謝沛文

（煙臺四方鑄造設(shè)備工程有限公司，山東 煙臺 264000）

社會的發(fā)展尤其是現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展，對消失模鑄造技術(shù)提出了越來越多的挑戰(zhàn)。雖然消失模鑄造開放線的設(shè)計出現(xiàn)達到了一般客戶的要求，但對于大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)周期短、勞動力受限制、連續(xù)澆注、鑄件運轉(zhuǎn)設(shè)備少的情況下，開放線受到了一定的限制，而消失模鑄造自動化生產(chǎn)線在彌補開放線各種缺陷的基礎(chǔ)上打破了各種限制。我公司現(xiàn)已先后設(shè)計、制造投入正常生產(chǎn)使用的消失模鑄造自動化生產(chǎn)線10多條。本文將消失模鑄造自動化生產(chǎn)線的設(shè)計要求及有關(guān)內(nèi)容作一總結(jié)，以供同行參考。圖1為年產(chǎn)1000t消失模鑄造自動化生產(chǎn)線廠區(qū)圖，圖2為典型案型部置圖。

1 確定自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)格要求

根據(jù)用戶生產(chǎn)的鑄件尺寸規(guī)格設(shè)計出砂箱尺寸，進行產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)計算，再根據(jù)車間情況進行生產(chǎn)線整體布局。即計算出每天每小時出鑄件的重量。從而計算出生產(chǎn)線每小時砂處理量。選擇合理的消失模砂處理系統(tǒng)。

圖1 年產(chǎn)10000t消失模鑄造自動化生產(chǎn)線廠房圖

生產(chǎn)規(guī)格的計算：

1）首先，計算生產(chǎn)綱領(lǐng)（按每種鑄件每年生產(chǎn)的件數(shù)計算）；

圖2 年產(chǎn)10000t消失模鑄造自動化生產(chǎn)線部置圖

2）根據(jù)鑄件圖樣作工藝分析；

3）根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)與國內(nèi)平均水平的生產(chǎn)定額，并結(jié)合工廠的具體條件制定鑄件的廢品率、造型和制模的廢品率；

4）確定砂箱大小及每箱模樣上的鑄件數(shù)量；

5）計算出造型工部、真空系統(tǒng)、砂處理系統(tǒng)的型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)和數(shù)量；

6）選擇鑄造生產(chǎn)線的布置形式，計算生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍等。

2 消失模鑄造全自動化生產(chǎn)線的砂處理系統(tǒng)

消失模鑄造的砂處理量要滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的需要。通過計算可選擇合理的砂處理量，我公司現(xiàn)已開發(fā)出：5 t/h、10t/h、20t/h、30t/h、40t/h、50t/h、60t/h 及更大的120t/h砂處理線。砂處理系統(tǒng)中各個設(shè)備的技術(shù)規(guī)格、參數(shù)均要滿足砂處理量的要求。

消失模砂處理系統(tǒng)的功能應(yīng)滿足如下要求：

1）落砂篩分

篩分分二級篩分，一級篩分由振動輸送篩分機篩除翻箱落砂中大于5mm的雜物；二級分層直線振動篩篩過大于10目及小于100目不適用的細砂和雜物，增加砂子的透氣性。

2）風(fēng)選、磁選功能

風(fēng)選機靠自身調(diào)節(jié)使干熱砂形成流幕狀下落，砂、塵的分級靠調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小來控制。永磁分離滾筒進行砂鐵分離。

磁選后的干砂落入到下工序的連接設(shè)備中，磁選出的鐵豆飛邊等流入到廢料箱內(nèi)。粉塵從風(fēng)選機的除塵口進入到除塵系統(tǒng)。

3）采用二級舊砂冷卻方式，可保證流水線的連續(xù)生產(chǎn)運行。

熱砂的冷卻問題是消失模鑄造生產(chǎn)線組成和設(shè)計時需要重點考慮的技術(shù)問題也是能否達到生產(chǎn)線的設(shè)計生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)鍵。根據(jù)消失模生產(chǎn)中熱砂的冷卻速度慢的特點，本系統(tǒng)采用了二級舊砂冷卻方式。落砂時砂子的溫度由500℃經(jīng)此環(huán)節(jié)使砂溫冷卻到50℃以下。冷卻環(huán)節(jié)通常采用一級水冷式沸騰冷卻床冷卻，二級采用砂溫調(diào)節(jié)器冷卻。沸騰冷卻床的冷卻方式，既有水與熱砂的熱交換，又有空氣與熱砂的熱交換。而熱砂呈沸騰狀態(tài)要比靜態(tài)狀的熱交換效率高出幾倍之多。所以本機的冷卻效果好于其它的各類冷卻裝置，而被廣大用戶認可接受。在進行熱交換同時，沸騰狀態(tài)的干砂中，粉塵隨著熱交換形成的熱空氣一起被抽入除塵器，使冷卻的干砂粉塵含量大大降低，保持干砂良好的透氣性，實現(xiàn)了降溫、除塵的雙重目的。砂溫調(diào)節(jié)器是靠砂子與循環(huán)水管間的蠕動接觸實現(xiàn)調(diào)節(jié)砂溫的功能。適用于流水線自動生產(chǎn)。

4）砂輸送環(huán)節(jié)

砂輸送在落砂時砂溫很高，采用振動輸送機、鏈式斗提機可保證高溫下砂子的輸送，并且使用性能良好。經(jīng)過冷卻后的砂子可以選用帶式提升機和皮帶輸送機實現(xiàn)砂子在高度和水平距離間輸送。

5）生產(chǎn)線的控制

生產(chǎn)線的控制采用PLC全自動控制?？刂品绞椒謩e由模擬屏、觸摸屏及工業(yè)計算機控制。

6）除塵系統(tǒng)

消失模鑄造是21世紀綠色環(huán)保新工藝。消失模砂處理生產(chǎn)線除塵系統(tǒng)要根據(jù)砂處理量及生產(chǎn)線選用設(shè)備。通過計算砂處理系統(tǒng)的除塵風(fēng)量，根據(jù)計算風(fēng)量選擇除塵器風(fēng)機的功率。完成除塵系統(tǒng)管路的設(shè)計，每個揚塵點均設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥以控制各管路合理的風(fēng)量。

3 消失模鑄造全自動生產(chǎn)線砂箱運行

消失模鑄造自動化生產(chǎn)線砂箱的運行實現(xiàn)了全自動化。特種砂箱在輥道或軌道上運行，由液壓推箱機、電動過渡小車、全自動液壓翻箱機實現(xiàn)。砂箱的運行時間與生產(chǎn)線節(jié)拍一致。由觸摸屏自動控制運行節(jié)拍，實現(xiàn)砂箱全自動化運行的要求。整個砂箱運行線布置流暢、簡潔。

4 真空負壓系統(tǒng)

消失模鑄造的造型和澆注過程通常是在真空條件下進行的，由特制砂箱和負壓系統(tǒng)組成一個封閉系統(tǒng)。真空泵是真空消失模鑄造中最基本的設(shè)備。由真空泵、濕法除塵器、穩(wěn)壓罐及汽水分離器、水箱及管路附件組成真空負壓系統(tǒng)。

選擇真空泵的原則是抽氣量要大，而對它所能達到的真空度要求并不高。實際生產(chǎn)中決定真空泵的抽氣量時，可考慮以下幾個因素：澆注的鑄件大?。粷沧⒌慕饘俨馁|(zhì)；砂箱大小及同時澆注用的砂箱數(shù)量。

有關(guān)文獻指出，“FV”真空泵的動力消耗可按下式計算：

式中:W——真空泵的電機功率，kw；

k——2～6，kw/m3；

n——砂箱個數(shù)；

V1——砂箱體積，m3；

β——安全系數(shù)（取 β=3～10）；

m——每個砂箱內(nèi)消失模模樣的質(zhì)量，kg；

Q——為聚苯乙烯泡沫塑料的發(fā)氣量，m3/kg。

澆注時必須保護密封塑料薄膜不燒失，否則將顯著降低鑄型的真空度。

自動線采用固定式真空對接機、自動或移動式真空對接機完成真空對接抽負壓。

5 消失模鑄造全自動化生產(chǎn)線的造型工部

自動線的造型工部可分解成幾個工位。即加底砂振實、放白模、加砂振實、鋪蓋模、加蓋砂、放澆口杯。

消失模鑄造緊實時常用的加砂方式有3種：軟管人工加砂、螺旋給料加砂和雨淋加砂。

5.1 雨淋式加砂

雨淋式加砂主要靠調(diào)整多孔閘板中的動板與靜板的相對位置來改變漏砂孔的橫截面積的大小，進而改變“砂雨”的大小（即改變加砂速度）。此種加砂方式，加砂均勻，效率高，適合在自動流水線上使用，也是目前應(yīng)用最廣泛的加砂方法之一。

5.2 振動緊實

消失模鑄造由于采用無黏結(jié)劑的干砂來填充模型，通常只需用振動的方法來實現(xiàn)緊實。振動緊實臺是消失模鑄造中的關(guān)鍵設(shè)備之一。

確定生產(chǎn)線中振實臺的規(guī)格參數(shù)。首先根據(jù)鑄造工件外形尺寸制定消失模鑄造工藝。從而確定砂箱的規(guī)格。由砂箱尺寸選擇合適的振實臺臺面尺寸。通過計算砂箱和砂子的重量來確定振實臺的額定承載力、激振力大小和振動電機功率。目前我公司使用的振動緊實設(shè)備為變頻三維振實臺。采用高頻振動電機進行三維微振緊實，三維振實臺具有不同的振動模式，根據(jù)不同形狀的零件，通過無級變頻調(diào)節(jié)不同的振動模式。使干砂快速到達模樣各處，形成足夠的緊實度。保證澆注后得到輪廓清晰、尺寸精確的鑄件。

6 消失模鑄造全自動化生產(chǎn)線的優(yōu)點

1）生產(chǎn)線采用全自動控制，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率高。

2）自動化程度高，操作簡單，降低勞動強度，節(jié)省勞動力。自動線與消失模開放線相比勞動強度低，更省勞動力；如5000t/a單班生產(chǎn)造型工部僅用3人；10000t/a單班生產(chǎn)造型工部僅用5人，并且用女操作工即可滿足要求，解決用工荒，降低勞動力成本。

3）工藝技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)管理方便。

消失模自動化生產(chǎn)線是在開放線的基礎(chǔ)上進行的技術(shù)革新，它的出現(xiàn)是鑄造企業(yè)由初始的消失模生產(chǎn)線向自動化流水線控制發(fā)展的必然趨勢。我公司會在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行技術(shù)創(chuàng)新，不斷改進現(xiàn)有設(shè)備，研發(fā)新設(shè)備，進一步提高消失模鑄造自動生產(chǎn)線的自動化程度，為滿足不同客戶的需求而不斷進取，不斷努力。