四級隔爆電機軸套及其鑄造方法
【專利摘要】本發明公開一種四級隔爆電機軸套及其鑄造方法，該軸套包括軸套本體，所述軸套本體中間鑲嵌鋁黃銅環，該鑄造方法為：S1、制作軸套的砂模型腔，并將鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內；S2、采用反雨淋式澆口方式從所述砂模型腔的底部向砂模型腔內澆注鐵水，所述鐵水的澆注溫度為1380℃；S3、澆注后，自然冷卻成型并精加工。采用上述技術方案，本發明的軸套零件完全能達到四級隔爆電機的標準。
【專利說明】
四級隔爆電機軸套及其鑄造方法
技術領域
[0001]本發明屬于電機制造領域，涉及隔爆電機的制造，尤其涉及四級隔爆電機軸套及其鑄造方法。
【背景技術】
[0002]隔爆型電機被廣泛應用在石油、化工、煤礦、油氣輸送等易燃易爆場所。隔爆型電機是通過隔爆外殼來實現防爆目的的。隔爆外殼是電氣設備的一種防爆型式，其外殼能夠承受通過外殼任何接合面或結構間隙滲透到內部的可燃性混合物在內部爆炸而不損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性環境的點燃。根據隔爆型電機的防爆原理，組成隔爆外殼的各個零部件的強度、剛度及隔爆接合面的寬度、表面粗糙度、間隙成為保證隔爆型電機的防爆性能的至關重要的因素。
[0003]由于隔爆電機使用范圍廣，市場前景較好。2006年起，
【申請人】結合國內外先進技術及自身數十年來穩定的高壓三相異步電機的設計制造經驗，先后研發出代表國內先進水平YBJC系列高壓隔爆型三相異步電機，規格從中心高355到560的十余種型號。在此后不久就相繼取得了國家隔爆電氣產品質量和制造許可證。在2012年6月執行隔爆電機的隔爆等級新標準，電機殼體鑄件的水壓試驗靜壓值由原來的IMPa提高到1.5MPa。
【申請人】技術人員在不改變材料的情況下，通過鑄造工藝改進，使隔爆鑄件的強度進一步提高，最終使
【申請人】順利地換取2012年防爆電機制造新許可證。
[0004]目前根據市場需求，
【申請人】又繼續開發目前防爆等級最高的Exdiic隔爆型電機(俗稱四級隔爆電機)，按國家標準規定，該系列電機的隔爆鑄件的水壓試驗的壓力要達到2MPa，其中較關鍵的是軸套鑄件，電機轉軸與軸套的單邊尺寸間隙僅有0.15_。由于電機的轉速極高，當電機承受負載的擾動，以及零件結構尺寸發生應力變形時，可能發生軸套與軸摩擦而使軸受損，常常會導致電機轉子報廢，同時造成較大的經濟損失，為此我們按四級隔爆要求來開發與之相適應的軸套結構。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種四級隔爆電機軸套，以克服現有存在的不足。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案:
[0007]—種四級隔爆電機軸套，包括軸套本體，其特征在于:所述軸套本體中間鑲嵌鋁黃銅環。
[0008]在本發明的優選實施方式中，所述軸套本體的材料為HT250鑄鐵；所述鋁黃銅環的材質采用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅。
[0009]所述鋁黃銅環通過離心鑄造方式制得。
[0010]另外，本發明還提供了一種四級隔爆電機軸套的鑄造方法，其采用如下步驟:
[0011]S1、制作軸套的砂模型腔，并將鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內；
[0012]S2、采用反雨淋式澆口方式從所述砂模型腔的底部向砂模型腔內澆注鐵水，所述鐵水的饒注溫度為1380°C。
[0013]S3、澆注后，自然冷卻成型并精加工。
[0014]在本發明的優選實施方式中，所述鐵水用HT250鑄鐵熔化；所述鋁黃銅環的材質采用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅。
[0015]所述鋁黃銅環通過離心鑄造方式制得。
[0016]所述鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內之前先200°C烘干。
[0017]采用上述技術方案，本發明的電機軸套經水壓試驗一次就2MPa的耐壓測試，最高時耐壓達到4MPa，該軸套零件完全能達到四級隔爆電機的標準。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明:
[0019]圖1為本發明的軸套的結構示意圖；
[0020]圖2為本發明的澆注工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0021]一、技術方案的選擇
[0022]考慮到四級隔爆電機轉軸與軸套的單邊尺寸間隙僅有0.15_，如果軸和軸套都是鋼鐵材料，一旦軸與軸套高速摩擦，該結合面局部產生的高溫會使二者發生熔合而咬死，導致電機轉子報廢。因此設計人員設想鑄鐵的軸套中間鑲嵌銅環，如果軸和軸套發生局部摩擦，強度較低的銅合金內襯套首先磨損，從而保護轉軸不會因磨損而影響電機正常運行。針對上述情況，解決的方法有以下二種。
[0023]其一，采選用鑄鐵軸套加工完后，軸孔部位再熱套銅環，但是每個軸套零件必須嚴格控制加工尺寸及精度，熱套的工藝溫度必須控制在一定范圍內，這樣會給軸套零件制造帶來相當大的麻煩，控制不好易出廢品，生產制造的效率不高，再則熱套只能固定軸孔銅環的一端，一旦熱套過盈量不夠會造成耐壓試驗通不過而造成軸套保廢。
[0024]其二，采用銅環鑄接在鑄鐵材質的軸套本體中。鑄接是二種不同或者同種材質的零件通過鑄造的方法將其結合成一個整體零件的鑄造方法，鑄造鑄接軸套是先離心鑄造銅環，利用離心機高速旋轉所產生的離心力鑄造出致密的銅合金環鑄件，加工后經預熱到200°C左右放入軸套鑄造的砂型中，蓋箱后進行鑄鐵合金澆注成形的。因此中間的銅環是被本體軸套的鑄鐵材料通過合金熔合的方式成為整體，銅環和本體間沒有間隙，水壓試驗時不會因間隙造成泄漏。
[0025]通過以上二種軸套鑄造方法的優劣比較，發明人確定采用鑄接的方式來制造四級隔爆電機軸套，最大程度滿足相關的技術要求。
[0026]二、技術方案試驗
[0027]離心鑄造銅環，發明人首先考慮采用鑄造錫青銅，牌號為ZCuSn5Pb5Zn5 (化學成分為:錫:5%左右；梓:5%左右；鉛:5%左右，余量為銅)。該種合金材料的特點是:耐磨、耐腐蝕，鑄造性能尚可。軸套的本體材料為HT250，該種鑄鐵材料為高強度孕育鑄鐵。由于有較高的強度，完全能適應防爆技術條件的要求。
[0028]首次試驗時，鑄造方法上采用的是八字形澆口，鐵水的澆注溫度定在1430°C從分型面引入，為防止銅環有銹蝕和水汽遇到高溫鐵水發生爆炸，在造型前必須經200°C烘干再放置到砂模型腔內。經過澆注、冷卻、落砂的軸套鑄件發現出現了中心的銅環有半個被澆入的鐵水熔化而不能使用。發明人分析了出現問題的原因，找到了問題癥結:主要是ZCuSn5Pb5Zn5的固相線溫度在853°C、液相線在1009°C左右，鐵水的澆注溫度約1430°C，澆口正對銅環，造成銅環局部熔化。
[0029]在第二次試驗時，將鐵水的澆注溫度降低到1380°C，澆注系統也作了改動，改為由砂型底部用反雨淋式澆口澆注(如圖2所示箭頭)，目的是將鐵水分散流入型腔10，減少高溫鐵水對銅環20局部的沖刷，使其不會發生熔化。經過方法改進后鑄出來的軸套基本成形，沒有再發生鑄接銅環被熔化的現象。在此后金加工中鑄鐵部位沒有發現鑄造缺陷，但是發現軸孔銅環部位時常有許多細小的空洞，通過顯微觀察確定細小空洞是銅環在離心鑄造時形成的，結合ZCuSn5Pb5Zn5的凝固特點為糊狀凝固，它的結晶溫度范圍寬，補縮困難容易產生枝晶偏析和分散的顯微縮孔，不易得到組織致密的鑄件。因此選用鑄造錫青銅作為軸套內襯銅環是不合適的。
[0030]再次試驗時，為達到致密的銅環內襯，考慮選用凝固特點為層狀凝固的鑄造黃銅。由于黃銅合金的結晶溫度范圍窄，金屬補縮較容易，產生分散細小縮孔傾向較小。從鑄造黃銅的鑄造性能、物理性能及機械性能等各項指標統籌考慮，最終選用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅。該合金的固相線溫度在927°C、液相線在971°C，由于固相線溫度較ZCuSn5Pb5Zn5的高74°C，被熔化的可能性減小。在保持原有工藝不變的前提下進行澆注的軸套基本成形，加工后銅合金內襯的表面光滑，沒有任何鑄造缺陷。
[0031]在此后的水壓試驗中一次就通過了 2MPa的耐壓測試，最高時，耐壓的壓力達到4MPa，該軸套零件完全能達到四級隔爆電機的標準。
[0032]因此，如圖1所示，本發明的四級隔爆電機軸套，包括軸套本體100，在軸套本體100中間鑲嵌鋁黃銅環200。其中，軸套本體100的材料為HT250鑄鐵；鋁黃銅環200的材質采用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅，該鋁黃銅環200通過離心鑄造方式制得。
[0033]本發明的四級隔爆電機軸套的鑄造方法如下:
[0034]S1、制作軸套的砂模型腔，并將鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內；鋁黃銅環的材質采用牌號為ZCuZn31Al 2的鋁黃銅并通過離心鑄造方式制得，鋁黃銅在放置到砂模型腔內之前先200°C烘干。
[0035]S2、采用反雨淋式澆口方式從所述砂模型腔的底部向砂模型腔內澆注鐵水，所述鐵水的澆注溫度為1380°C。鐵水是用HT250鑄鐵熔化。
[0036]S3、澆注后，自然冷卻成型并精加工。
[0037]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提出的權利要求的保護范圍內，利用本發明所揭示的技術內容所作出的局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發明的技術特征內容，均仍屬本發明技術特征的范圍內。
【主權項】
1.一種四級隔爆電機軸套，包括軸套本體，其特征在于:所述軸套本體中間鑲嵌鋁黃銅環。2.根據權利要求1所述的四級隔爆電機軸套，其特征在于:所述軸套本體的材料為HT250鑄鐵；所述鋁黃銅環的材質采用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅。3.根據權利要求1或2所述的四級隔爆電機軸套，其特征在于:所述鋁黃銅環通過離心鑄造方式制得。4.一種四級隔爆電機軸套的鑄造方法，其特征在于，采用如下步驟: 51、制作軸套的砂模型腔，并將鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內； 52、采用反雨淋式澆口方式從所述砂模型腔的底部向砂模型腔內澆注鐵水，所述鐵水的澆注溫度為1380°C。 53、澆注后，自然冷卻成型并精加工。5.根據權利要求4所述的四級隔爆電機軸套的鑄造方法，其特征在于:所述鐵水用HT250鑄鐵熔化；所述鋁黃銅環的材質采用牌號為ZCuZn31A12的鋁黃銅。6.根據權利要求所述4或5的四級隔爆電機軸套的鑄造方法，其特征在于:所述鋁黃銅環通過離心鑄造方式制得。7.根據權利要求4或5所述的四級隔爆電機軸套的鑄造方法，其特征在于:所述鋁黃銅環放置到所述砂模型腔內之前先200°C烘干。
【文檔編號】F16C33/08GK105822670SQ201510007275
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月7日
【發明人】王岳元, 錢佳征
【申請人】上海電氣集團上海電機廠有限公司