风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构的制作方法

本实用新型涉及铸件的铸造领域，具体是一种球墨铸铁件的型腔结构，即风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构。

背景技术：

风力发电机组的齿轮箱是风电机组中的重要构件，其主要功能是将风机叶片在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。齿轮箱的可靠性对于机组的安全具有重大影响，且故障恢复成本也极其昂贵，据了解设计年发电2200小时的1.5MW机组，发生一次齿轮箱重大故障，南京高精传动设备制造集团有限公司仅齿轮箱设备费在100万之间，如加上吊装费、运输费、人工费估计在20万左右，其各项恢复费用总和将在130万左右。

FDM2扭力臂是2.3MW风力发电机组的齿轮箱关键零部件，外形尺寸2850mm×1850mm×350mm，重量达2500kg，主要壁厚35mm，最厚壁厚150mm，壁厚差异大，整个产品100％需要进行UT\MT检测，以保证齿轮箱质量的稳定可靠。扭力臂的铸型型腔包括浇注系统、扭力臂型腔、与扭力臂型腔连通的出气口，其中浇注系统包括直浇道，直浇道为竖直的一根直形管道，直浇道下接第一过渡浇道和第二过渡浇道，第二过渡浇道的上端口为环形内浇口，环形内浇口与扭力臂型腔相连通。上述结构在实际应用过程中存在如下不足之处：第一是由于铁液自身重力的作用，在直浇道的引流作用下、直接下泄、没有阻拦，浇注时铁液直接就会冲击第一过渡浇道的底部，这样会使铁液产生飞溅，产生的金属氧化物与硫化物随机上浮到铸件表面，或滞留在铸件内的死角和砂芯下表面等处，在铸件中易产生夹渣缺陷；第二是由于铁液的飞溅、冲击容易将第一过渡浇道的砂型冲坏，冲坏的碎砂会随铁液流进入扭力臂铸型型腔内，在铸件中产生夹砂缺陷。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种能减少金属液在浇注过程中产生的铁液的飞溅和冲击，减少夹渣缺陷和夹砂缺陷的风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统、扭力臂型腔、与扭力臂型腔连通的出气口；所述的浇注系统包括直浇道、第一过渡浇道、第二过渡浇道；所述的直浇道包括第一竖向段、横向段、第二竖向段，所述的第一竖向段与横向段的一端连通，第二竖向段与横向段的另一端连通；所述的第二竖向段的下端与第一过渡浇道连通，第一过渡浇道与第二过渡浇道连通；所述的第二过渡浇道的上端口为内浇口，所述的内浇口与扭力臂型腔连通。

采用以上结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：直浇道由第一竖向段、横向段、第二竖向段三部分组成，摒弃了传统一根直浇道竖向直通第一过渡浇道的结构；该直浇道的结构类似于“-”型，使铁液在直浇道内的流动方向发生变化、得到有效的缓冲，避免了浇注时铁液直接冲击第一过渡浇道的底部，因此减少了对形成第一过渡浇道型腔砂型的冲击，第一过渡浇道的砂型不会被冲坏，铁水也不容易翻滚、飞溅，减少金属液的二次氧化，解决了夹渣缺陷和夹砂缺陷。

本发明所述的横向段的长度不小于150mm，第一竖向段与第二竖向段的长度比为1:1-1.5。采用上述结构，可以进一步减少对形成第一过渡浇道型腔砂型的冲击，第一过渡浇道的砂型不会被冲坏，铁水也不容易翻滚、飞溅，减少金属液的二次氧化，解决了夹渣缺陷和夹砂缺陷。

作为改进，所述的扭力臂型腔位于出气口相对端面上设置有两个空心圆柱体，空心圆柱体的内径为25mm～35mm，高度为60mm～80mm；采用该结构，可以使得最早到达圆柱体附近的铁液先进入空心圆柱体内，后面充型过来的铁液填满圆柱体附近的扭力臂铸型型腔，解决了该部位会出现的冷隔缺陷；上述圆柱体尺寸的限定是因为如果过小，存储铁液的量少，不能完全消除冷隔缺陷；如果圆柱体过大，会出现热节点，影响铸件温度场，空心圆柱体部位出现缩孔缩松缺陷。

作为改进，所述的第一过渡浇道为小圆盘型，第二过渡浇道为大圆盘型，直浇道的第二竖向段竖向垂直连接于第一过渡浇道上端面中心位置，第一过渡浇道位于第二过渡浇道的中心位置；所述的直浇道的内径：小圆盘的直径＝1：4-5，大圆盘的内径：大圆盘相连接的扭力臂型腔处的内径＝1：1，拔模斜度20-30度。

作为优选，所述的直浇道为耐火陶瓷管制成；耐火陶瓷管具有结构牢固，不易变形等优点，如果采用砂芯管道，因浇注管内的铁水的冲击速度快，冲击力大，很可能冲刷砂型，造成不必要的损失；此处采用结构牢固的耐火陶瓷管，有效避免上述缺陷。

本发明的扭力臂型腔也可以视为最终扭力臂铸件的形状，也即扭力臂原料熔融的铁液容置的腔体、铁液冷却后即形成了最终的扭力臂铸件。

附图说明

图1是本实用新型风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构示意图。

图2是本实用新型风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构中的浇注系统结构示意图。

图3是本实用新型风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构中的扭力臂型腔示意图(也可以看成扭力臂铸件的示意图)。

图4是本实用新型的扭力臂型腔上设置空心圆柱体的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-2所示，本实用新型的一种风力发电机组扭力臂铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统1、扭力臂型腔2、与扭力臂型腔连通的出气口3；所述的浇注系统包括直浇道1.1、第一过渡浇道1.2、第二过渡浇道1.3；所述的直浇道包括第一竖向段1.11、第二竖向段1.12、横向段1.13，所述的第一竖向段与横向段的一端连通，第二竖向段与横向段的另一端连通；所述的第二竖向段的下端与第一过渡浇道连通，第一过渡浇道与第二过渡浇道连通；所述的第二过渡浇道的上端口为内浇口1.4，所述的内浇口与扭力臂型腔2连通。

采用以上结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：直浇道由第一竖向段、横向段、第二竖向段三部分组成，摒弃了传统一根直浇道竖向直通第一过渡浇道的结构；该直浇道的结构类似于型，使铁液在直浇道内的流动方向发生变化、得到有效的缓冲，避免了浇注时铁液直接冲击第一过渡浇道的底部，因此减少了对形成第一过渡浇道型腔砂型的冲击，第一过渡浇道的砂型不会被冲坏，铁水也不容易翻滚、飞溅，减少金属液的二次氧化，解决了夹渣缺陷和夹砂缺陷。

本发明所述的横向段的长度不小于150mm，第一竖向段与第二竖向段的长度比为1:1-1.5。采用上述结构，可以进一步减少对形成第一过渡浇道型腔砂型的冲击，第一过渡浇道的砂型不会被冲坏，铁水也不容易翻滚、飞溅，减少金属液的二次氧化，解决了夹渣缺陷和夹砂缺陷。

如附图3-4所示，所述的扭力臂型腔位于出气口相对端面上设置有两个空心圆柱体4，空心圆柱体的内径为25mm～35mm，高度为60mm～80mm；采用该结构，可以使得最早到达圆柱体附近的铁液先进入空心圆柱体内，后面充型过来的铁液填满圆柱体附近的扭力臂铸型型腔，解决了该部位会出现的冷隔缺陷；上述圆柱体尺寸的限定是因为如果过小，存储铁液的量少，不能完全消除冷隔缺陷；如果圆柱体过大，会出现热节点，影响铸件温度场，空心圆柱体部位出现缩孔缩松缺陷。

如附图2所示：所述的第一过渡浇道为小圆盘型，第二过渡浇道为大圆盘型，直浇道的第二竖向段竖向垂直连接于第一过渡浇道上端面中心位置，第一过渡浇道位于第二过渡浇道的中心位置；所述的直浇道的内径：小圆盘的直径＝1：4-5，大圆盘的内径：大圆盘相连接的产品内径＝1：1，拔模斜度20-30度。上述大圆盘型外边缘向上突出形成一周的围挡结构，围挡的上端口即为内浇口；上述的大和小均为相对具体型腔相应位置显示的尺寸来定义。

本发明所述的直浇道为耐火陶瓷管制成；耐火陶瓷管具有结构牢固，不易变形等优点，如果采用砂芯管道，因浇注管内的铁水的冲击速度快，冲击力大，很可能冲刷砂型，造成不必要的损失；此处采用结构牢固的耐火陶瓷管，有效避免上述缺陷。

通过本实用新型的实施，铁液充型平稳，减少夹渣、夹砂、冷隔缺陷，保证了铸件质量的稳定，提高产品质量的可靠性。