铸造设备及其自动化-11

2014.6铸造设备及其自动化-10宋延沛教授第一节湿型砂制制备系统统一、湿型砂处处理系统统和工艺艺特点第七章型砂处理理系统及及其自动动化粘土湿型型砂处理理系统包包括旧砂砂处理(破碎、磁磁选、筛筛分、烘烘干、冷冷却、再再生)、储存和和输送系系统；新新砂处理理(烘干、过过筛)、储存和和输送系系统；附附加物储储存和输输送系统统；以及及型砂混混制和输输送系统统；型砂砂质量在在线检测测和控制制系统；；下面我我们来了了解粘土土砂处理理系统的的组成和工工艺流程程。在型（芯芯）砂中中，最为为常用的的是粘土土湿型砂砂(也称潮模模砂)。湿型砂砂--由硅砂、、膨润土土、水和和一些附附加物按按一定比比例制备备而成的的塑性混混和物。。目前用于于生产的的湿型砂砂中回用用砂占90％左右，，虽然这这些回用用砂经过过反复制制备已具具有一定定性能，，但是它它在每次次造型、、浇注、、冷却、、落砂和和处理过过程中还还会产生生成分，，水分和和温度等等许多变变化。更更何况由由于生产产的铸件件不同，，砂箱中中的砂铁铁比也因因而变化化，又将将引起回用砂成成分，水水分和温温度变化化的波动动。湿型型砂的成成分和混混制特点点，以及及众多工工艺和生生产因素素的影响响，就决决定了湿湿型砂制制备是一一个混制制难度大大、影响响因素多多、难于于检测和和调节的的生产过过程。1、湿型砂砂制备的的要求优质的原原材料，，科学的的型砂配配方，良良好而完完备的砂砂处理系系统，合合理的混混砂工艺艺，必要要的检测测和调节节手段。。2．湿型砂砂制备的的新进展展（1）混砂原原理早期的混混砂设备备由碾轮轮式混砂砂机所垄垄断，19世纪60年代出现现了转子子混砂机机，打破破了这一一状况。。混砂时要要求混砂砂工具对对机盆内内的物料料施以机机械力；；使物料料在机械械力的作作用下运运动。机械力应应适当，，过强将将会引起起物料发发热，使使混砂功功率消耗耗增加；；物料必必须迅速速、充分分和蓬松松地在水水平方向向和垂直直方向反反复运动动，使物物料间快快速地滑滑动、滚滚动和穿穿插，频频繁地接接触、碰碰撞和摩摩擦，将将物料混混合均匀匀，使膨膨润土充充分吸收收水分，，并在所所有砂粒粒表面均均匀地包包覆上粘粘土膜。。（2）型砂调调匀和紧紧实率测测定含水量是是最需要要调节的的型砂成成分，型型砂的干干湿程度度适宜、、具有较较好综合合性能时时的含水水量称为为调匀水水。紧实率是是制备湿湿型砂，，使其综综合性能能指标达达到较佳佳时应该该控制的的最终目目标值；；而加水水量则是是为达到到这一目目标值的的调节手手段。紧紧实率对对型砂中中的水分分特别敏敏感，一一般情况况下，加加水量每每增减0.1%%，紧实率率将变化化3％~5%。因此在在混砂时时，用测测定紧实实率的方方法调节节加水量量，是一一种科学学、方便便、快捷捷的控制制手段。。（3）加料顺顺序加料后立立即快速速而均匀匀地加入入所需水水量的大大部分，，混合一一段时间间使砂粒粒充分润润湿，然然后再加加入膨润润土、煤煤粉等粉粉状物料料。砂处理系系统设计计的出发发点和依依据是造造型工序序。使型砂砂产生变变化的是是浇注、、冷却和和落砂工工序，从从而决定定了回用用砂处理理工序最最多，处处理过程程最复杂杂，型砂砂混制则则是本系系统的核核心工序序。砂铁比一一般指砂砂型中型型砂与浇浇入金属属的质量量比，型型砂质量量表示砂砂型承受受热负荷荷时的蓄蓄热能力力，金属属质量则则表明传传递给型型砂的二、混砂砂机热量。当当在一条条造型生生产线上上生产多多种铸件件时，砂砂铁比将将因铸件件生产计计划的安安排而改改变，因因此回用用砂在成成分、水水分和温温度方面面的变化化也将产产生波动。碾轮混砂砂机工作作原理自1911年发明碾碾轮混砂砂机以来来，至今今已有100余年历史史，其间间经过几几次改型型和改进进，但是是其混砂砂工具仍仍是碾轮轮与刮板板。2)碾轮混砂砂机的改改进碾轮的结结构和运运动决定定了碾轮轮混砂机机的混砂砂质量好好，但是是许多妨妨碍提高高混砂效效率的问问题也是是由于碾碾轮引起起的。1、碾轮混混砂机突出的改改进是采采用碾轮轮弹簧加加压装置。弹簧加减减压装置置有下述述优点：：①弹簧加减减压装置置可以在在保持一一定碾压压力的条条件下，，减轻碾碾轮自重，从而而可以适适当增加加碾轮宽宽度，扩扩大碾压压面积；；也可以以提高主主轴转速速，加快快混砂过过程。②碾压力随随砂层厚厚度自动动变化，，加料量量多或型型砂强度度增加，，则碾压压力增加加；当加加料量少少或在卸卸砂时，，碾压力力也随之之降低。。这不仅仅符合混混砂要求求，而且且可以减减少功率率消耗和和刮板磨磨损。3）混砂机机的变革革①双盘碾轮轮式连续续混砂机受碾轮前前砂层高高度的限限制，要要提高碾碾轮混砂砂机的产产量，就就只能增增加盘径径，但最最大盘径径不宜超超过3m，否则将将给运输输带来困困难。双双盘碾轮轮式连续续混砂机机就是在在单盘间间歇式碾碾轮混砂砂机不能能满足生生产需要要的情况况下产生生的。②摆轮混砂机摆轮混砂砂机国外外称为快快速碾轮轮混砂机机，它是是针对碾碾轮混砂砂机存在在的一些些问题而而改进设设计的。。③碾轮转转子混砂机碾轮转子子混砂机机是既保保留碾轮轮对型砂砂的碾压压作用，，又增设设混砂转转子以较较高的速速度冲击击和搅拌拌型砂，，兼有碾碾轮混砂砂机和转转子混砂砂机的特特点。2、转子混混砂机高速转子子混砂机高速转子子混砂机机以德国国Eirich公司的强强力逆流流混砂机机为代表表。这种混砂砂机一次次加料量量多，混混合速度度快，故故生产率率高；但但底盘传传动及卸卸砂门机机构比较较复杂，，高速转转子也需需要较大大的混砂砂功率。。1）转子混混砂机的的分类2）S14系列新型型转子混砂机S14系列新型型转子混混砂机是是我国自自行研制制和开发发的新型型混砂机机，它的的工作原原理具有有以下特特点：4）碾轮混混砂机结构低速转动动的刮板板推动物物料在盆盆内形成成峰谷起起伏的环环流，为为转子供供料；轴线固定定的中速速叶片式式转子与与刮板同同时转动动，形成成顺流混混砂；刮刮板与叶叶片均与与水平成成一定倾倾角，适适于在料料层中运运动；上抛叶片片与下压压叶片结结合，促促进物料料在垂直直方向的的循环；；叶片对物物料施以以冲击力力，又在在与刮板板交错时时对物料料施以剪剪切力，，兼用这这两种机机械力制制备湿型型砂。3）转子混混砂机的的特点（（与碾轮轮混砂机机比较））②转子混砂砂工具只只要设计计合理，，就可以以完全埋埋在料层层中工作作，将能能量全部部传给物物料。①碾轮混混砂机的的碾轮对对物料施施以碾压压力，转转子混砂砂机的混混砂工具具对物料料施以冲冲击力、、剪切力力和离心心力，使使物料处处于激烈烈运动状状态。③高速转子子的转速速为600r／min左右,使受到冲冲击的物物料快速速运动，，混合速速度快，，混匀效效果好。。④转子子混砂工工具一直直使物料料处于松松散的运运动状态态，这既既有利于于物料间间穿插、、碰撞和和摩擦，，也减轻轻混砂工工具的运运动阻力力。⑤当需需要提高高混砂机机产量时时，转子子混砂机机既可增增加盘径径，又能能提高料料层厚度度。因此此转子混混砂机用用较少的的盘径尺尺寸，能能满足较较多的产产量要求求，可以以大大简简化系列列设计，，减轻制制造工作作量。⑥转子子混砂机机结构简简单，便便于维修修。三、松砂砂机混好的型型砂，尤尤其是碾碾轮混砂砂机制备备的型砂砂，要用用松砂机机给以松松散，破破碎其中中的饼块块，提高高型砂的的流动性性和可塑塑性，以以利于型型砂紧实实。松砂砂机的种种类很多多，在砂砂处理系系统使用用比较普普遍的是是双轮松砂机。。四、磁分离离设备因为旧砂砂一般占占型砂成成分的80%以上，它它的质量量将直接接影响型型砂性能能，落砂砂后的旧旧砂中含含有断裂裂的浇冒冒口、铁铁钉、铁铁豆、飞飞边毛刺、、芯骨等等铁磁性性物质，，在旧砂砂处理过过程，要要将这些些铁磁性性杂质去去除，以以保证型型砂质量量并防止止砂处理理设备、、造型设设备、模模样和芯芯盒受到到损坏。。旧砂在在处理过过程中最最好经过过2~3次磁分离离。按磁源分分磁分离设设备分为为电磁和永永磁两种种。1、永磁分分离滚筒2、永磁带轮3、带式永永磁分离机五、破碎碎设备片击式破破碎机有有单转子子和双转转子两种种，单转转子片击击式破碎碎机只有有一个转转子，而而双转子子片击式式破碎机机有两个个相对旋旋转的转子。片击式破破碎机具具有破碎碎能力强强、工作作平稳、、适应性性强和结结构紧凑凑等特点点，用于铸造造车间落落砂后旧旧砂的破破碎。六、破碎碎设备在砂处理理系统中中，旧砂砂过筛的的主要目目的是筛筛除其中中的碎芯芯块、砂团及其其他非金金属夹杂杂物，过过筛也使使旧砂更更为松散散，成分分、水分分和砂温温更加均均匀，同同时通过过除尘系系统还可可排除砂砂中的部部分粉尘尘。铸造车间间常用的的筛砂机机有摆动动筛、滚滚筒筛和和振动筛筛。1、滚筒筛优点：工工作平稳稳，使用用可靠，，无振动动，噪声声小，当当需要将将筛砂机机安装在在较高的的平台上上时更为为合适。。缺点：结结构比较较庞大，，在进料料和出料料间的落落差较高高，有时时会给砂砂处理系系统的布布置带来来一定困困难。滚筒破碎筛兼有破碎碎砂块和和过筛的的双重作作用。2、振动筛筛砂处理系系统中常常用的振振动筛有有两种，，即单轴轴惯性振振动筛和和振动电机机筛。七、冷却却设备1、回用砂砂冷却要要求和冷冷却方法法回用砂的的升温现现象在砂砂铁比小小，生产产厚壁铸铸件，造造型线生生产率高高，型砂砂周转快快的情况况下尤为为严重。。热的回回用砂必必须经过过冷却降降温，使使进入混混砂机中中的回用用砂温度度在49℃以下，最最好低于于38℃，否则会会造成型砂中水水分蒸发发，料斗斗挂料和和起模困困难，热热砂中的的水蒸汽汽凝结在在砂芯和和冷铁上上，使铸铸件产生生气孔的的倾向增增加；型型砂强度度降低，，导致铸铸件产生生冲砂、、砂眼等等缺陷。2、冷却设备1）冷却却提升机机冷却回用用砂有三三种方法法：1）加大混混砂量，，即提高高砂处理理系统的的砂铁比比，将混混制型砂砂的一部部分送去去造型，，将另一一部分与与落砂后后的热砂砂混合在在一起，，使砂温温降低；；2）是在砂砂处理系系统中设设置冷却却设备；；3）使用带有有真空混混砂机的的砂处理理系统。。利用水水分在真真空条件件下更容容易蒸发发的原理理，使型型砂在混混制的同同时降温温。冷却提升兼有提升升和冷却却回用砂砂的双重重作用。。2）冷却滚滚筒冷却滚筒筒有两种种，一种种是专门门用于冷冷却旧砂砂的滚筒式冷冷却机，另一种种则是兼兼有落砂砂功能的的冷却滚滚筒。3）双盘搅拌拌冷却机八、新砂砂烘干设设备新砂烘干干常用的的方法是是利用250℃℃左右的热热空气与与湿砂充充分接触触，使其其中的水水分汽化化，并由由气体不不断将蒸蒸发的水水气带走走，达到到湿砂烘烘干的目目的。新新砂烘干干设备主主要有：：三滚筒筒烘炉、、振动沸沸腾烘干干装置、、热气流流烘干装装置等。。1、三滚筒筒烘炉三滚筒烘烘炉主要要由燃烧烧炉和烘烘干滚筒筒组成，，烘干滚滚筒由三三个有一一定锥度度的大小小不同的的滚筒套套装组成成，如图7-29所示。2、振动沸沸腾烘干干装置气体通过过固体颗颗粒流动动，使固固体颗粒粒呈现类类似于流流体状态态，称为为流态化。在铸造造生产中中利用流流态化方方法实现现新砂烘烘干、热热砂冷却却和热法法再生工工作。振动沸腾腾装置由气体沸沸腾和振振动沸腾腾实现物物料的流流态化。。如果气体体沸腾采采用冷风风，可将将热物料料冷却；；如用热热风，可可使物料料烘干。。3.热气流烘干装置置高压离心心鼓风机机设在系系统的末末端，因因此整个个系统在在负压状状态下工工作。喉管的作用是是将物料料与气体体很好地地混合、、悬浮并并使物料料加速。。旋风分离器是最常用用的一种种气流与与物料分分离装置置。锁气器安装在分分离器或或除尘器器的排料料口处，，它是一一个特殊殊的阀门门。平时时和卸料料时均能能起密封封作用。。如将喉管管的进风风口接热热风炉，，或在进进风口处处安装燃燃油或燃燃气喷嘴嘴，则吸吸入的热热气流可可以对湿湿砂进行行烘干，，使烘干和吸送同同时进行行。复习思考考题P2811、3、6、8热旧砂砂团回用料斗(排放旧砂)磁选料斗(磁性物质)破碎磁选过筛料斗(磁性物质)料斗(杂物)冷却冷旧砂混砂松砂造型综合料斗新砂(定量)综合料斗膨润土煤粉等附加物(定量)(定量)水分在线检测(定量)回砂带式输送机(不合格型砂排放)除尘合箱、浇注落砂图7-3粘土湿型砂处理工艺流程示意图与碾轮混混砂机比比较，摆摆轮混砂砂机的设设计特点点是：（1）摆轮水水平安装装，利用用离心惯惯性力碾碾压物料料，因此此摆轮质质量轻，，主轴转转速可以以提高。。（2）采用倾倾斜刮板板，使刮刮板铲砂砂阻力减减小，而而且可以以形成物物料流，，从而更更加强了了物料的的混合和和相互摩摩擦。图7-10带有鼓风系统的摆轮式混砂机示意图图7-15碾轮转子子式混砂砂机结构构图1—内刮板2—曲柄3—弹簧加压压机构4—碾轮5—十字头6—刮板臂7—外刮板8—壁刮板9—混砂转子子10—卸砂门11—围圈12—加水机构构13—混砂转子子驱动机机构14—减速器15—弹性联轴轴器16—主轴电动动机17—电机座图7-14S13系列碾轮轮转子式式混砂机机图7-11逆流式转转子混砂砂机1—混砂器电电动机2—立柱3—刮板混砂砂器4—底盘大齿齿圈5—卸砂门6—混砂转子子7—底盘转动动电动机机8—围圈9—混砂转子子电动机机9876234511478654图7-13行星转子子混砂机机a)S16混砂机结结构原理理图b)法迪尔克克变频混混砂机照照片1—底盘2—卸砂门3—转子4—转臂5—转子驱动动电动机机6—壁刮板7—底刮板8—转臂驱动动电动机机a)b)工作时，，由给料料机或其其他工艺艺设备均均匀地向向分离滚滚筒供应应回用砂砂，使砂砂层厚度度保持在在45~75mm间，最大大可达100mm。永磁带轮轮作为带带式输送送机的传传动滚筒筒，在转转卸回用用砂的同同时进行行磁分离离工作。。应按带带式输送送机的形形式和规规格选用用永磁带带轮，带带式输送送机的带带速小于于1m/s，砂层厚厚度为100mm左右时，，分离效效果最好好。图7-21单转子片片击式破破碎机1—机座2—电动机3—抽风口4—进料口5—锤头21345图7-22双转子片片击式破破碎机1—机座2—电动机3—进料口4—锤头1234图7-25振动电机筛AABBA-A视图图7-27滚筒式冷却机1—驱动装置2—支座3—进砂溜管4—滚筒21BB向3A向A4回用砂在在盘上的的停留时时间是影影响冷却却效果的的因素之之一，这这由加料料量和卸卸料量间间的关系系决定。。卸砂门门靠杠杆杆和重锤锤的作用用使它处处于常闭闭状态，，当底盘盘上砂量量增加，，对卸砂砂