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轮毂是风力发电机组中连接风机叶片和动力轴的一个典型的大型球墨铸铁件,其质量和性能要求都极其严格。风力发电机组向大型化方向发展,给轮毂的铸造生产带来了更大的难度。本文通过试验研究了QT400-18AL合金的熔炼工艺,考察了化学成分、孕育处理和球化处理对合金性能的影响,并利用数值模拟技术,根据均衡凝固理论对风力发电机组轮毂铸件的造型工艺进行设计和优化。研究结果表明:
采用中频感应电炉熔炼,合金化学成分为3.70wt%~3.84wt%C,1.90wt%~2.15wt%Si,0.15wt%~0.30wt%Mn,≤0.03wt%P,<0.02wt%S,0.03wt%~0.05wt%Mg残,0.02wt%~0.03wt%RE残,采用冲入法球化处理,球化剂加入量为1.10wt%~1.35wt%,多次孕育处理,总孕育剂加入量0.7wt%~1.0wt%,浇注温度1360℃左右,铸件在铸型中保温利用余热退火,力学性能和金相组织均能达到风电轮毂技术标准。
采用呋喃树脂自硬砂造型和制芯,两箱造型,分型面选择轮毂叶片孔的中心位置,轮毂的轴孔朝上。砂芯采用定位芯头和整体芯盒。采用无冒口铸造,浇注系统采用底注、开放式浇注系统,浇注系统采用保温陶瓷管,扁薄宽形内浇道,保证铁水经由内浇道分散快速充满铸型,并在充型完成后尽快凝固,充分利用石墨膨胀,最大程度的消除了收缩缺陷.获得能够满足风电轮毂质量要求的铸件。