Розмір шрифту: 

В асинхронных электродвигателях основные детали выполняются литьем: короткозамкнутые роторы, статоры, крышки. Короткозамкнутая обмотка ротора (беличье колесо) состоит из стержней (алюминиевых, либо медных), замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Такую конструкцию получают путем заливки алюминиевого сплава в пазы сердечника ротора, который представляет собой пакет магнитомягкой электротехнической тонколистовой стали. Таким образом, ротор – это композиционная отливка, контактные процессы в которой определяются механическими связями. Эти связи возникают в результате усадки жидкого металла; вполне возможно протекание тех или иных физико-химических процессов а, следовательно, имеется взаимодействие с формированием остаточных напряжений. Эти напряжения могут иметь механический характер за счёт различной пластичности материала и термический характер вследствие различия коэффициента термического сжатия составляющих композицию. Условия эксплуатации электродвигателей должны учитывать также изменения температуры, вибрации. Всё это может создавать зазоры между элементами, что ухудшает электрические и магнитные свойства ротора. В качестве материала для стержней и колец использовали доэвтектический силумин, который плавили на установке ЛНД в тигле из тигельного графита в смеси с огнеупорной глиной, содержащей Al2O3 + TiO2, изготовленный методом пластичного формования. Металлопровод футеровался трубками из графита. Основаниями для выбора сплава АК12 является близость к эвтектике (α+Si), незначительное количество α -твердого раствора кремния в алюминии (1,65% при 557 °С с уменьшением равновесной растворимости до 0,05% при 200 °С). Сплав обладает лучшими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью (420 мм, прутковая проба при 700 °С); малой усадкой (объемная усадка ΔV/V∙100% = 3; линейная усадка 0,8%); низкая склонность к образованию горячих трещин; минимальная плотность (2650 кг/м3); у модифицированного силумина σв = 180 МПа, δ = 6%, что вполне удовлетворяет требованиям эксплуатационной надежности.
В сплаве алюминия для намагничивания (малое значение плотности магнитного потока В = μо (Н+М), где Н – внешнее, М – внутреннее магнитное поле; μо – магнитная постоянная) нежелательны дислокации и остаточные напряжения, которые устраняются термообработкой в конце технологического процесса. Также вредны примеси, образующие газовые, газоусадочные раковины, неметаллические включения, а также собственные мелкодисперсные фазы. Все это затрудняет вращение векторов намагничивания. Поэтому был проведен комплекс мероприятий по обработке расплава перед заливкой.
На степень загрязнения расплава газом и твердыми неметаллическими включениями оказывают влияние примеси, находящиеся в исходных шихтовых материалах. В чушковом силумине может содержаться водород 0,57-1,34 см3/100г; Al2O3 0,027-0,070%. Следовательно, количество неметаллических включений и газов в расплаве складывается из содержания их в шихте и примесей, образующихся в процессе плавки. Поэтому наряду с рафинированием необходимо предусматривать следующие мероприятия:
– плавка в индукционных печах;
– использование покровных флюсов;
– просушивание влажных солей и их надлежащее хранение;
– обеспечение минимального перегрева расплава над линией ликвидус;
– сушка и подогрев раздаточных ковшей и плавильного инструмента;
– при модифицировании расплава солями натрия следует учитывать повышенную газонасыщенность отливок с одновременным ростом пористости.
Применение наноразмерных материалов позволяет получать отливки с однородной межкристаллической структурой в разных сечениях. Нанообъекты имеют физическую поверхность раздела с расплавом, что определяет гетерогенный механизм кристаллизации. Поэтому использование наночастиц с целью управления кристаллизационными процессами, протекающими в литейной форме, а также положительное влияние на содержание газов и неметаллических включений (НВ) изменяет свойства сплава, количество и морфологию НВ, создает благоприятную структуру. При модифицировании силумина АК12 ультрадисперсным модификатором TiCN отливки короткозамкнутой обмотки ротора характеризуются низкой пористостью, однородной структурой, повышенными прочностью и пластичностью.
Также отливки возможно подвергать термообработке по режиму Т2 без риска образования раковин и трещин.