风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的制作方法

本发明涉及铸件的铸造领域，具体是一种球墨铸铁件的型腔结构，即风力发电机组后箱体铸件的型腔结构。

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后箱体是2.3MW风力发电机组的齿轮箱关键零部件，外形尺寸1660mm×1620mm×700mm，重量达1400kg，主要壁厚25mm，最厚壁厚165mm，内部结构复杂，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。FDM2后箱体的型腔结构一般包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；其中浇注系统，包括直浇道、横浇道，横浇道再通过过渡浇道向后箱体型腔内进铁(即流进铁液)；上述结构在实际应用过程中存在如下不足之处：由于铁液自身重力的作用，浇注前期进入直浇道、横浇道内的铁液不能完全充满，使充型不平稳，产生的金属氧化物与硫化物、游离石墨一起上浮到铸件表面，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；充型不平稳还会使金属液在浇注过程中容易卷入气体，在铸件中形成气孔缺陷，使后箱体铸件的质量受影响，最终会对整个风电机组的安全产生影响。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能减少铁液充型的不平稳和金属液在浇注过程中产生的紊流，提高铸件质量的稳定性，减少夹渣缺陷和气孔缺陷，能满足高品质要求的风力发电机组后箱体铸件的型腔结构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统、后箱体型腔、设置于后箱体型腔上的出气口；所述的浇注系统包括直浇道，与直浇道连通的横浇道，横浇道再依次连通有第一过渡浇道、第二过渡浇道、第三过渡浇道、第四过渡浇道；所述的第四过渡浇道通过内浇口与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道，直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75。

采用上述结构，由于在横浇道上设有第一缓冲浇道，且直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75，即第一缓冲浇道的横截面面积小于直浇道的横截面面积，使得铁液流动截面在第一缓冲浇道内变窄、不会快速向横浇道流去、就会使铁液在直浇道内短时间内充满，然后再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个直浇道内充型平稳，减少金属液在直浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中的卷入气孔缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。

作为改进，所述的直浇道的截面积与横浇道的截面积比为1∶1.5～2。

作为改进，所述的直浇道的截面积与第一过渡浇道的截面积比为1∶0.70～0.80。

作为改进，所述的直浇道的截面积与第二过渡浇道的截面积比为1∶1.0～1.1。

作为改进，所述的第二过渡浇道上设有第二缓冲浇道，直浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75、第一缓冲浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶1；采用上述结构，使铁液在第二过渡浇道内短时间内充满，再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个第二过渡浇道内充型平稳，减少金属液在第二过渡浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中的卷入气孔缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。

本发明限定了各个浇道的截面积比值，这些限定和设置安排合理，如果比值过小，铁液流动过慢，充型会慢，热量损耗过大，易产生冷隔缺陷；如果比值过大，起不到缓冲作用。

作为进一步改进，所述的后箱体型腔上设置有附加出气口，附加出气口的直径为20mm～30mm(采用这种尺寸可以使得铸件清理时容易去除，又不增加会产生缩松缩孔缺陷的新热节点)；采用上述结构，铁液浇注时所产生的热量通过空气或铁液传递给形成后箱体内腔的砂芯，砂芯受热产生的气体和型腔内气体通过附加出气口排出，减少铁液充型时的阻力和砂芯受热产生的气体对铁液的二次氧化，使铁液充型平稳，减少夹渣、气孔缺陷。

作为再进一步改进，所述的直浇道、第二过渡浇道、第二缓冲浇道为耐火陶瓷管，若采用砂芯管道，因浇注管内的铁水的冲击速度最快，冲击力最大，很可能冲刷砂型，造成不必要的损失。

作为改进，所述的第一缓冲浇道为自横浇道的上表面向下凹陷的结构；所述的第一过渡浇道与横浇道垂直连通且二者的结合位置位于横浇道中部。

作为改进，所述的第二过渡浇道的一端设置有第一竖向过渡段，另一端设置有第二竖向过渡段，所述的第一竖向过渡段连接于第一过渡浇道的下底面，第二竖向过渡段连接于第三过渡浇道的下底面。

作为改进，所述的第四过渡浇道为两个，分别连接于第三过渡浇道的两侧，且所述的第四过渡浇道包括自与第三缓冲浇道连接端至外端逐渐扩散的扇形部和与扇形部连接的弧形部，弧形部的上端口为内浇口，内浇口与后箱体型腔连通。

本发明的第一缓冲浇道距离直浇道与横浇道连接端的80mm-120mm。

附图说明

图1是本发明风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的示意图(未设置附件出气口)。

图2是本发明后箱体铸件型腔的结构示意图(设有附件出气口)。

图3是本发明风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的浇注系统结构示意图。

图4是本发明风力发电机组后箱体铸件的型腔结构的浇注系统结构示意图(底面可见)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明新型作进一步详细说明。

如附图1-3所示，作为一些实施例：本发明的一种风力发电机组后箱体铸件的型腔结构，该结构包括浇注系统1、后箱体型腔2、设置于后箱体型腔上的出气口3；所述的浇注系统包括直浇道1.1，与直浇道连通的横浇道1.2，横浇道再依次连通有第一过渡浇道1.3、第二过渡浇道1.4、第三过渡浇道1.5、第四过渡浇道1.6；所述的第四过渡浇道通过内浇口1.7与后箱体型腔连通；所述的横浇道上设置有第一缓冲浇道4，直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75。

采用上述结构，由于在横浇道上设有第一缓冲浇道，且直浇道的截面积与第一缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75，即第一缓冲浇道的横截面面积小于直浇道的横截面面积，使得铁液流动截面在第一缓冲浇道内变窄、不会快速向横浇道流去、就会使铁液在直浇道内短时间内充满，然后再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个直浇道内充型平稳，减少金属液在直浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中的卷入气孔缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。

作为实施例，所述的直浇道的截面积与横浇道的截面积比为1∶1.5～2。

作为实施例，所述的直浇道的截面积与第一过渡浇道的截面积比为1∶0.70～0.80。

作为实施例，所述的直浇道的截面积与第二过渡浇道的截面积比为1∶1.0～1.1。

作为实施例，如附图3-4所示,所述的第二过渡浇道上设有第二缓冲浇道5，且直浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶0.60～0.75、第一缓冲浇道的截面积与第二缓冲浇道的截面积比为1∶1；采用上述结构，使铁液在第二过渡浇道内短时间内充满，再流入浇注系统的其它部位，可以保证整个第二过渡浇道内充型平稳，减少金属液在第二过渡浇道内产生紊流、涡流或断流，使充型时不容易卷入气体，减少铸件中卷入气孔的缺陷；同时，充型平稳，使铁水不容易翻滚、飞溅，减少金属的二次氧化，减少夹渣缺陷。

本发明限定了各个浇道的截面积比值，这些限定和设置安排合理，如果比值过小，铁液流动过慢，充型会慢，热量损耗过大，易产生冷隔缺陷；如果比值过大，起不到缓冲作用。

如附图2所示：作为一些实施例，所述的后箱体型腔上设置有附加出气口3.1，附加出气口的直径为20mm～30mm(采用这种尺寸可以使得铸件清理时容易去除，又不增加会产生缩松缩孔缺陷的新热节点)，附加出气口的位置位于原有出气口的内圈，也即后箱体型腔位于轴向内部部件的端面上；采用上述结构，铁液浇注时所产生的热量通过空气或铁液传递给形成后箱体内腔的砂芯，砂芯受热产生的气体和型腔内气体通过附加出气口排出，减少铁液充型时的阻力和砂芯受热产生的气体对铁液的二次氧化，使铁液充型平稳，减少夹渣、气孔缺陷。

作为实施例，所述的直浇道、第二过渡浇道、第二缓冲浇道为耐火陶瓷管，若采用砂芯管道，因浇注管内的铁水的冲击速度最快，冲击力最大，很可能冲刷砂型，造成不必要的损失。

作为实施例，所述的直浇道的下端与横浇道的一端连通，且直浇道和横浇道相互垂直。

作为实施例，所述的第一缓冲浇道为自横浇道的上表面向下凹陷的结构；所述的第一过渡浇道与横浇道垂直连通且二者的结合位置位于横浇道中部。

如附图4所示,作为实施例,所述的第二过渡浇道1.4的一端设置第一竖向过渡段1.41，另一端设置有第二竖向过渡段1.42，所述的第一竖向过渡段连接于第一过渡浇道的下底面，第二竖向过渡段连接于第三过渡浇道的下底面。

作为,实施例，所述的第四过渡浇道为两个，分别连接于第三缓冲浇道的两侧，且所述的第四过渡浇道包括自与第三缓冲浇道连接端至外端逐渐扩散的扇形部和与扇形部连接的弧形部，弧形部的上端口为内浇口，内浇口与后箱体型腔连通。

本发明的第一缓冲浇道距离直浇道与横浇道相互连接端80mm-120mm的距离；具体的可以采用100mm。

本发明的第一缓冲浇道和第二缓冲浇道，均是在原有的横浇道和第二过渡浇道长度不变的情况下，另加的一段长度。

通过本发明的实施，铁液充型平稳，减少夹渣、气孔缺陷，保证了铸件质量的稳定。