一种风电球铁铸件的制造方法与流程

1.本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种风电球铁铸件的制造方法。


背景技术：

2.风力发电设备属于大型设备，其构成部件很多是铸件，例如叶片轮毂、齿轮箱体、机械台架等，并且很多铸件是球墨铸铁材质的大型铸件，风电球铁铸件在铸造浇注中常采用在铸型中放置冷铁的方式来达到激冷作用，控制热节部位的缩松、缩孔缺陷，例如中国专利申请号为201110315484.5，名称为“平衡温度场、流速场原理生产球墨铸铁行星架的铸造工艺”公开了一种冷铁布置工艺，在浇注系统的行星架长轴内弧面位置、行星架长轴根部位置、行星架长轴辐板位置均设置成圈的细小冷铁，利用冷铁对铁水凝固趋势的“抽、赶、分”的效果，采用细小的冷铁沿着温度场变化趋势均匀布置来平衡热节处的温度场，以达到接近球墨铸铁铸造工艺上的理想凝固状态——平衡凝固，从而消除铸件的缩孔、缩松缺陷。
3.上述专利虽然提出将冷铁尽量做小、数量尽可能多的思想，但由于冷铁本质上仍然是型块材料，在激冷点分布上仍然不能称得上足够细小、均匀。为了能够获得更细小、均匀的激冷点分布，技术人员在一般小型铸件的浇铸中常会考虑采用金属网来充当冷铁，金属网冷铁取材方便，但容易被金属液冲刷移位，而且每次需要工作人员根据铸型形状和热节位置形状裁剪金属网并根据经验铺设，还要采取一定措施确保金属网被金属液冲刷移位，对于大型的风电球铁铸件而言，一些厚大的热节部位裁剪和铺设金属网冷铁的工作是很费时费力的，金属网冷铁的固定也有难度，即使要制造的产品相对较为单一，每次组型时还是需要有经验的工作人员对每个铸型进行复杂的操作。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种风电球铁铸件的制造方法，根据铸型热节部位的激冷需要，提前以金属网为材料预制作出标准化的三维金属网块冷铁，这种三维金属网块冷铁具有立体的激冷点线，非常适合大型风电球铁铸件的厚大热节部位需要，也不易被冲刷移位，可使用三维加工平台快速标准化制造。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
6.一种铸件的制造方法，包括如下步骤：铸型制造，铸型和浇注系统组装，金属液熔炼和成分调节，金属液浇注，打箱取件；在所述铸型和浇注系统组装步骤中，在铸型的浇注热节部位放置冷铁，所述冷铁为预制的三维金属网块，所述三维金属网块中的空间网线构成激冷线，所述三维金属网块中的空间节点构成激冷点。
7.进一步，如上所述的铸件的制造方法，所述三维金属网块是由多层金属网逐层熔接而成。
8.进一步，如上所述的铸件的制造方法，所述三维金属网块的材质与铸件的材质相同。
9.进一步，如上所述的铸件的制造方法，所述三维金属网块的材质基体与铸件的材
质基体相同。
10.进一步，如上所述的铸件的制造方法，所述三维金属网块上具有孔或槽状结构。
11.进一步，如上所述的铸件的制造方法，所述铸件为球墨铸铁件。
12.一种如上所述的铸件的制造方法在风电球铁铸件制造中的应用。
13.进一步，如上所述的应用，所述风电球铁铸件为单重2t以上的大型铸件。
14.有益效果：
15.本发明提供了一种全新的风电球铁铸件的制造方法，根据铸型热节部位的激冷需要，提前以金属网为材料预制作出标准化的三维金属网块冷铁，这种三维金属网块冷铁具有立体的激冷点线，即三维金属网块中的空间网线构成激冷线，所述三维金属网块中的空间节点构成激冷点，非常适合大型风电球铁铸件的厚大热节部位需要，也不易被冲刷移位，该三维金属网块冷铁可结合计算机三维造型技术利用三维加工平台快速预制并且可以根据铸件类型和用量标准化制造，还可兼有孕育材料载体等作用。
附图说明
16.图1为本发明风电球铁铸件的制造方法原理。
17.图2为本发明实施例中提供的一种三维金属网块冷铁快速制造原理图；
18.图3为本发明实施例中提供的一种三维金属网块冷铁构造立体示图；
19.图4为本发明实施例中提供的一种三维金属网块冷铁构造截面示图。
20.图中附图标记释义如下：
21.1：金属网；2：切割/熔接光束；3：三维金属网块冷铁；4：孔或槽4。
具体实施方式
22.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。
23.实施例1
24.一种铸件的制造方法，本实施例具体是一种风电球铁铸件的制造方法，如图1所示，包括如下步骤：铸型(砂型)制造，铸型和浇注系统组装，金属液熔炼和成分调节(获得球墨铸铁成分)，金属液浇注，打箱取件。
25.上述步骤是风电球铁铸件制造的一般程序，本实施例的特备之处在于，在所述铸型和浇注系统组装步骤中，在铸型的浇注热节部位放置冷铁，所述冷铁为预制的三维金属网块，所述三维金属网块中的空间网线构成激冷线，所述三维金属网块中的空间节点构成激冷点。优选的，所述三维金属网块是由多层金属网逐层熔接而成，所述三维金属网块的材质可以与铸件的材质相同或不同，较佳的，所述三维金属网块只是材质基体与铸件的材质基体相同，这样可以选择例如低碳钢等常规材料制作的金属网。
26.本实施例提供的全新的风电球铁铸件的制造方法，根据铸型热节部位的激冷需要，提前以金属网为材料预制作出标准化的三维金属网块冷铁，非常适合大型风电球铁铸件(单重2t以上)的厚大热节部位需要，也不易被冲刷移位。
27.实施例2
28.本实施例从铸造生产出发，为实施例1中的三维金属网块冷铁提供一种快速制备产业化方案。
29.在本实施例中，利用三维加工平台，结合计算机三维造型技术快速预制实施例1中的三维金属网块冷铁。具体的，如图2所示，首先，获取要制作的三维金属网块冷铁3的三维模型数据，这里获取要制作的三维金属网块冷铁3的三维模型数据的方法可以是根据产品三维模型数据创建三维金属网块冷铁的三维模型数据，可以是根据铸型(砂型)三维模型数据创建三维金属网块冷铁的三维模型数据，也可以是通过三维扫描已组装好的铸型逆向创建三维金属网块冷铁的三维模型数据，以上三种方式均需要选择热节部位并进行人工修型以去除或减少复杂部位细节，使处理得到的三维模型结构尽量简单容易制造，并易于在型腔中放置，如果事先未充分验证，也可以结合对三维模型数据进行熔-凝热力学模拟来优化获得最佳方案。
30.接下来，将处理好的三维模型数据导入分层切片软件，采用分层切片软件进行分层切片处理，进一步规划出对每个片层的金属网1的切割路径和熔接路径，在具有切割和熔接双功能的三维加工平台上，逐层切割金属网并逐层熔接金属网，由金属网形成的每个片层逐层累加，最终形成与三维模型数据一致的三维金属网块冷铁。
31.这里具有切割和熔接双功能的三维加工平台可以是具有切割工作头和熔接工作头的双头三维加工平台，也可以是只有一个加工头能够交替执行切割和熔接两种功能，如图2所示，只要能够在需要切割金属网1的时候提供切割能量，在需要熔接相邻两层金属网1的时候提供切割能量，就能实现本发明的制造，三维加工平台应当能够在垂直方向上升降以适应每个片层的加工切换和逐层堆积。
32.现有的三维加工平台一般是激光加工平台或者电子束加工平台，图2中示出了激光/电子束加工平台发出切割/熔接光束2工作的情况，金属网1优选是市场上能够购得或者能够定制的定宽金属网，如果需要可以镀锡处理，如图2所示，金属网1在水平面输送以便于被切割/熔接光束2加工，加工时金属网1应确保不被沿宽度全部切断以保证能够持续输送，当三维加工平台不能够在垂直方向上升降时，也可以使金属网1在垂直方向上变化高度来适应每个片层的加工切换和逐层堆积。
33.通过本实施例提供的方案，三维金属网块冷铁可以结合计算机三维造型技术利用三维加工平台快速预制并且可以根据铸件类型和用量标准化制造，缩短了现场制作周期，特别是组装铸型和浇注系统的时候，不再需要很专业的人员费时费力地针对厚大热节部位裁剪和铺设金属网冷铁，解除了对现场工作人员的经验和手工操作要求。
34.实施例3
35.本实施例是对实施例1的一种进一步改进，我们知道纯网状冷铁如果靠近浇口或浇道位置容易被金属液冲刷移位，浇注过快还可能未熔就上浮，实施例1提供的三维金属网块冷铁由于为三维构造并且在一定情况下可以通过其自身形状防止被冲刷移位，但当三维金属网块冷铁不能完全通过自身形状防止被冲刷移位时，还是存在浇铸不良的可能，本实施例的改进在于，在实施例1的三维金属网块冷铁上设置孔或槽状结构，如图3和图4所示，图3和图4示出了一种孔或槽4，这种孔或槽状结构可以设置在靠近浇口位置，图示的孔或槽4是位于三维金属网块内部的，并且是封闭的，这是为了便于说明，根据在铸型中的摆放需要以及浇口的位置，孔或槽4也可以靠近三维金属网块边缘，也可以具有不完全封闭的部分。
36.本实施例进一步的改进是，如图3和图4所示，靠近浇口位置的孔或槽4的结构如下
设计：孔或槽4的尺寸具有自靠近浇口到远离浇口由大到小的过渡，这种结构可以在尽量减少金属液冲击的基础上保证足够的金属网材料形成激冷点线。
37.本实施例提供的带有孔或槽状结构的三维金属网块冷铁也尤其适合实施例2提供的制造方法，因为可以直接在金属网的切割工序中在每一个片层上切割出与孔或槽当前对应截面相一致的形状，该形状同样可以根据分层切片的数据模型提前规划切割路径。
38.另外，在大型球墨铸铁铸造中还常会采用型内孕育手段，借助三维金属网块冷铁的孔/槽来容纳孕育材料也有很好效果，例如图4所示的三维金属网块冷铁底层金属网或中间某层金属网不再切割出与孔/槽当前层结构对应的孔洞，就可以在该层上方空间的孔/槽内容纳粒径大于金属网网孔的孕育材料，从而将孕育材料添加也纳入标准化预制中，由于单层或少数几层未开孔金属网可以很快熔化，颗粒孕育材料属于流态，也不会影响防冲刷效果，如果是在三维加工平台的加工过程中添加孕育材料，孕育材料上方也可选择某层金属网不再切割出与孔/槽当前层结构对应的孔洞，从而达到将孕育材料封闭于三维金属网块冷铁中的目的。
39.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。