鑄造設備及其自動化-11

2014.6鑄造設備及其自動化-10宋延沛教授第一節(jié)濕型砂制制備系統(tǒng)統(tǒng)一、濕型砂處處理系統(tǒng)統(tǒng)和工藝藝特點第七章型砂處理理系統(tǒng)及及其自動動化粘土濕型型砂處理理系統(tǒng)包包括舊砂砂處理(破碎、磁磁選、篩篩分、烘烘干、冷冷卻、再再生)、儲存和和輸送系系統(tǒng)；新新砂處理理(烘干、過過篩)、儲存和和輸送系系統(tǒng)；附附加物儲儲存和輸輸送系統(tǒng)統(tǒng)；以及及型砂混混制和輸輸送系統(tǒng)統(tǒng)；型砂砂質量在在線檢測測和控制制系統(tǒng)；；下面我我們來了了解粘土土砂處理理系統(tǒng)的的組成和工工藝流程程。在型（芯芯）砂中中，最為為常用的的是粘土土濕型砂砂(也稱潮模模砂)。濕型砂砂--由硅砂、、膨潤土土、水和和一些附附加物按按一定比比例制備備而成的的塑性混混和物。。目前用于于生產的的濕型砂砂中回用用砂占90％左右，，雖然這這些回用用砂經(jīng)過過反復制制備已具具有一定定性能，，但是它它在每次次造型、、澆注、、冷卻、、落砂和和處理過過程中還還會產生生成分，，水分和和溫度等等許多變變化。更更何況由由于生產產的鑄件件不同，，砂箱中中的砂鐵鐵比也因因而變化化，又將將引起回用砂成成分，水水分和溫溫度變化化的波動動。濕型型砂的成成分和混混制特點點，以及及眾多工工藝和生生產因素素的影響響，就決決定了濕濕型砂制制備是一一個混制制難度大大、影響響因素多多、難于于檢測和和調節(jié)的的生產過過程。1、濕型砂砂制備的的要求優(yōu)質的原原材料，，科學的的型砂配配方，良良好而完完備的砂砂處理系系統(tǒng)，合合理的混混砂工藝藝，必要要的檢測測和調節(jié)節(jié)手段。。2．濕型砂砂制備的的新進展展（1）混砂原原理早期的混混砂設備備由碾輪輪式混砂砂機所壟壟斷，19世紀60年代出現(xiàn)現(xiàn)了轉子子混砂機機，打破破了這一一狀況。?；焐皶r要要求混砂砂工具對對機盆內內的物料料施以機機械力；；使物料料在機械械力的作作用下運運動。機械力應應適當，，過強將將會引起起物料發(fā)發(fā)熱，使使混砂功功率消耗耗增加；；物料必必須迅速速、充分分和蓬松松地在水水平方向向和垂直直方向反反復運動動，使物物料間快快速地滑滑動、滾滾動和穿穿插，頻頻繁地接接觸、碰碰撞和摩摩擦，將將物料混混合均勻勻，使膨膨潤土充充分吸收收水分，，并在所所有砂粒粒表面均均勻地包包覆上粘粘土膜。。（2）型砂調調勻和緊緊實率測測定含水量是是最需要要調節(jié)的的型砂成成分，型型砂的干干濕程度度適宜、、具有較較好綜合合性能時時的含水水量稱為為調勻水水。緊實率是是制備濕濕型砂，，使其綜綜合性能能指標達達到較佳佳時應該該控制的的最終目目標值；；而加水水量則是是為達到到這一目目標值的的調節(jié)手手段。緊緊實率對對型砂中中的水分分特別敏敏感，一一般情況況下，加加水量每每增減0.1%%，緊實率率將變化化3％~5%。因此在在混砂時時，用測測定緊實實率的方方法調節(jié)節(jié)加水量量，是一一種科學學、方便便、快捷捷的控制制手段。。（3）加料順順序加料后立立即快速速而均勻勻地加入入所需水水量的大大部分，，混合一一段時間間使砂粒粒充分潤潤濕，然然后再加加入膨潤潤土、煤煤粉等粉粉狀物料料。砂處理系系統(tǒng)設計計的出發(fā)發(fā)點和依依據(jù)是造造型工序序。使型砂砂產生變變化的是是澆注、、冷卻和和落砂工工序，從從而決定定了回用用砂處理理工序最最多，處處理過程程最復雜雜，型砂砂混制則則是本系系統(tǒng)的核核心工序序。砂鐵比一一般指砂砂型中型型砂與澆澆入金屬屬的質量量比，型型砂質量量表示砂砂型承受受熱負荷荷時的蓄蓄熱能力力，金屬屬質量則則表明傳傳遞給型型砂的二、混砂砂機熱量。當當在一條條造型生生產線上上生產多多種鑄件件時，砂砂鐵比將將因鑄件件生產計計劃的安安排而改改變，因因此回用用砂在成成分、水水分和溫溫度方面面的變化化也將產產生波動。碾輪混砂砂機工作作原理自1911年發(fā)明碾碾輪混砂砂機以來來，至今今已有100余年歷史史，其間間經(jīng)過幾幾次改型型和改進進，但是是其混砂砂工具仍仍是碾輪輪與刮板板。2)碾輪混砂砂機的改改進碾輪的結結構和運運動決定定了碾輪輪混砂機機的混砂砂質量好好，但是是許多妨妨礙提高高混砂效效率的問問題也是是由于碾碾輪引起起的。1、碾輪混混砂機突出的改改進是采采用碾輪輪彈簧加加壓裝置。彈簧加減減壓裝置置有下述述優(yōu)點：：①彈簧加減減壓裝置置可以在在保持一一定碾壓壓力的條條件下，，減輕碾碾輪自重，從而而可以適適當增加加碾輪寬寬度，擴擴大碾壓壓面積；；也可以以提高主主軸轉速速，加快快混砂過過程。②碾壓力隨隨砂層厚厚度自動動變化，，加料量量多或型型砂強度度增加，，則碾壓壓力增加加；當加加料量少少或在卸卸砂時，，碾壓力力也隨之之降低。。這不僅僅符合混混砂要求求，而且且可以減減少功率率消耗和和刮板磨磨損。3）混砂機機的變革革①雙盤碾輪輪式連續(xù)續(xù)混砂機受碾輪前前砂層高高度的限限制，要要提高碾碾輪混砂砂機的產產量，就就只能增增加盤徑徑，但最最大盤徑徑不宜超超過3m，否則將將給運輸輸帶來困困難。雙雙盤碾輪輪式連續(xù)續(xù)混砂機機就是在在單盤間間歇式碾碾輪混砂砂機不能能滿足生生產需要要的情況況下產生生的。②擺輪混砂機擺輪混砂砂機國外外稱為快快速碾輪輪混砂機機，它是是針對碾碾輪混砂砂機存在在的一些些問題而而改進設設計的。。③碾輪轉轉子混砂機碾輪轉子子混砂機機是既保保留碾輪輪對型砂砂的碾壓壓作用，，又增設設混砂轉轉子以較較高的速速度沖擊擊和攪拌拌型砂，，兼有碾碾輪混砂砂機和轉轉子混砂砂機的特特點。2、轉子混混砂機高速轉子子混砂機高速轉子子混砂機機以德國國Eirich公司的強強力逆流流混砂機機為代表表。這種混砂砂機一次次加料量量多，混混合速度度快，故故生產率率高；但但底盤傳傳動及卸卸砂門機機構比較較復雜，，高速轉轉子也需需要較大大的混砂砂功率。。1）轉子混混砂機的的分類2）S14系列新型型轉子混砂機S14系列新型型轉子混混砂機是是我國自自行研制制和開發(fā)發(fā)的新型型混砂機機，它的的工作原原理具有有以下特特點：4）碾輪混混砂機結構低速轉動動的刮板板推動物物料在盆盆內形成成峰谷起起伏的環(huán)環(huán)流，為為轉子供供料；軸線固定定的中速速葉片式式轉子與與刮板同同時轉動動，形成成順流混混砂；刮刮板與葉葉片均與與水平成成一定傾傾角，適適于在料料層中運運動；上拋葉片片與下壓壓葉片結結合，促促進物料料在垂直直方向的的循環(huán)；；葉片對物物料施以以沖擊力力，又在在與刮板板交錯時時對物料料施以剪剪切力，，兼用這這兩種機機械力制制備濕型型砂。3）轉子混混砂機的的特點（（與碾輪輪混砂機機比較））②轉子混砂砂工具只只要設計計合理，，就可以以完全埋埋在料層層中工作作，將能能量全部部傳給物物料。①碾輪混混砂機的的碾輪對對物料施施以碾壓壓力，轉轉子混砂砂機的混混砂工具具對物料料施以沖沖擊力、、剪切力力和離心心力，使使物料處處于激烈烈運動狀狀態(tài)。③高速轉子子的轉速速為600r／min左右,使受到?jīng)_沖擊的物物料快速速運動，，混合速速度快，，混勻效效果好。。④轉子子混砂工工具一直直使物料料處于松松散的運運動狀態(tài)態(tài)，這既既有利于于物料間間穿插、、碰撞和和摩擦，，也減輕輕混砂工工具的運運動阻力力。⑤當需需要提高高混砂機機產量時時，轉子子混砂機機既可增增加盤徑徑，又能能提高料料層厚度度。因此此轉子混混砂機用用較少的的盤徑尺尺寸，能能滿足較較多的產產量要求求，可以以大大簡簡化系列列設計，，減輕制制造工作作量。⑥轉子子混砂機機結構簡簡單，便便于維修修。三、松砂砂機混好的型型砂，尤尤其是碾碾輪混砂砂機制備備的型砂砂，要用用松砂機機給以松松散，破破碎其中中的餅塊塊，提高高型砂的的流動性性和可塑塑性，以以利于型型砂緊實實。松砂砂機的種種類很多多，在砂砂處理系系統(tǒng)使用用比較普普遍的是是雙輪松砂機。。四、磁分離離設備因為舊砂砂一般占占型砂成成分的80%以上，它它的質量量將直接接影響型型砂性能能，落砂砂后的舊舊砂中含含有斷裂裂的澆冒冒口、鐵鐵釘、鐵鐵豆、飛飛邊毛刺、、芯骨等等鐵磁性性物質，，在舊砂砂處理過過程，要要將這些些鐵磁性性雜質去去除，以以保證型型砂質量量并防止止砂處理理設備、、造型設設備、模模樣和芯芯盒受到到損壞。。舊砂在在處理過過程中最最好經(jīng)過過2~3次磁分離離。按磁源分分磁分離設設備分為為電磁和永永磁兩種種。1、永磁分分離滾筒2、永磁帶輪3、帶式永永磁分離機五、破碎碎設備片擊式破破碎機有有單轉子子和雙轉轉子兩種種，單轉轉子片擊擊式破碎碎機只有有一個轉轉子，而而雙轉子子片擊式式破碎機機有兩個個相對旋旋轉的轉子。片擊式破破碎機具具有破碎碎能力強強、工作作平穩(wěn)、、適應性性強和結結構緊湊湊等特點點，用于鑄造造車間落落砂后舊舊砂的破破碎。六、破碎碎設備在砂處理理系統(tǒng)中中，舊砂砂過篩的的主要目目的是篩篩除其中中的碎芯芯塊、砂團及其其他非金金屬夾雜雜物，過過篩也使使舊砂更更為松散散，成分分、水分分和砂溫溫更加均均勻，同同時通過過除塵系系統(tǒng)還可可排除砂砂中的部部分粉塵塵。鑄造車間間常用的的篩砂機機有擺動動篩、滾滾筒篩和和振動篩篩。1、滾筒篩優(yōu)點：工工作平穩(wěn)穩(wěn)，使用用可靠，，無振動動，噪聲聲小，當當需要將將篩砂機機安裝在在較高的的平臺上上時更為為合適。。缺點：結結構比較較龐大，，在進料料和出料料間的落落差較高高，有時時會給砂砂處理系系統(tǒng)的布布置帶來來一定困困難。滾筒破碎篩兼有破碎碎砂塊和和過篩的的雙重作作用。2、振動篩篩砂處理系系統(tǒng)中常常用的振振動篩有有兩種，，即單軸軸慣性振振動篩和和振動電機機篩。七、冷卻卻設備1、回用砂砂冷卻要要求和冷冷卻方法法回用砂的的升溫現(xiàn)現(xiàn)象在砂砂鐵比小小，生產產厚壁鑄鑄件，造造型線生生產率高高，型砂砂周轉快快的情況況下尤為為嚴重。。熱的回回用砂必必須經(jīng)過過冷卻降降溫，使使進入混混砂機中中的回用用砂溫度度在49℃以下，最最好低于于38℃，否則會會造成型砂中水水分蒸發(fā)發(fā)，料斗斗掛料和和起模困困難，熱熱砂中的的水蒸汽汽凝結在在砂芯和和冷鐵上上，使鑄鑄件產生生氣孔的的傾向增增加；型型砂強度度降低，，導致鑄鑄件產生生沖砂、、砂眼等等缺陷。2、冷卻設備1）冷卻卻提升機機冷卻回用用砂有三三種方法法：1）加大混混砂量，，即提高高砂處理理系統(tǒng)的的砂鐵比比，將混混制型砂砂的一部部分送去去造型，，將另一一部分與與落砂后后的熱砂砂混合在在一起，，使砂溫溫降低；；2）是在砂砂處理系系統(tǒng)中設設置冷卻卻設備；；3）使用帶有有真空混混砂機的的砂處理理系統(tǒng)。。利用水水分在真真空條件件下更容容易蒸發(fā)發(fā)的原理理，使型型砂在混混制的同同時降溫溫。冷卻提升兼有提升升和冷卻卻回用砂砂的雙重重作用。。2）冷卻滾滾筒冷卻滾筒筒有兩種種，一種種是專門門用于冷冷卻舊砂砂的滾筒式冷冷卻機，另一種種則是兼兼有落砂砂功能的的冷卻滾滾筒。3）雙盤攪拌拌冷卻機八、新砂砂烘干設設備新砂烘干干常用的的方法是是利用250℃℃左右的熱熱空氣與與濕砂充充分接觸觸，使其其中的水水分汽化化，并由由氣體不不斷將蒸蒸發(fā)的水水氣帶走走，達到到濕砂烘烘干的目目的。新新砂烘干干設備主主要有：：三滾筒筒烘爐、、振動沸沸騰烘干干裝置、、熱氣流流烘干裝裝置等。。1、三滾筒筒烘爐三滾筒烘烘爐主要要由燃燒燒爐和烘烘干滾筒筒組成，，烘干滾滾筒由三三個有一一定錐度度的大小小不同的的滾筒套套裝組成成，如圖7-29所示。2、振動沸沸騰烘干干裝置氣體通過過固體顆顆粒流動動，使固固體顆粒粒呈現(xiàn)類類似于流流體狀態(tài)態(tài)，稱為為流態(tài)化。在鑄造造生產中中利用流流態(tài)化方方法實現(xiàn)現(xiàn)新砂烘烘干、熱熱砂冷卻卻和熱法法再生工工作。振動沸騰騰裝置由氣體沸沸騰和振振動沸騰騰實現(xiàn)物物料的流流態(tài)化。。如果氣體體沸騰采采用冷風風，可將將熱物料料冷卻；；如用熱熱風，可可使物料料烘干。。3.熱氣流烘干裝置置高壓離心心鼓風機機設在系系統(tǒng)的末末端，因因此整個個系統(tǒng)在在負壓狀狀態(tài)下工工作。喉管的作用是是將物料料與氣體體很好地地混合、、懸浮并并使物料料加速。。旋風分離器是最常用用的一種種氣流與與物料分分離裝置置。鎖氣器安裝在分分離器或或除塵器器的排料料口處，，它是一一個特殊殊的閥門門。平時時和卸料料時均能能起密封封作用。。如將喉管管的進風風口接熱熱風爐，，或在進進風口處處安裝燃燃油或燃燃氣噴嘴嘴，則吸吸入的熱熱氣流可可以對濕濕砂進行行烘干，，使烘干和吸送同同時進行行。復習思考考題P2811、3、6、8熱舊砂砂團回用料斗(排放舊砂)磁選料斗(磁性物質)破碎磁選過篩料斗(磁性物質)料斗(雜物)冷卻冷舊砂混砂松砂造型綜合料斗新砂(定量)綜合料斗膨潤土煤粉等附加物(定量)(定量)水分在線檢測(定量)回砂帶式輸送機(不合格型砂排放)除塵合箱、澆注落砂圖7-3粘土濕型砂處理工藝流程示意圖與碾輪混混砂機比比較，擺擺輪混砂砂機的設設計特點點是：（1）擺輪水水平安裝裝，利用用離心慣慣性力碾碾壓物料料，因此此擺輪質質量輕，，主軸轉轉速可以以提高。。（2）采用傾傾斜刮板板，使刮刮板鏟砂砂阻力減減小，而而且可以以形成物物料流，，從而更更加強了了物料的的混合和和相互摩摩擦。圖7-10帶有鼓風系統(tǒng)的擺輪式混砂機示意圖圖7-15碾輪轉子子式混砂砂機結構構圖1—內刮板2—曲柄3—彈簧加壓壓機構4—碾輪5—十字頭6—刮板臂7—外刮板8—壁刮板9—混砂轉子子10—卸砂門11—圍圈12—加水機構構13—混砂轉子子驅動機機構14—減速器15—彈性聯(lián)軸軸器16—主軸電動動機17—電機座圖7-14S13系列碾輪輪轉子式式混砂機機圖7-11逆流式轉轉子混砂砂機1—混砂器電電動機2—立柱3—刮板混砂砂器4—底盤大齒齒圈5—卸砂門6—混砂轉子子7—底盤轉動動電動機機8—圍圈9—混砂轉子子電動機機9876234511478654圖7-13行星轉子子混砂機機a)S16混砂機結結構原理理圖b)法迪爾克克變頻混混砂機照照片1—底盤2—卸砂門3—轉子4—轉臂5—轉子驅動動電動機機6—壁刮板7—底刮板8—轉臂驅動動電動機機a)b)工作時，，由給料料機或其其他工藝藝設備均均勻地向向分離滾滾筒供應應回用砂砂，使砂砂層厚度度保持在在45~75mm間，最大大可達100mm。永磁帶輪輪作為帶帶式輸送送機的傳傳動滾筒筒，在轉轉卸回用用砂的同同時進行行磁分離離工作。。應按帶帶式輸送送機的形形式和規(guī)規(guī)格選用用永磁帶帶輪，帶帶式輸送送機的帶帶速小于于1m/s，砂層厚厚度為100mm左右時，，分離效效果最好好。圖7-21單轉子片片擊式破破碎機1—機座2—電動機3—抽風口4—進料口5—錘頭21345圖7-22雙轉子片片擊式破破碎機1—機座2—電動機3—進料口4—錘頭1234圖7-25振動電機篩AABBA-A視圖圖7-27滾筒式冷卻機1—驅動裝置2—支座3—進砂溜管4—滾筒21BB向3A向A4回用砂在在盤上的的停留時時間是影影響冷卻卻效果的的因素之之一，這這由加料料量和卸卸料量間間的關系系決定。。卸砂門門靠杠桿桿和重錘錘的作用用使它處處于常閉閉狀態(tài)，，當?shù)妆P盤上砂量量增加，，對卸砂砂