隔爆电机筋外冷机座铸造工艺及模型制作

王岳元， 钱佳征

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)



隔爆电机筋外冷机座铸造工艺及模型制作

王岳元， 钱佳征

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

隔爆电机关键零件筋外冷机座铸件的质量、模型成本是决定该产品是否具有市场竞争力主要因素之一，阐述了该筋外冷机座铸件的工艺方案，铸造模型制作过程，以及所采取的改进措施。从而提高了铸造模型的综合利用率。

筋外冷机座；模型；工艺

0 引言

随着国家对工业产业安全问题的重视，隔爆型电机被广泛应用在石油、化工、煤矿、油气输送等可燃、爆炸性气体场所。根据隔爆型电机的防爆原理，组成隔爆外壳的各个零部件的强度、刚度及隔爆接合面的宽度、表面粗糙度、间隙成为保证隔爆型电机的防爆性能的至关重要的因素。隔爆外壳一般都是铸件构成，如何铸造出合格的铸件是关键，而铸造模型作为铸件铸造的源头是至关重要的，工艺合理且质量好的铸造模型是保证铸件质量的前提。

YBJC、YBBP系列高压隔爆型三相异步电动机的隔爆外壳主要有三个：电机机座、主出线盒和辅助出线盒，组成这三个隔爆外壳的主要零部件采用高强度铸铁HT250材料。YBJC、YBBP系列电动机的铸铁机座采用了平行散热筋结构(筋外冷铸造机座)，机座铸件照片见图1。目前该系列有中心高355 mm、

图1 隔爆筋外冷铸铁机座

400 mm、450 mm、500 mm、560 mm及630 mm等6种规格。所不同的两侧出线盒窗口方向有垂直、45°及水平，底脚长度根据用户安装场地位置而变动；为保证铸件的表观质量、造型的方便，一般采用整体金属模型。如何提高模型利用率、用较小的成本满足不同用户需求，是我技术人员所追求的。

1 工艺方案确定和铸造模型制作

1.1 外模

筋外冷机座外形为圆筒状，有二个固定底脚，在二侧45°方向有四个出线窗口用来和出现盒相连，其余部分由四组平行的散热筋构成。确定铸造工艺方案时，考虑到散热筋的起模方向呈四个各成90°的角度，为了不阻碍散热筋起模，机座外模采用了三箱造型。中间段采用大型铸件常用的劈箱造型的分型方式[1]，即外模将整个机座分成四大块，分别制作外模坭芯，在配箱时再组合成完整的外模型腔,套上砂箱后再灌入树脂砂，硬化后形成完整的外模，砂型采用横做，浇铸采用竖浇。外模坭芯采用木材和铸铝合金二种材料的框板结构，外框、底板出线窗口及底脚采用木材，散热筋部位采用整体铝合金。考虑到铸造模型全部采用木材制作，成本是可以大幅降低，但是使用寿命不长，尤其是机座上的散热筋，形状是细长且有一定高度，在造型过程中极易变形和损坏，且铸件整体表观质量不佳。如整体为金属结构，不但成本高、更主要是难以满足不同用户对出线盒窗口位置，安装底脚长短位置变化需求。为克服上述的问题，经过综合考虑，将机座上四个方向的并排筋分别做成整块的铝合金，每块上有十余根散热筋，均是通过数控机床加工而成，形状准确且强度高，其余为木结构，完全能满足实际生产的要求,见图2、图3。

图2 模具采用木材与铝合金混合结构

图3 铝合金散热筋

实际市场中，客户有不同的个性化需求：同一中心高的电机，对底脚的安装位置及窗口方向往往不同。重新开一模具，成本高、周期长。为适应这种需求，在外模上底脚部位做成木质活络块，随时可以按照客户的要求，将底脚活块进行置换。窗口按客户的要求也有垂直、45°、水平方向的，为此将窗口制成和外模本体相分离的活络块，可以按客户的要求安装于不同部位，这样使同一规格的铸造模型可以适应不同的需要，也使模型利用率大为提高，降本效果明显。同时模型技术文件设置成菜单式，供销售部门市场承接个性化业务，技术部门缩短生产技术准备时间，生产部门压缩材料生产周期。

隔爆电机的窗口也是比较重要的部位，是电缆线从电机内引出的位置，该处的质量会影响到电机的安全运行。最初，窗口分型面开在中间，由于在砂型配箱时操作因素影响，砂型会有一定程度落差，浇铸后机座窗口错位，严重时影响隔爆接合面的要求。经过分析，认为原来分型面不合理，将其开在窗口边上圆角处可以解决此工艺问题，即使机座窗口发生错位，由于窗口大部分在同一砂型上，仍能保证隔爆接合面宽度。经过试制效果良好，完全符合隔爆接合面的要求。目前各种规格的隔爆型电机机座铸造模型均按此工艺进行改进,见图4。

图4 窗口分型面位置示意图

1.2 通风管坭芯

隔爆电机的二侧通风管也是电机机座的重要部位，它起到了通风冷却及将电缆从窗口通过通风管引入电机的作用。原工艺通风管和窗口的分型面开在通风管和窗口的连接面上，由于分型面处的铸造披缝是较薄的快口，清理较困难，易使电缆线在此被割断，造成事故隐患。为避免此事发生，将分型面移到窗口中间部位，窗口底部形成圆角，即使有披锋也容易打磨。各种规格的机座模型已改进完毕，效果良好,见图5、图6。

图5 通风管窗口处模具的修改

图6 通风管窗口处采用圆角过渡

2 中间圆筒坭芯

筋外冷机座的内部结构是圆筒状的，坭芯采用对开的哈呋式结构即可。由于机座采用竖立方式浇铸，考虑到机座高度较高，浇铸方式在顾及铁水的流动性和冲击力的情况下可有二种选择。第一种是采用阶梯浇铸，浇口分三层，即底部、中间及顶部，这样铁水浇铸是分段进入型腔，冲型平稳容易浇到。但是在初步试做后发现有二个问题难以解决：其一，坭芯需分成二段分开造型，组合时会造成定位有一定偏差；其二，中间层的浇道在铸件清理出砂时难以清除，容易造成铸件内圆部位受损而影响质量。因实际效果不佳而采用第二种方案，即采用以底注为主再辅以顶层补充浇道来浇铸[2]。此方案的优点是坭芯模型相对简单，但是对所浇铸的铁水温度要求控制严格。浇铸温度过低，流动性差会浇铸不到形成废品，浇铸温度过高会使机座的散热筋部位过于粗糙而影响机座的表观质量及筋的散热效果。通过多次试样和比较，将铁水的浇铸温度控制在合理的范围内，既保证浇铸到位又保证机座表面的粗糙度。目前第二种方案已比较成熟，已在各种规格的防爆筋外冷机座上应用,见图7、图8。

图7 中间坭芯的模具

图8 筋外冷机座

3 结语

现有工艺铸造的YBJC、YBBP系列各中心高筋外冷铸铁机座质量稳定，菜单式组合的模型铸造出的机座满足了市场用户需求，也支撑了生产周期日益压缩的制造部门，模型利用率的大幅提高明显降低生产成本。在隔爆电动机市场上，我公司占据的份额在稳步上升。为此对于产品的优化，还要不断的探索和改进，始终保持产品的领先性。

[1]李魁盛.铸造工艺设计[M].北京:机械工业出版社,1980.

[2]中国机械工程学会.铸造手册[M.]北京:机械工业出版社,1996.