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消失模铸造设备的组成
完整的消失模设备由五部分组成,即:泡沫模型制作设备(白区)、消失模铸造工艺设备(黑区)、型砂处理设备、砂箱循环线和环保设备。
(一)、白区设备:白区设备包括制模工艺的两个环节:珠粒预发和成型。
1、珠粒预发机:珠粒预发机的功能是将发泡原料——珠粒按要求加热膨胀到一定的倍率密度,
熟化后注入模具成型。是消失模铸造第一个重要环节,珠粒预发效果达不到工艺要求,就无法获得理想的泡沫型,也难以获得理想的铸件。因此,消失模铸造工艺中,对预发机的选择非常重要。
预发机根据加热方式、加料方式常用的有如下几种:
(1)、连续式预发机;工艺特点是连续式加料,随着珠粒体积的不断膨胀,密度不断减轻上浮,由机桶上部不断溢出。
连续式预发机出料量大,效率高,由于是通过式预发,每个珠粒的膨胀倍率不尽相同,总体称量时密度可以达到工艺要求,但每个珠粒的膨胀倍率相差很大,有的珠粒过发,有的还没有达到要求,存在生熟不均现象,原则上只适用于做包装材料。目前,很少用于消失模铸造。
(2)、间歇式预发机;分批次定量加料,整缸出料,珠粒预发倍率差异小,密度控制的准确,是消失模铸造的专用设备。
间歇式预发机,根据加热方式有油(电)加热和气加热两种,油加热升温慢、降温慢,结构复杂、耗能高,效果又不好,属早期产品,已被淘汰。蒸汽加热根据桶内承受工作压力不同分为:
1. 常压间歇式预发机;桶体开放,蒸汽工作压力不超过0.1Mpa,所以,工作温度低,只适用于EPS珠粒预发,另外,桶内含水量大,珠粒易粘结成团,有煮泡现象,属于初级产品。
2. 正压间歇式预发机,采用特殊给气方式,桶内温度可高达130℃,且含水量适中,即适用于EPS珠粒预发,也适用于共聚物和EPMMA珠粒预发,是消失模铸造中理想的预发泡设备。
正压间歇式预发机有手工操作和自动机之分,厂家可根据年产量和实力自由选择。一台每次投料2000g的正压间歇式预发机可以满足年产5000吨铸件的需要。
我厂自己研制的ZY-2000正压间歇式预发机获国家专利,专利号:ZL 01 2 40852.2是国内性能最好的预发机。
2、 成型机,顾名思义,成型机是泡沫模型成型设备,主要功能是锒装模具和向模具输送蒸汽,使模具型腔内的预发好的珠粒融合粘结成型。成型机的种类很多:
根据模具分型面的方向分:
A、卧式机 B、立式机
根据型板开合驱动装置分:
A、机械式(土机) B、液压机
根据自动化程度分:
A、手工机 B、半自动机 C、自动机
根据工作台面还可以分成若干型号。
国内消失模铸造企业,中小型厂多选用立式手工机器,造价低,易操作,大中型企业多采用立式半自动机和自动机,做大批量精细产品,一定要选自动机,自动机不仅效率高,由于采用高压加料和真空助发,所以可以获得高精度低密度的泡沫型,对后期工艺控制十分有利,但价格较贵。
3、蒸缸:与成型机一样,也属于成型设备,蒸缸结构简单,适用于小批量、手工模具,显著的特点是,可以任意设置活块,复杂模型可以一次整体出型。
白区的辅助设备还有熟化仓,给料枪等,均可以自己制作。
(二)、黑区设备:黑区设备是指将泡沫模型浇注成铸件的过程中,所需要的设备,是消失模铸造的技术核心,包括:
1、涂料制作、涂料刷涂设备
⑴涂料制作设备
A、高速搅拌机 B、涂料研磨机 C、胶体磨
涂料制作设备是依据涂料配方,生产厂家自己制作涂料的设备,厂家自己制作涂料,使用方便,效果好,造价仅是外购商品涂料价格的1/8——1/10。
(2)、 涂料涂刷设备,主要是指低速搅拌机,涂料在低速搅拌下涂挂涂,涂挂性能和流平性能好,即涂料的触变特性。
低速搅拌机常用的有:
A、L型搅拌机 B、螺旋桨搅拌机
2、真空砂箱,放置模型束,加砂和产生负压条件,以利于液态金属在干砂中成型。真空砂箱是消失模铸造工艺中重要的工装设备,由于泡沫型的局限,为满足工艺要求,砂箱有很多种,根据负压源的位置,分:
A、底吸 B、侧吸 C、全吸
根据负压源的特点,分:
A、夹层 B、埋管 C、蛇皮管
在生产中更有实际意义的有:
A、自泄砂砂箱 B、组合负压砂箱 C、可翻转负压砂箱,适用于超大件的生产,上述三种砂箱均为创新铸业首先设计使用,分别获得国家专利,专利号:01248952.2;ZL
97 2 04464.7;02144573.7。
3、 震实台,干型砂的紧实设备,也是消失模铸造中最为关键的设备之一。震实台的档次相差悬殊,价格差异也很大。分类如下:
根据震动方式,分:
A、单维 B、三维
根据悬浮装置,分:
A、钢弹簧悬浮,早期设备已淘汰; B、橡胶弹簧悬浮,属于简易型;
C、气囊悬浮,减震性能柔和,模型防变形能力好,可抬升,适用于精细产品,在轨道线上设置。
根据附属设置,分:
A、调频和单频震实台 B、配置锁紧装置和无锁紧装置震实台,也是消失模铸造的关键设备,如果投资允许尽可能选用档次高一等的震实台。
4、 真空稳压系统
消失模铸造浇注过程中要抽吸真空,主要功能是将干砂定型,并将泡沫模型产生的气体吸走。
真空稳压系统由:水环真空泵、汽水分离罐、稳压罐、控制阀、真空表和真空胶管组成。真空稳压系统根据每分钟所抽吸的真空能力,分为:SK-6、SK-12、SK-20、SK-30、SK-42、SK-50各型。数字越大,每分钟抽吸的真空越大。可根据每次浇注几个砂箱选用相适应的型号。
(三)、干砂处理设备,也称砂处理系统。消失模铸造使用干砂造型,干砂比潮砂有两大特点难以处理,即:降温慢、微尘大。因此,采用消失模铸造工艺进行较大规模连续生产时,必须配置砂处理系统。
消失模铸造的砂处理系统,应具有如下功能:筛分、降温(冷却)、提升储存和自动出砂。为了保证砂处理系统能具备如上述的功能,通常由:落砂斗、水平输送筛分机、提升机、型砂冷却床、储砂斗、加砂器组成一个完整的系统。
1、落砂斗
接纳砂箱出砂的容器,并能以均匀的速度,将热砂传递给水平输送筛分机。
2、水平输送筛分机
功能是将落砂斗里的热型砂输送给提升机,在输送的过程中同时完成清除块状物和微尘细砂的任务,保证输送给提升机的型砂,是符合工艺要求范围内的型砂。
因此,要求水平输送筛分机要有足够的长度(超过6米)和双层筛板,并能抵抗高温。
3、提升机
提升型砂进入冷却器或储砂斗。常用的提升机有:斗式提升机和震动式垂直提升机两种。
(1)、斗式提升机,由链条或胶板驱动提砂斗提砂。优点是提砂量大,缺点是:不适用较低的厂房,故障率稍高。
(2)、震动式垂直提升机,依靠激振源产生的向上向前的激振力,驱动型砂自主跳跃式沿着螺旋道向上攀升,实现提升功能。优点是:耐高温,故障少,适用较低厂房,适用于每小时20吨以下的砂处理系统。
4、冷却床
冷却床是砂处理中的最关键设备。理想的冷却器应具备,出砂量大,冷却降温可靠,兼有消除微尘的作用。常用的冷床有三种:
(1)沸腾式冷床:利用高压风将型砂吹成沸腾状,借以降温冷却。其优点是降温效果较好,出砂量也能达到一定量,但其缺点也很突出:首先是能耗高,噪音大,其次是故障率高,使用寿命短。
(2) 热交换器,也称立式冷床,由翅皮管组成水冷栅,热砂通过时,水冷栅内的冷却水吸收型砂热量,达到降温目的。与沸腾冷床比较,虽有能耗低、无噪音的优点,但其热交换速度慢,不能满足大规模生产的用砂需求。同时不能有效地清除粘覆在型砂表面上的微尘。
(3)滚动扬砂冷床,是我厂2003年开发的最新式冷却设备。申报了两项发明专利予以保护,专利号:03127177.4(滚筒类机械的充气托轮结构),03127176.6(滚筒扬砂式砂冷却机)。
该机以胶轮驱动筒形机身,型砂在叶片的驱动下,按特定的角度翻扬,轴流风机高速吹风,引风机在抽走高热风的同时,带走型砂中的微尘,进行湿法除尘,同时实现降温和除尘的双重功效。为了提高冷却效果,筒壁进行雨淋水冷。
该机摒弃了上述两种传统冷床的缺点,具有能耗小,出砂量大,降温可靠,除尘彻底,无噪音,无故障等显著优点。是最理想的型砂冷却设备。
5、储砂斗,储存处理过的型砂备用
6、出砂装置,常用的出砂装置有三种:
(1)布袋加砂 (2)雨淋加砂器 (3) 螺旋给料加砂器
(四)、砂箱循环线,即通常所说的“自动线”。在生产量较大的生产车间,天车只能忙于浇注,腾不出时间移动砂箱,砂箱就只好自己移动,组成自动线。
自动线有两种形式:
1、人工推移的简易线:由轨道、带行轮的砂箱、转盘组成。依靠人力推动砂箱移位。
2、机械推移的开式线:由辊轮线、电动摆渡车、砂箱、翻箱机组成。依靠液压油缸推动砂箱在辊道线上做步进式移动。
我公司设计的自泄式砂箱问世后,取消了翻箱机的配置,不仅减少了投资,也减少了故障点。称谓“无翻箱机自动砂箱循环线”。
(五)、环保设备
消失模铸造的环保设备,包括:
1、除尘设备
2、尾气净化设备
消失模铸造所排出的尾气是有毒气体,在人口稠密、气压较低的区域尾气应该做无公害处理后排放。 |