铸铝转子工艺

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一、电机工作原理及转子绕组的种类
首先我们来了解一下交流三相异步电动机的工作原理,可以帮助 我们来理解为什么转子断条、细条等会使电阻增大,要尽量避免,以 及为什么转子两端要用短路环短接等。
工作原理:当电动机的定子绕组通以三相对称交流电时,在定子 和转子间便产生以转速ns旋转的旋转磁场(电能生磁),由于转子开始 时是静止的,所以转子导体将被旋转磁场切割,根据相对运动的原 理,我们也可以把磁场看成不动,而转子导体相对磁场旋转切割磁力 线从而产生感生电动势(即1831年法拉第发现的电磁感现象也称“动 磁生电”),由于转子导体两端已被短路环短接,导体已构成闭合回 路,所以转子导体内也相应产生感生电流。有感生电流的转子导体即 为通电导体,通电导体在磁场中就会受到电磁力的作用(电磁生 力),产生电磁力矩最终带动转子旋转,而且我们还可以根据左手定 则判断出转子导体的旋转方向,与旋转磁场的方向是相同的,只不过 是以略小于旋转磁场转速ns的速度运转的,这也是异步电动机名称的 由来。
二、转子铸铝方法
我公司所采用的转子铸铝方法主要有离心铸铝和压力铸铝两种。下面 分别来看一下这两种铸铝方法的工作原理和特点。 (一)压力铸铝
工作原理是用压力将融化好的金属铝液注入型腔,待冷却凝固成铸 件。其特点有: (1)在压铸过程的始终,压力起着主要作用。 (2)压铸时,金属液在高速冲型过程中,如果型腔中的气体来不及排 出,就会被卷入金属内产生气孔。 (3)由于金属液充型过程是在压力作用下进行的,转子铁心可在冷态 下压铸。 (4)生产效率高,易实现机械化、自动化,从而可减轻劳动强度。 (二)离心铸铝
正确进行清化除理; 适当控制浇注速度; 正确控制转子铁心预热温度 和时间; 放大排气孔。
正确控制转子预热温度;
正确控制下模预热温度。
适当提高铝水温度; 提高离心机转速; 正确控制浇注速度; 提高模具的密封性; 控制铸铝模和转子铁心的预 热温度。
浇铝量应比转子铝的用量大 10~20%; 适当放大内浇口截面积。
不可“抛入”。 4.6铝液的净化处理
将0号无公害复盖清渣剂,在大于2000C时烘烤干燥备用,当铝液达到 铸造温度时加入,其加入量为0.2~0.5%(气候潮湿时取高值),加入时 先取剂量的1/2或2/3,均匀地撒于铝液表面,10分钟后用工具将铝渣集 中坩埚边缘轻轻碾擦,渣呈粉状与铝分离,扒渣后再撒入余量,静止数 分钟后,即可浇注。 5.检查 5.1每批铝锭必须经化验合格后,方可投入使用。 5.2铝液温度不得超过8300C. 5.3每次浇注之前,须用热电偶温度计校验铝液温度,当铝温度达到工 艺要求时,方可浇注。] 5.4铝液中如果续加铝锭,会使铝液温度急剧降低,此时如果需要浇 注,需用热电偶温度测之,待铝液温度回复到工艺要求范围时,方可进 行浇注。 5.5每周铝液都要进行一次化验,防止铝液中的铁、硅含量超标。 6.注意事项 6.1铝锭须经200°C以上预热后,放入坩埚中熔炼。 6.2向坩埚中加铝锭时,应缓慢进行,以防铝液溅出伤人。 6.3不许在坩埚内加热其它任何物体。 6.4铝勺、热电偶温度计、铁筛及掏勾须经预热后,方可进入铝液。 6.5停止融化后,将燃烧器退出。 6.6定期清洗过滤网。 6.7不得随意调节燃烧剂。 6.8应经常更换铸铁坩埚,若发现坩埚烧漏应立即切断电源将坩埚吊 出,将坩埚内铝液盛出。 6.9经常检查设备的控制系统,遇有问题及时检修。确保炉温度不超过 额定温度,以延长坩埚寿命。 6.10铸铝工必须在操作时戴手套、眼镜,穿好工作服等防护用具。
所以说转子绕组的主要作用就是产生感生电动势和电流,并在旋
转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动,所以要求转子绕组的导 电性能比较好(铝的电阻率为2.9×10-8m2/m,铜的电阻率为1.78×108Ωm2/m)。转子绕组按所采用的材料不同可以分为铜排转子和铸铝 转子两种,铜排转子使用成型铜杆,按一定长度下料后,打入转子槽 中,两端与端环焊牢;铸铝转子是用铸铝方法,铸出槽内的导条和铁 心两端的端环、平衡柱和风扇叶片,使转子成为一个坚实的整体。而 转子绕组按结构又可分为笼型和绕线型两种,我们的铸铝转子就属于 笼型转子,因为如果把铁心去掉,绕组就像一个笼子,故常称为笼型 绕组。
(二)电阻熔化炉熔铝工艺守则 本守则适用于RL系列电阻熔化炉的熔铝工艺。
1 熔铝需要下列材料: 1.1 铝锭:AI99.5(GB1196—83) 1.2 电机用铝保证各元素含量:
牌号
化学成分%
AI
AI
杂质不大于
99.5
Fe
Si
Fe+Si Cu 杂质总和
99.5
0.8
0.25 0.95 0.015 1.0
铸铝转子工艺 (铸铝工序)
简单的说,三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成,定子部 分主要包括定子铁心、定子绕组和机座等,转子部分主要有转子铁心、 转子绕组和转轴,而我们转子铸铝工序主要完成的就是它的转子绕组部 分。为什么说转子铸铝工序是特殊工序呢?ISO9000:2000标准中告诉 我们,“凡是对形成的产品是否合格不易或不能经济地进行验收的过 程”即为特殊过程或特殊工序,我们公司确定转子铸铝、浸漆和电磁线 漆包烘干为特殊工序,所以必须对特殊工序按人、机、料、法、环这五 个方面进行确认,只有这五个方面都合格了,才能确保这些过程实现所 策划结果的能力。而且标准中还强调对特殊工序人员要定期进行设备和 工艺方面的培训,要求每年最少两次,所以这也是本次培训开设的主要 目的,去年大家也都参加过有关铸铝专业知识方面的学习,这里我们再 就一些重点内容强调一下。
铝水中含气严重; 浇注速度过快; 转子铁心预热温度低,油渍没有烧去 即进行浇注; 下模排气孔小。
转子铁心预热温度低,导条先凝固, 铝水补充不下去; 下模预热温度高或预热温度低。
铝水温度过低; 离心机转速低; 浇注速度太慢; 铸铝模密封性不好,漏铝; 铸铝模、转子铁心预热温度低。
铝水量不够;
内浇口截面积过小。
降低离心机转速
一次浇完不能中断 净化铝水
四、相关工艺守则
(一)燃油化铝炉熔铝工艺守则 本守则适用于RGL系列铸铁坩埚燃油炉的熔铝工艺。 燃油化铝炉只做熔铝用,不能用于铝液保温。 1.熔铝需用下列材料: 1.1铝锭:AL99.5(GB1196-83) 1.2电机用铝保证各元素含量:
牌号
化学成分%
AL
开始浇注时离心机转速过高
浇注时断浇 有渣子隔开
加强各级检查; 一次浇完不能停顿; 一次浇完不能停顿; 适当提高铁心温度。
控制离心机转速; 适当提高转子预热温度; 转子铁心叠压时用合格的槽 样棒。
控制铁硅含量; 控制铁硅含量; 控制温度在740~7600C间 增大圆角
适当增大内浇口; 提高上模预热温度; 适当降低分流器高度。
3.1检查及准备各项设备与工具。 3.1.1检查燃油炉及燃烧器各部状况是否良好,发现问题及时纠正和解 决。 3.1.2检查熔铝工具是否齐全完好,清渣剂是否备足。 3.2铸铁坩埚的准备 3.2.1铸铁坩埚在使用前必须检查有无明显的砂眼、气孔、裂痕等缺陷, 如有及时调换。 3.2.2用铸铁刷去坩埚内壁粘附的铁砂及其它杂质,并扫除干净。 3.3刷涂料 3.3.1将检查清理后的坩埚吊装入燃油炉内,将温度调节仪设在 1500C~2000C,通电,启动风机,将炉内可能有的可燃气体清理干净, 点燃燃烧机,将火焰及风门调到最佳状态。 3.3.2调配涂料:按说明将专用涂料按比例调好。 3.3.3当坩埚温度达到1500~2000C时,用涂料刷子将坩埚涂料均匀地刷 在坩埚内壁,待涂料完全干燥后,再进行涂刷,直到涂刷厚度为 0.3~0.5mm,关闭燃烧器,冷却至室温。 4.熔铝 4.1将温度数显仪上、下限温度分别设为9000C、8000C. 4.2点燃燃烧机,加热,观察坩埚加热发暗红色后,将预热的铝块(上 次浇铝留下的浇口,其加入量不应大于15%)加入,同时将铝锭放入炉 边预热,除去油渍和水气,合上坩埚保温盖。 4.3当铝块和浇口熔化后放入已预热的铝锭,合上坩埚保温盖,继续加 热,当温度仪达到9000C,跳闸,之后温度仪显示温度逐步降低,当降 到8000C时,燃烧器自动打火,继续加热,如此循环,用热电偶温度计 测量坩埚内铝液温度,当铝液温度达到铸造温度时,调整温度数显仪上 下限温度设定,上限温度应比铸造温度高500C,上下限温差1000C. 4.4坩埚连续工作时,铝液高度应不低于坩埚高度的1/3. 4.5当铝块熔化后应将预热后的铝锭陆续推入坩埚内,动作应缓慢,切
三、离心铸铝和压力铸铝的优缺点及其常见的缺陷和防止措施
1.离心铸铝优缺点 离心铸铝所得到的铸件,金属组织比较紧密,质量比较好,所用设备
不太复杂,操作技术比较简单,与压力铸铝相比较杂散损耗比较小,不 过其生产率不高,劳动条件较差,劳动强度较高。 2.压力铸铝优缺点
压力铸铝时,铝水压射到转子槽和型腔中的速度极高,其充填速度 可达10~25m/s。压铸时,不象离心铸铝那样铝水有一段流动时间,而是 瞬间完成的,因此铁心和模具均可不必预热。铁心和模具不预热,这就 大大减化了操作工艺,改善了劳动条件。此外由于没有离心铸铝那样复 杂的凝固补缩过程,铸铝转子质量稳定,一次合格率达99%以上。 3.压力铸铝的质量,目前存在以下一些问题: (1)由于压力很大,铝水充满型腔的速度很高,原来在型腔中得空气 难以排尽,会在铸件中产生气孔。 (2)由于浇口处冷却很快,实际上不能通过它补缩铸件,所以,铸件 较厚的部分(端环)易产生缩孔。 (3)转子铁心不预热,槽壁无氧化层绝缘,而且,由于压力很大,铝 水紧贴槽壁,甚至进入硅钢片间,增加导条间的泄露电流,使转子附加 损耗大为增加。
AL99.5
Fe
杂质不大于
Si
Fe+Si
Cu
99.5 0.8
0.25
0.95 0.015
杂质总和 1.0
解决转子端环、笼条及风叶裂纹现象,应适当增减铝液中的硅铁含 量,确保铁硅比不大于2.5:1. 1.3涂料:专用铸铁坩埚涂料。 1.4清渣去气剂:0号无公害复盖清渣剂。 1.5柴油。 2.熔铝的设备及工具: 2.1固定式铸铁坩埚燃油炉。 2.2百得燃烧器(BT14). 2.3XMT系列数显温度调节仪。 2.4热电偶温度计(毫伏表的精度等级不低于4级,测温区间 0~10000C). 2.5清渣掏勾,捞铝渣用铁筛。 2.6铝勺、铁刷、涂料刷子。 3.工艺准备
7 浇不足
8
抛空
9
冷隔
转子冲片个别槽孔漏冲; 铝条中有气孔; 浇注时中途停顿; 铁心温度太低。
离心机转速太高,离心力太大; 转子槽孔过小,使铝水浇不足;
转子外圆斜线不直,槽不齐。
铝水含铁硅等杂质多; 铝水铁硅比小; 铝水温度过高,晶粒变粗; 风叶、平衡柱和端环连接处圆脚小
内浇口截面过小,补缩不足; 上模温度低,内浇口先凝固; 分流器过高。
工作原理是将融化好的金属铝液注入旋转着的铝模中,使之在离心 力的作用下充满型腔,并凝固。其特点有: (1)离心力对铸件的成型和金属结晶过程有重要影响,它有助于金属 液中的气体和非金属杂物(比金属轻)的排出。更重要的是影响到金属 结晶过程,起到加强补缩和结晶细化的作用。 (2)转子铁心必须预热。铁心加热后,在槽型断面上得到氧化,有利 于降低电机的杂散损耗。 (3)转子离心铸铝用的设备比较简单。但在浇铸过程中有不少手工操 作,劳动强度较大。
压力铸铝时,融铝、清化过程和离心铸铝相同。由于压铸时压力 大,铝水的流动性不是很大问题,铝水温度可以低一些,浇注温度可以 控制在650∽720°C。比压大时铝水流动性不是问题,浇注温度可低 些。,每次加入料缸里的铝水必须严格控制,加料过少则铸不满,过多 则可能飞出伤人。压力铸铝时应注意保养设备,按工艺守则规定对压铸 机进行润滑处理,对料缸进行涂料。 4.离心铸铝常见的缺陷及防止措施序号 缺陷名称产生原因防止措施
转子铁心叠压过紧,铸铝后有过大的 压力加在铝条上,将铝条拉断铸铝后 脱模中,铝水未凝固好,铝条由于脱 模敲打而断裂。
控制叠压压力小于3Mpa 铸铝后等铝水完全凝固后再 脱模。
1
断条 转子槽内预先有夹杂物;
浇注前清理槽孔;
2
细条
端环
3
裂纹 上端环
4
裂纹
5
气孔
下端环
6
缩孔
解决转子端环、笼条及风叶裂纹现象,应适当增减铝液中的硅铁含 量,确保铁硅比不大于2.5:1。 1.3 涂料:专用铸铁坩埚涂料。 1.4 清渣去气剂:0号无公害复盖清渣剂。
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