上官麗萍，李長春，劉玉磊，楊 升

（1．濟南大學，山東 濟南 250022 ；2．山東開泰拋丸機械有限公司，山東 鄒平 256217）

分離器是拋丸清理設備的關鍵部件之一。在拋丸設備運行過程中，拋丸器以一定的速度將彈丸拋打在工件上，落在室體底部的除鋼丸外還有從工件上拋打下來的氧化皮、砂粒等，為使鋼丸可以循環(huán)利用，這就需要將室體底部的混合物進一步分離。分離效果的好壞不僅直接關系到設備的生產率和易損件的壽命（特別是拋丸器中的葉片），還將影響到周圍的粉塵濃度和彈丸的消耗量以及工件的表面質量[1]。相關數據顯示，當拋丸過程中丸料含砂量達到2%時，拋丸器的葉片磨損情況會比使用沒有含砂的純鋼丸增加5～10倍，并且其他一些易損件磨損量也會增加[2]。

目前比較常用的丸砂分離裝置有風選分離器和磁選分離器兩大類。風選分離器主要用于丸砂混合物中雜質的密度較小且含量較少時，并且由于風選分離器的結構較簡單、制作成本相對較低，因此，在實際生產中得到了廣泛應用。磁選分離器則主要適用于丸砂混合物中雜質密度較大的場合，其分離效果要優(yōu)于風選分離器，分離效果可達99.5%，尤其當丸砂循環(huán)系統(tǒng)中的雜質含量大于10%時，磁選分離器的優(yōu)勢更為明顯[3]。

1 風選分離器

當丸砂混合物進入拋丸清理機上部的螺旋輸送器時，螺旋輸送器將混合物輸送到分離器分選區(qū)并沿長度方向均勻布料，由于分離器和除塵系統(tǒng)連接，形成水平氣流，使物料產生水平方向的運動，同時由于物料重力的作用，又使物料產生垂直向下的運動，由于各種物料密度、直徑的不同，物料最終被分離。細小的灰塵和顆粒被除塵系統(tǒng)帶走，密度較輕的冶金顆粒被帶入回用物料倉繼續(xù)回用，鋼丸被帶到純凈丸料倉進入拋丸器。

風選分離器有容積式分離器、普通分離器、鐘罩式分離器和簾幕式分離器等，其中使用較多的是簾幕式分離器。如圖1所示為常用的簾幕式分離器。

簾幕式分離器主要由分離器螺旋、滾筒篩、濾板、儲丸斗等組成。實際應用中，多數分離器不設置彈丸補充裝置，若彈丸不足時，需通過拋丸室體或者提升機的觀察口來補充彈丸，這種結構省去了補料裝置，節(jié)省了材料，但彈丸需經提升、分離等過程，相對較麻煩。也有一些設備將補料口設置在室體底部，這種方法補料方便，但鋼丸仍需輸送、提升和分離。除此之外，有在丸砂分離器的漏斗處設加料口，用來向設備補充新彈丸，圖1所示為采用后一種方法的結構。這種方法彈丸可直接利用，但仍有不足之處，即由于分離器安裝在室體頂部，故補充彈丸時相對較麻煩，需隨時保證充足的彈丸量。

簾幕式分離器的工作原理如圖1所示，從斗式提升機流入的丸砂混合物經輸送槽5、分離器螺旋送至滾筒篩2中，滾筒篩2設有內、外螺旋片，工作時，內螺旋片將砂塊等大顆粒雜物等送至排渣口經彈簧軟管3排出。通過篩的丸、砂及粉塵混合物由滾筒篩外螺旋片推送，并且使其沿分離器全長均勻布料，然后丸料通過分離器重錘13的調節(jié)，呈流幕狀態(tài)均勻流至分離器底部。與此同時，經進風口6進入的氣流在垂直于簾幕流動方向穿過簾幕，對丸砂進行風選。利用重力風選原理，將彈丸和金屬氧化皮碎片、破碎彈丸、粉塵等有效分離，大顆粒廢料從分離器丸料溢流口流出，細小丸料、粉塵從廢料出口流出，彈丸進入丸料倉進行拋丸使用。

該分離器丸砂流幕的形成部分主要由與分選區(qū)等長的溢流口、封擋溢流口的閘板12及位于閘板上的調節(jié)重錘13等組成，其流幕布料調節(jié)方式為重錘人工調節(jié)，調節(jié)煩瑣且不精確，尤其在大噸位丸砂混合物分離時會產生流幕布料不均，影響其分離效果，丸砂分離不徹底。

針對上述問題，目前的解決方式為采用一種新型的BE型簾幕分離器。從拋丸機斗式提升機流入的丸砂混合物，由螺旋輸送器使其沿分離器全長粗略布料，當彈丸輸送到末端溢流口，感應式料位計檢測到丸砂料位時，幕簾閘板在雙行程氣缸作用下，由“零”位開啟小口，延時數秒鐘，溢流口仍有料流，說明此刻料比較充足，閘板在氣缸作用下由小口變換大口，大口延時數秒鐘，變換小口。在小口狀態(tài)下檢測不到料流時，說明遠離提升機端可能沒有料，此時閘板將關閉[4]。大、小口的交替變化有利于實現(xiàn)沿分選區(qū)長度方向均等布料，使分選區(qū)在長度方向同一時間單位的存料整體更為均勻，從而形成均勻的瀑布狀丸砂流幕。解決了大流量分離器布料不均，彈丸分離不徹底的弊端。

圖1 簾幕式分離器

2 磁風選分離器

磁風選分離器是指將磁選與風選相結合的分離方式。磁選是利用磁力將鐵質彈丸與非鐵質雜質進行分選的裝置，主要用于帶砂量大的鑄件清理。

磁選分離器主要由分離器殼體、螺旋輸送器、一級磁選滾筒、二級磁選滾筒、流量調節(jié)板、磁極調整裝置等部分組成。其工作原理是：當丸砂混合物經丸砂料入口進入到螺旋輸送器，由螺旋輸送器對其進行均勻布料，再由流量調節(jié)板控制使其呈流幕狀均勻流至分離器的第一級永磁滾筒進行第一次磁選，達到一級磁選滾筒的丸砂混合物，被磁滾筒吸住隨著滾筒轉動，然后送到無磁區(qū)域下落到儲丸處，以便循環(huán)利用。沒有完全分離的丸料進入二級磁滾筒進行第二次磁選，經過兩級的磁滾筒分離，拋丸機的分離效率有很大的提高。

磁選分離器的特點：（1）螺旋輸送器螺旋軸上的葉片采用雙向螺旋，該結構可將不同位置的丸砂混合物進行集中，在螺旋葉片推動丸料前進的時候，可以將丸砂混合物均勻分布開，便于第一級永磁滾筒進行充分分離；（2）磁選滾筒主要由耐磨滾筒、磁塊、磁極調整裝置、軸等組成，磁塊采用特殊形狀，可最大限度地提高第一級滾筒的磁場強度，提高分離效率；（3）調節(jié)永磁滾筒上的磁調整裝置實現(xiàn)改變磁場的方向，或者調節(jié)流量調節(jié)板改變丸砂混合物偏離滾筒中心的距離，完成丸砂混合物的分離，得到較為滿意的分離效果。

經風選分離器分選出的砂中仍會有一些細鋼丸和鋼粉存在，如果分離后的砂需回收利用則需進行磁選。而磁選分離器分選出的砂中仍存有灰分，分選出的鋼丸中，仍會有鋼灰等細小顆粒存在。為了解決這一問題，就需要在磁選過程中增加風選。

將磁選與風選組合就得到了一種磁風分離裝置，該裝置主要用于鑄件的清理。磁風分離裝置既有磁選的優(yōu)點，又有風選的優(yōu)點，但也存在一定的弊端。經過磁選的鋼丸表面會帶有一定量的剩磁，這將使鋼丸的流動性變差，同時鋼丸表面會吸附一定的鋼粉和氧化皮。鋼丸上吸附的鋼粉和氧化皮雜質很難在風選過程中被消除掉，并且在不斷循環(huán)過程中越積越多，將會影響清理效果，使清理效果變差。目前的解決方法是在鋼丸流過的溜丸管上加退磁器，以消除鋼丸的磁性。

磁性分離器由于增加退磁器，將會增加清理設備的總體高度。磁風分離器則因經過兩級磁選，使得拋丸清理設備的總體高度增加得更多。

表1 分離器類型選擇表

分離器是拋丸清理設備中的關鍵裝置之一，它將直接影響丸砂的清理效果、設備的維修、零件的壽命和企業(yè)的經濟效益等。所以在實際應用過程中，需根據丸料的組成情況、清理設備的構成情況和清理工藝要求等因素，選擇適當的分離器。表1為鑄件清理時，根據所要處理丸料中的含砂量，選擇分離器的類型[5]。

3 分離實例

分離器分離效果的好壞將影響其它相關部件的使用壽命。圖2是由于分離不徹底導致葉片磨損的實例，從圖中可以看出，拋丸器葉片局部磨損嚴重，沿丸料的甩出方向先磨損出一道溝槽，隨著葉片的持續(xù)工作，葉片上已磨損出的溝槽處磨損不斷加劇，直至會磨穿葉片。

經分析認為，上述問題的主要原因是由于分離器分離的不徹底造成的，它嚴重影響拋丸器葉片的使用壽命，所以需要經常更換拋丸器葉片來保證拋丸清理設備正常工作。這將導致生產成本增加，生產效率降低。針對這一問題的解決辦法有：采用鋼丸流量均勻、丸砂分離效果好的分離器；調整鋼丸拋射角度，在拋射寬度上鋼丸流量均勻；采用耐磨的葉片材料以及合理的葉片形狀；或減小葉片轉速等措施。由于拋丸器拋出的彈丸速度必須達到一定值方可清除掉工件表面上的砂粒、氧化皮等雜質，故減小葉片轉速，減少丸料對葉片的磨損的方法是不可行的。

圖2 拋丸器葉片的磨損狀況

4 結束語

綜上，在使用過程當中，明確要清理的工件表面質量，選用合適的分離器是十分重要的。目前，由于對拋丸質量的要求不是很高，大多數企業(yè)要求拋丸清理成本低，所以目前拋丸過程中的分離主要還是以風選為主。隨著對拋丸質量要求的不斷提高，對分離器分離效果的要求也會相應提高，多級風選、磁選、多級磁選、磁風選等將會大量使用。

拋丸機分離器的檢測標準：彈丸經分離后，合格彈丸中含廢料量≤1%，廢料中含合格彈丸量≤1%。從提高拋丸器葉片等零件的壽命角度來看，鋼丸中的廢料量應是越少越好，但對分離器的分離就會要求越高，這將導致分離時間增加，生產成本提高，所以選擇合理的廢料量非常重要。

[1]徐金成，王瑞國，翟永真，等.鑄件清理設備的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀[J］.中國鑄造裝備與技術，2012（2）：28-32.

[2]孫建亮，徐明森，李慶武.一種風選分離器[J］.中國鑄造裝備與技術，2002（2）：50-51.

[3]徐明森.磁選分離器的研制[J］.鑄造設備研究，2001（5）：10-11.

[4]丁仁相，張艷.一種新型丸砂混合物分離器的設計[J］.中國鑄造裝備與技術，2006（4）：54-55.

[5]徐履冰.非標準機械設計手冊[M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003：21-29.