一种AlMg3铝合金叶片尖部接闪器低压铸造方法，包括如下步骤：步骤一、模具准备，步骤二、保温坩埚炉、保温坩埚盖和升液管准备，步骤三、制备熔炼液，步骤四、模具及低压铸造机安装，步骤五、低压浇注，步骤六、卸压、延时冷却、开模取件,本发明专利技术铸造出来的AlMg3铝合金铸件，尺寸精度可达到CT4～CT6，表面光洁度可达到Ra1.6μm～Ra3.2μm，仅需加工铸件与叶中接闪器螺纹连接部分，大幅减少机械加工量。
Low pressure casting method for AlMg3 aluminum alloy tip connector
A AlMg3 Aluminum Alloy tip lightning arrester to low pressure casting method, which comprises the following steps: step one, ready to die, step two, insulation, heat preservation crucible furnace crucible lid and lift tube for step three, prepared by melting, step four, mold and low pressure casting machine installation, step five, low pressure casting. Step six, pressure relief, delay cooling, mold components, AlMg3 Aluminum Alloy casting the casting out, size precision can reach CT4 ~ CT6, surface roughness can reach Ra1.6 ~ m ~ Ra3.2 ~ m, with threaded connections for flash only casting and leaves, significantly reduce the amount of mechanical processing.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铸造
，尤其是涉及一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法。
技术介绍
叶片是风电机组的核心部件之一，安装在叶片尖部的接闪器拦截雷电的效率，直接影响叶片避雷系统的稳定性和机组的安全运转性能。随着叶片发电功率越来越大（即叶片越来越长），对尖部接闪器的安全性能要求亦愈来愈高。此外，随着海上风电的发展，海洋环境下盐雾腐蚀问题更为突出，对尖部接闪器的耐腐蚀性能也提出了更高要求。尖部接闪器的形状根据不同型号的叶片翼型进行设计，最厚处与最薄处厚度相差很大，如SR120型叶片的尖部接闪器，最厚处达到35mm，最薄处只有0.5mm。之前的尖部接闪器，选用耐蚀性能良好的Al-Mg系5083铝合金，由于设计的流线型要求，需用大厚板（≥50mm）在数控机床上加工成型，生产周期长、材料利用率低，制造成本超过3000元/件。低压铸造工艺通过从型腔底部引入金属液体，让金属液由下而上充填型腔形成铸件。浇注时压力和速度可以调节，熔液靠层流进行充填，特别是尖部接闪器的外部边缘最薄处的轮廓成型优良；由于没有冒口和浇道，浇口较小，可大幅度降低材料费和加工工时，材料利用率高（达到90%以上）；容易形成方向性凝固，内部缺陷少。AlMg3铝合金室温力学性能高，电导率及耐腐蚀性能优良，同时比重小、韧性高（与ZL303性能比较见表1），切削加工和抛光电镀性能优良，成为尖部接闪器的首选材料。表1 AlMg3与ZL303铝合金性能比较
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有铸造方法造成的力学性能差，合格率低的问题，提供一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法。本专利技术为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法，包括如下步骤：步骤一、模具准备取清理干净的待铸造的尖部接闪器模具，将模具装入加热炉内进行预热，控制加热炉温度为200～250℃，持续保温2～4h后取出，在模具型腔表面均匀的喷涂涂料，涂料涂抹厚度为0.2～0.5mm，涂料凝固后将圆角和热节处的涂料刮去0.05～0.1mm，将模具重新装入加热炉内加热，控制温度220～300℃，持续保温时间≥2h，待用；步骤二、保温坩埚炉、保温坩埚盖和升液管准备取配套使用的保温坩埚炉与保温坩埚盖以及升液管，将三者的内腔清理干净并进行预热，控制预热温度≥200℃，预热完成后在三者的内腔表面涂敷涂料，当涂料涂抹完成后，保温坩埚炉继续预热待用，取升液管装入保温坩埚盖内并进行密封处理，然后将装有升液管的保温坩埚盖充分预热，控制温度≥200℃，待用；步骤三、制备熔炼液取干燥无杂物的AlMg3铝合金锭坯备用，AlMg3铝合金锭坯中AlMg3铝合金成分要求（wt%）满足如下标准：其中Mg：2.5～3.5，Mn：0～0.45，Ti：0～0.20，Al：余量；其中杂质Si≤0.45，Fe≤0.40，Zn≤0.10，Cu≤0.03；将足量的AlMg3铝合金锭坯装入熔炼炉中加热熔化，熔炼温度720℃～750℃，AlMg3合金完全熔化后，调整熔炼炉控制熔炼液的温度为710℃～740℃，取重量为加入的AlMg3铝合金锭坯总重量的0.5～0.7wt%的精炼剂，并对精炼剂进行烘干处理，控制烘干温度≥360℃，烘干时间≥2h，用钟罩将烘干后的精炼剂压至距离熔炼炉底部150～200mm处，控制钟罩作水平运动，直至熔炼液中没有气泡溢出取出钟罩，将熔炼液表面的熔渣捞出；采用旋转除气机往熔炉炉内通入氩气10～15min进行除气，除气完成后将熔炼液静置10～15min，以便于降低熔炼液中的含气量，将处理好的熔炼液注入到步骤二中预热的保温坩埚炉内保温待用；步骤四、模具及低压铸造机安装取步骤二中安装有升液管的保温坩埚盖和步骤三中装有熔炼液的保温坩埚炉，在保温坩埚炉的密封槽内填充石棉绳，石棉绳高于槽面2～3mm，并用6～8股石棉绳围绕升液管的法兰面进行铺平处理，然后将保温坩埚盖装在保温坩埚炉上，取低压铸造机的机架罩设在保温坩埚炉上方，取步骤一预热的模具安装在低压铸造机机架的机台上，模具浇口与升液管连通且模具浇口与升液管中心线重合，并通过升液管法兰面上的石棉绳密封，合模后锁紧模具；步骤五、低压浇注往步骤四中的保温坩埚炉内通入干燥的压缩空气改变保温炉内的压强，将保温坩埚炉内熔炼液通过升液管压入模具浇口中以便于注入模具，控制模具温度≥220℃，浇铸温度720～730℃，通入干燥压缩空气时，首先以2.5～3.5KPa/s的速度，快速将压力增加到10KPa,使熔液沿升液管上升至模具的浇口处，调整加压速度控制压力由10KPa逐渐加大到30KPa，控制时间10～20s，保证熔炼液由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔；当熔炼液充满型腔后，控制通入干燥空气的速度为：0.5～1.5KPa/s以保持保温坩埚炉内最大压力20～30KPa，并在该压力下保压90～180s，使铸件在此压力下结晶凝固；步骤六、卸压、延时冷却、开模取件铸件凝固完毕后，卸除坩埚内液面上的压力，使升液管和浇口中尚未凝固的合金液依靠自重落回保温坩埚中，延时冷却60～90s后，打开模具，取出铸件并清理铸件飞边、毛刺，铸造完成。关于压力变化1、升液阶段：为提高效率，同时保证铝液上升时不会由于速度过快产生飞溅，速度过慢产生模具温度下降快，升液增压速度一般为2.5～3.5KPa/s。2、充型阶段：充型时要保证铝液平稳同时兼顾铸件型腔的排气，一般充型增压速度为0.4～1KPa/s。3、增压阶段：速度一般比充型时的增压速度略高，升压增压速度一般为0.5～1.5KPa/s。4、保压阶段：依据不同的铸件保压时间有所不同。所述的加热炉均采用40KW电阻加热炉。所述的步骤三中熔炼炉为150kg，40KW电阻熔炼炉。所述的步骤一和步骤二中的涂料的成份配比为：氧化锌9～11%，水玻璃6～8%，余量为水。氧化锌：氧化锌的作用不但有保温作用，还能提高涂料的附着力，提高涂料层的排气效果。水玻璃：水玻璃的作用是作为高温粘结剂。所述的步骤二中的保温坩埚容量150kg，40KW，升液管内径70～80mm，壁厚20～25mm。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术铸造出来的AlMg3铝合金铸件，尺寸精度可达到CT4～CT6，表面光洁度可达到Ra1.6μm～Ra3.2μm，仅需加工铸件与叶中接闪器螺纹连接部分，大幅减少机械加工量；并且叶尖接闪器，可根据不同型号风电叶片翼型的变化趋势设计，在叶片制造过程中与叶片本体粘结为一体，工艺简单，安装后和叶片尖部翼型过渡平滑美观，已经在AD87型叶片（长度42.2m）、AD93型叶片（长度45.3m）、SR102型叶片（长度50m）、SR113型叶片（长度55m）、SR116型叶片（长度57m）、SR120型叶片（长度58m）大量应用。具体实施方式一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法，包括如下步骤：步骤一、模具准备取清理干净的待铸造的尖部接闪器模具，将模具装入加热炉内进行预热，控制加热炉温度为200～250℃，持续保温2～4h后取出，在模具型腔表面均匀的喷涂涂料，涂料涂抹厚度为0.2～0.5mm，涂料凝固后将圆角和热节处的涂料刮去0.05～0.1mm，将模具重新装入加热炉内加热，控制温度220～300℃，持续保温时间≥2h，待用；步骤二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、模具准备取清理干净的待铸造的尖部接闪器模具，将模具装入加热炉内进行预热，控制加热炉温度为200～250℃，持续保温2～4h后取出，在模具型腔表面均匀的喷涂涂料，涂料涂抹厚度为0.2～0.5mm，涂料凝固后将圆角和热节处的涂料刮去0.05～0.1mm，将模具重新装入加热炉内加热，控制温度220～300℃，持续保温时间≥2h，待用；步骤二、保温坩埚炉、保温坩埚盖和升液管准备取配套使用的保温坩埚炉与保温坩埚盖以及升液管，将三者的内腔清理干净并进行预热，控制预热温度≥200℃，预热完成后在三者的内腔表面涂敷涂料，当涂料涂抹完成后，保温坩埚炉继续预热待用，取升液管装入保温坩埚盖内并进行密封处理，然后将装有升液管的保温坩埚盖充分预热，控制温度≥200℃，待用；步骤三、制备熔炼液取干燥无杂物的AlMg3铝合金锭坯备用，AlMg3铝合金锭坯中AlMg3铝合金成分要求（wt%）满足如下标准：其中Mg：2.5～3.5，Mn：0～0.45，Ti：0～0.20，Al：余量；其中杂质Si≤0.45，Fe≤0.40，Zn≤0.10，Cu≤0.03；将足量的AlMg3铝合金锭坯装入熔炼炉中加热熔化，熔炼温度720℃～750℃，AlMg3合金完全熔化后，调整熔炼炉控制熔炼液的温度为710℃～740℃，取重量为加入的AlMg3铝合金锭坯总重量的0.5～0.7wt%的精炼剂，并对精炼剂进行烘干处理，控制烘干温度≥360℃，烘干时间≥2h，用钟罩将烘干后的精炼剂压至距离熔炼炉底部150～200mm处，控制钟罩作水平运动，直至熔炼液中没有气泡溢出取出钟罩，将熔炼液表面的熔渣捞出；采用旋转除气机往熔炉炉内通入氩气10～15min进行除气，除气完成后将熔炼液静置10～15min，以便于降低熔炼液中的含气量，将处理好的熔炼液注入到步骤二中预热的保温坩埚炉内保温待用；步骤四、模具及低压铸造机安装取步骤二中安装有升液管的保温坩埚盖和步骤三中装有熔炼液的保温坩埚炉，在保温坩埚炉的密封槽内填充石棉绳，石棉绳高于槽面2～3mm，并用6～8股石棉绳围绕升液管的法兰面进行铺平处理，然后将保温坩埚盖装在保温坩埚炉上，取低压铸造机的机架罩设在保温坩埚炉上方，取步骤一预热的模具安装在低压铸造机机架的机台上，模具浇口与升液管连通且模具浇口与升液管中心线重合，并通过升液管法兰面上的石棉绳密封，合模后锁紧模具；步骤五、低压浇注往步骤四中的保温坩埚炉内通入干燥的压缩空气改变保温炉内的压强，将保温坩埚炉内熔炼液通过升液管压入模具浇口中以便于注入模具，控制模具温度≥220℃，浇铸温度720～730℃，通入干燥压缩空气时，首先以2.5～3.5KPa/s的速度，快速将压力增加到10KPa,使熔液沿升液管上升至模具的浇口处，调整加压速度控制压力由10KPa逐渐加大到30KPa，控制时间10～20s，保证熔炼液由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔；当熔炼液充满型腔后，控制通入干燥空气的速度为：0.5～1.5KPa/s以保持保温坩埚炉内最大压力20～30KPa，并在该压力下保压90～180s，使铸件在此压力下结晶凝固；步骤六、卸压、延时冷却、开模取件铸件凝固完毕后，卸除坩埚内液面上的压力，使升液管和浇口中尚未凝固的合金液依靠自重落回保温坩埚中，延时冷却60～90s后，打开模具，取出铸件并清理铸件飞边、毛刺，铸造完成。...
【技术特征摘要】
1.一种AlMg3铝合金尖部接闪器低压铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、模具准备取清理干净的待铸造的尖部接闪器模具，将模具装入加热炉内进行预热，控制加热炉温度为200～250℃，持续保温2～4h后取出，在模具型腔表面均匀的喷涂涂料，涂料涂抹厚度为0.2～0.5mm，涂料凝固后将圆角和热节处的涂料刮去0.05～0.1mm，将模具重新装入加热炉内加热，控制温度220～300℃，持续保温时间≥2h，待用；步骤二、保温坩埚炉、保温坩埚盖和升液管准备取配套使用的保温坩埚炉与保温坩埚盖以及升液管，将三者的内腔清理干净并进行预热，控制预热温度≥200℃，预热完成后在三者的内腔表面涂敷涂料，当涂料涂抹完成后，保温坩埚炉继续预热待用，取升液管装入保温坩埚盖内并进行密封处理，然后将装有升液管的保温坩埚盖充分预热，控制温度≥200℃，待用；步骤三、制备熔炼液取干燥无杂物的AlMg3铝合金锭坯备用，AlMg3铝合金锭坯中AlMg3铝合金成分要求（wt%）满足如下标准：其中Mg：2.5～3.5，Mn：0～0.45，Ti：0～0.20，Al：余量；其中杂质Si≤0.45，Fe≤0.40，Zn≤0.10，Cu≤0.03；将足量的AlMg3铝合金锭坯装入熔炼炉中加热熔化，熔炼温度720℃～750℃，AlMg3合金完全熔化后，调整熔炼炉控制熔炼液的温度为710℃～740℃，取重量为加入的AlMg3铝合金锭坯总重量的0.5～0.7wt%的精炼剂，并对精炼剂进行烘干处理，控制烘干温度≥360℃，烘干时间≥2h，用钟罩将烘干后的精炼剂压至距离熔炼炉底部150～200mm处，控制钟罩作水平运动，直至熔炼液中没有气泡溢出取出钟罩，将熔炼液表面的熔渣捞出；采用旋转除气机往熔炉炉内通入氩气10～15min进行除气，除气完成后将熔炼液静置10～15min，以便于降低熔炼液中的含气量，将处理好的熔炼液注入到步骤二中预热的保温坩埚炉内保温待用；步骤四、模具及低压铸造机安装取步骤二中安装有升液管的保温坩埚盖和步骤三中装有熔炼液的保温坩埚炉，在保温...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷竹芳，王鹏云，刘国元，孙晓燕，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41
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