CN109536853B - 一种太阳能自动转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子，具体涉及一种太阳能自动转子，属于零部件材料技术领域。本发明太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢具体为如下质量百分比的组分：C：≤0.07％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.2％，Ni：3‑5％，P:≤0.04％，S:≤0.03％，Cr:15‑17.5％，Nb:0.15‑0.45％，Cu:3‑5％，余量为Fe。本发明太阳能自动转子采用含有上述成分的不锈钢材料制成，其中Cr的成分为15‑17.5％，因此本发明不锈钢为高铬钢，其中铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

Description

一种太阳能自动转子

发明领域

本发明涉及一种转子，具体涉及一种太阳能自动转子，属于零部件材料技术领域。

背景技术

目前很多室外或屋顶太阳能面板是固定不动，只有太阳在升起和正午时可以接受太阳的照射，将太阳能转换成热能，我司在与客户的沟通和客人对产品的用户体验提出要求，希望太阳能面板可以随着太阳的升降自动调节，永远面对太阳吸收热能，这就对产品结构和铸造成型提出了巨大的挑战，但通过我司研发团队对产品多次运用simulation软件分析，确定最佳铸造工艺，选择最佳浇冒口方案，选择最佳加工工艺确保产品在转动过程中低噪音，高强度以及良好的抗腐蚀性能，同时实现自动转化面板。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种太阳能自动转子，该转子在转动过程中具有低噪音，高强度以及良好的抗腐蚀的特点。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种太阳能自动转子，所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢具体为如下质量百分比的组分：C：≤0.07％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.2％，Ni：3-5％，P:≤0.04％，S:≤0.03％，Cr:15-17.5％，Nb:0.15-0.45％，Cu:3-5％，余量为Fe。

本发明太阳能自动转子采用含有上述成分的不锈钢材料制成，其中Cr的成分为15-17.5％，因此本发明不锈钢为高铬钢，其中铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

在本发明太阳能自动转子中，在合金钢中加入Ni，能提高固溶强化作用及淬透性，同时细化铁素体晶粒，在强度相同的情况下，提高钢的塑性和韧性，特别是低温韧性，能强化铁素体并细化和增多珠光体，从而提高合金钢的强度。同时，能够提高钢的疲劳抗力，减小合金钢对缺口的敏感性。

而Nb能细化晶粒和降低钢的过热敏感性和回火脆性，提高强度，但是Nb含量过多会导致不锈钢的脆性和韧性有所下降，因此本发明中Nb的成分控制在上述含量。而Cu能提高不锈钢的强度和韧性，特别是大气腐蚀性，本发明在不锈钢材料中加入一定量的Cu。

在上述一种太阳能自动转子中，所述不锈钢中还包括0.12-0.24％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须。本发明在不锈钢材料组成中加入四脚状氧化锌晶须，四脚状氧化锌晶须同时有承担载荷传递及桥联和脆性增强体的异性材料间的脱粘和产生裂纹现象的双重作用，在其用量较少时，表现出承担载荷传递及桥联作用；超过一定数量后，异性材料间的脱粘和产生裂纹现象产生协同作用显现，反而使其性能下降，因此本发明对氧化锌晶须的加入量有了较强的要求。同时，四脚状氧化锌晶须中的范德华力与金属原子结合，在晶须与基体之间形成有效界面层，起到桥联效应，有利于四脚状氧化锌晶须的增强补韧作用。

作为优选，所述氧化锌晶须的长径比为10-20nm。

本发明的另一个目的在于提供一种上述太阳能自动转子的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温25℃到30℃的环境下将壳模风干；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，所述注射蜡液的温度为53-55℃，时间为20-22s，压力为2.0-2.5MPa。本发明采用上述的注蜡温度、时间和压力，在这样的条件下能够保证蜡液的流动性。如果温度过低，蜡液不易注满蜡模，造成蜡模的残缺；反之蜡液温度过高，又会导致蜡液从胶模缝隙处溢出或从注蜡口溢出，容易形成飞边或烫伤手指。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为20-26℃，室内湿度为≤55％。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，在做壳模前组树后先铺设石墨层。在本发明太阳能自动转子中，Ni含量为3-5％，在浇铸过程中，大气中的氧易与高温铁液进行反应，因此本发明在做壳模前还进行了石墨层铺设处理，由于石墨的熔点高、热膨胀系数小等特殊性能，在型壳高温焙烧时不仅不用担心型壳开裂等问题，反而会增加型壳的透气性。当高温钢水浇注型壳后，由于高温的扩散，导致石墨继续燃烧，从而建立了良好的还原性气氛，阻止了氧气的浸入，真正起到了防氧化的效果。作为优选，所述石墨层的厚度为0.8-1mm。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，第一层沾浆干燥时间为8-10h，第二层沾浆干燥时间为≥8h，第三层沾浆干燥时间为≥12h，第四层沾浆干燥时间为≥14h。本发明对沾浆时间进行限制，是为了保证制备过程中具有充分的沾浆干燥时间，保证模壳充分干燥，提高模壳透气性。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，所述模壳焙烧温度为1000-1100℃。模壳焙烧温度对于本发明有着举足轻重的作用，模壳焙烧的目的是除去型壳中的水分、残余蜡料、盐分等挥发物，使型壳在浇注时具有良好透气性，也使粘结剂、耐火材料等位物质之间进行热物理化学反应，改变物相组成与显微组织，建立高温强度，减少液态合金与型壳的温差，从而提高充型能力。因此，温度过低，达不到上述目的，但温度过高，会导致模壳的脆性断裂。

在上述一种太阳能自动转子的制备方法中，所述浇铸温度为1500-1550℃，浇铸时间为10-20min。适宜的浇铸温度对保证铸件的质量有重要意义。浇铸温度高时流动性好，但过高会使铸件收缩增大，产生缩松缩孔缺陷，而且也容易使铸件产生热裂、气孔等缺陷；浇铸温度过低，又会使金属液流动性变差，产生冷隔、浇不足等缺陷。因此本发明采用上述浇铸温度。浇注速度的大小和充满铸型所用的时间息息相关，浇注速度快，能使合金液更好的充满型壳，使铸件各部分温度均匀，减少金属氧化，有利于铸件同时凝固，但过快会产生飞溅，气孔等缺陷；浇注速度慢，能使铸件各部分温差明显，利于补缩进而避免铸件产生缩松缩孔缺陷，有利于铸件顺序凝固，但也不宜过慢，否则易产生冷隔、浇不足等缺陷。所以控制好浇铸速度是获得高质量的铸件的关键环节。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明太阳能自动转子采用含有上述成分的不锈钢材料制成，其中Cr的成分为15-17.5％，因此本发明不锈钢为高铬钢，其中铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：0.03％，Si：0.8％，Mn：0.9％，Ni：3％，P:0.02％，S:0.01％，Cr:15％，Nb:0.15％，Cu:3％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不锈钢中还包括0.12％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；所述注射蜡液的温度为53℃，时间为20s，压力为2.0MPa，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为20℃，室内湿度为35％；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为0.8mm；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温25℃的环境下将壳模风干；第一层沾浆干燥时间为8h，第二层沾浆干燥时间为9h，第三层沾浆干燥时间为13h，第四层沾浆干燥时间为15h；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；所述模壳焙烧温度为1000℃，所述浇铸温度为1500℃，浇铸时间为10min；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

实施例2

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：0.04％，Si：0.7％，Mn：1.1％，Ni：3.5％，P:0.01％，S:0.02％，Cr:15.5％，Nb:0.25％，Cu:3.5％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不锈钢中还包括0.16％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；所述注射蜡液的温度为53.5℃，时间为2.5s，压力为2.1MPa，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为21℃，室内湿度为35％；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为0.85mm；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温26℃的环境下将壳模风干；第一层沾浆干燥时间为8.5h，第二层沾浆干燥时间为9h，第三层沾浆干燥时间为14h，第四层沾浆干燥时间为17h；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；所述模壳焙烧温度为1020℃，所述浇铸温度为1510℃，浇铸时间为12min；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

实施例3

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：0.02％，Si：0.9％，Mn：1.1％，Ni：4％，P:0.01％，S:0.00％，Cr:16％，Nb:0.29％，Cu:4％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不锈钢中还包括0.18％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；所述注射蜡液的温度为54℃，时间为21s，压力为2.3MPa，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为23℃，室内湿度为25％；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为0.9mm；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温27℃的环境下将壳模风干；第一层沾浆干燥时间为9h，第二层沾浆干燥时间为10h，第三层沾浆干燥时间为14h，第四层沾浆干燥时间为18h；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；所述模壳焙烧温度为1050℃，所述浇铸温度为1525℃，浇铸时间为15min；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

实施例4

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：0.02％，Si：0.09％，Mn：0.05％，Ni：4.5％，P:0.01％，S:0.02％，Cr:16.7％，Nb:0.4％，Cu:4.5％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不锈钢中还包括0.22％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；所述注射蜡液的温度为54.5℃，时间为21.5s，压力为2.4MPa，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为25℃，室内湿度为25％；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为0.95mm；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温29℃的环境下将壳模风干；第一层沾浆干燥时间为9.5h，第二层沾浆干燥时间为12h，第三层沾浆干燥时间为15h，第四层沾浆干燥时间为16h；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；所述模壳焙烧温度为1080℃，所述浇铸温度为1540℃，浇铸时间为18min；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

实施例5

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：0.02％，Si：0.85％，Mn：0.92％，Ni：5％，P:0.02％，S:0.01％，Cr:17.5％，Nb:0.45％，Cu:5％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不锈钢中还包括0.24％氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；所述注射蜡液的温度为55℃，时间为22s，压力为2.5MPa，浇铸蜡液过程中保持室内恒温恒湿，室内温度为26℃，室内湿度为35％；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为1mm；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温30℃的环境下将壳模风干；第一层沾浆干燥时间为10h，第二层沾浆干燥时间为10h，第三层沾浆干燥时间为15h，第四层沾浆干燥时间为17h；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；所述模壳焙烧温度为1100℃，所述浇铸温度为1550℃，浇铸时间为20min；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子。

实施例6

与实施例3的区别仅在于，该实施例中不锈钢的组成中不含有氧化锌晶须，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例7

与实施例3的区别仅在于，该实施例中不锈钢的组成中的氧化锌晶须不是四脚状氧化锌晶须，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例8

与实施例3的区别仅在于，该实施例中太阳能自动转子采用普通不锈钢制备工艺制得，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例9

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中没有铺设石墨层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例10

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中沾浆干燥时间依次分别为7h、7h、10h、12h，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例11

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中的模壳焙烧温度为900℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例12

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中的模壳焙烧温度为1200℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例13

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中的浇铸温度为1400℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

实施例14

与实施例3的区别仅在于，该实施例在制备过程中的浇铸温度为1600℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

对比例1

与实施例3的区别仅在于，该对比例采用市售普通不锈钢制备而成，其他与实施例3相同，此处不再赘述。

将上述实施例1-14及对比例1制得的太阳能自动转子进行性能检测，检测结果如表1所示：

表1：实施例1-14及对比例1制得的太阳能自动转子性能检测结果

从上述结果可以看出，本发明太阳能自动转子采用含有上述成分的不锈钢材料制成，其中Cr的成分为15-17.5％，因此本发明不锈钢为高铬钢，其中铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (4)

1.一种太阳能自动转子，其特征在于，所述太阳能自动转子为不锈钢制成，所述不锈钢的组分如下：C：≤0.07%，Si：≤1.0%，Mn：≤1.2%，Ni：3-5%，P:≤0.04%，S:≤0.03%，Cr:15-17.5%， Nb:0.15-0.45%，Cu:3-5%，余量为Fe及不可避免的杂质；

所述不锈钢中还包括0.12-0.24%氧化锌晶须，所述氧化锌晶须为四脚状氧化锌晶须；

所述太阳能自动转子的制备方法包括如下步骤：

熔融：称取制备太阳能自动转子的原料并熔融成不锈钢水；

压蜡件：将熔融蜡液注射入蜡件模具中，冷却后取出蜡件；注射蜡液的温度为53-55℃，时间为20-22s，压力为2.0-2.5MPa；

组树：将蜡件焊接于蜡棒上；

做壳模：在组树好的蜡件外表沾上微细砂粒浆液、淋砂、再沾浆，重复四次，最后在恒温25-30℃的环境下将壳模风干；

脱蜡：对壳模进行脱蜡处理和焙烧处理；

精密浇铸：将不锈钢水浇铸进壳模内，冷却成型；

震壳：将壳模震碎脱落，得到太阳能自动转子；

在做壳模前组树后先铺设石墨层，所述石墨层的厚度为0.8-1mm。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能自动转子，其特征在于，第一层沾浆干燥时间为8-10h，第二层沾浆干燥时间为≥8h，第三层沾浆干燥时间为≥12h，第四层沾浆干燥时间为≥14h。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能自动转子，其特征在于，所述壳模焙烧温度为1000-1100℃。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能自动转子，其特征在于，所述浇铸温度为1500-1550℃，浇铸时间为10-20min。