留的电解铜，铝锭，调整温度和成分，并加入精炼剂（冰晶石30%食盐50%，氟化钠10%，氯化钾10%）加入量为炉料重量的2～2.5%。 
    （5）进行炉前试验，如含气试验不合格，则加入0.2～0.4%的脱水氯化锌去气精炼。  

   （6）炉前试验（含气、弯曲、断口检查）合格，除去浮渣，撒上一层冰晶石（0.2～0.3%）清洁合金，准备浇注。   

   4.2浇注工艺要点 
    （1）首先将型壳从炉中取出，倒出型壳中的杂物，摆好放平准备浇注。型壳浇注时的温度在500～600℃为宜，过低会出现浇不足或冷隔。 
    （2）测量炉温，清除浮渣，出炉浇注，浇注温度控制在1160～1180℃。
 （3）合金出炉后静止1分钟再浇注，动作要先快后慢，不得断流。 
    （4）观察浇口收缩下凹明显，说明结晶脱氧排气良好，铸件无缩孔，气孔缺陷。如浇口冒涨，说明合金含气量大，防氢脱氧不良，铸件有缺陷。 

    5、质量检测 
    铸件质量检测主要从化学成分，力学性能，X射线检查三个方面进行。 
    化学成分化验结果为：Cu86.4%,Ae9.2%,Fe2.94%,Ni0.68%,Mn0.66%，均在规定控制限之内，力学性能试验后σb   563Mpa，δ16%，1200HBS。铸件在固定式工业X射线探伤仪上进行气孔检查，抽检率为10%，均未发现气孔等缺陷。 

    6、结语 
    （1）.对结构复杂，要求很高的导电元件，采用硅溶胶型壳工艺和雨淋式浇注系统及冒口补缩，能使合金液平稳充型，定向凝固，获得表面光洁，组织致密的铸件。 

    （2）.合金熔炼要快速熔炼，加强复盖防氢脱氧，精炼除渣、净化合金，是获得致密铸件的关键。 

---