V法造型密閉式涂料烘干系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
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摘要：V法造型的工藝過程中，涂料的干燥程度會(huì)直接影響鑄件的品質(zhì)，是造型的重要一環(huán)，在某自動(dòng)化V法生產(chǎn)線中結(jié)合用戶的模具形式，優(yōu)化設(shè)計(jì)了一款涂料烘干罩，滿足了用戶的使用需求，取得了良好效果。
關(guān)鍵詞：V法造型；涂料烘干；烘干罩
0引言
V法鑄造是利用大氣的負(fù)壓作用，將砂子成型的鑄造工藝。其砂型成型過程是：模型抽氣→將具有良好延展性的EVA薄膜加熱后吸附到模型表面→在薄膜上噴上一層專用涂料→涂料烘干→將砂箱扣在模型上→將砂子加入砂箱→砂子刮平后在砂箱上面再覆蓋一層薄膜→抽出砂箱內(nèi)空氣→將砂箱從模型上拔起→上、下砂型合箱→澆注。在上面V法造型過程中，一個(gè)重要的環(huán)節(jié)是涂料的烘干。涂料層干燥后形成一層耐高溫的硬殼，起到防止沖砂、塌型和機(jī)械粘砂等鑄件缺陷，涂層必須進(jìn)行干燥處理，否則涂料中的水分、甲醇等物質(zhì)，高溫時(shí)氣化成氣體會(huì)進(jìn)入鑄件中，形成氣眼等鑄件缺陷，嚴(yán)重影響鑄件質(zhì)量。
1烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)方案
在某自動(dòng)化V法生產(chǎn)線中，客戶的上、下模型不是同一高度而且上模型是凸出的，下模型是凹陷的（如圖1所示），而且生產(chǎn)線效率高，產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格，涂層的干燥要求快速、均勻，這些給烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。設(shè)計(jì)思路：（1）客戶要求干燥必須均勻，因此不能使用加熱管從上方烤干，要使用熱風(fēng)吹干的方式；（2）由于所噴的是工業(yè)醇基涂料，揮發(fā)后具有一定的毒性，并且易燃易爆，必須進(jìn)行回收處理，因此，烘干罩必須是密閉的，既要有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口也要有排氣的除塵吸風(fēng)口；（3）針對(duì)用戶的干燥均勻的要求和模型的形狀，應(yīng)該在罩內(nèi)設(shè)置某些特殊結(jié)構(gòu)來對(duì)不同方位進(jìn)行干燥；（4）上、下模具高度不同，形狀不同，烘干罩應(yīng)分成對(duì)應(yīng)的上下兩罩。根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，我們經(jīng)過幾次優(yōu)化，設(shè)計(jì)了移動(dòng)交換式涂料烘干系統(tǒng)，如圖2所示。該生產(chǎn)線的布局結(jié)構(gòu)采用上、下模具交替擺放，上、下烘干罩按圖2左圖左右來回移動(dòng)，交替使用。下面按照預(yù)定的設(shè)計(jì)思路，介紹一下該涂料烘干系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。
1.2組成結(jié)構(gòu)及工作原理
通常，V法造型中涂料烘干常用加熱管從上面直接烘烤，或者加熱管烘烤外加風(fēng)機(jī)吹掃的方式，這些方式對(duì)效率低、鑄件質(zhì)量要求不嚴(yán)（如配重鐵）的生產(chǎn)線還可以。在該用戶的生產(chǎn)線中改變烘干罩內(nèi)常用加熱管的方式，使用熱風(fēng)吹干涂料。如圖2左圖所示，在一密閉保溫的加熱箱里安裝一定數(shù)量的電加熱管，箱體一端是進(jìn)風(fēng)口，連接鼓風(fēng)機(jī)，另一端是出風(fēng)口，連接保溫的出風(fēng)管道，管道延伸到烘干罩上方，并固定好；烘干罩箱體上方設(shè)置一個(gè)同樣直徑的管道與加熱管道正對(duì)，兩管道的對(duì)接口設(shè)計(jì)成傾斜的翻邊，便于在烘干罩移動(dòng)對(duì)接時(shí)避免碰撞。為了防止醇基涂料干燥的毒性蒸汽散發(fā)，烘干罩設(shè)計(jì)成一個(gè)周圍封閉的結(jié)構(gòu)，并且與模型之間也盡可能靠近密閉。以上箱模具烘干罩為例，介紹一下烘干罩結(jié)構(gòu)及工作原理，如圖3所示。烘干罩的頂部為雙腔結(jié)構(gòu)，下層腔與上層腔是隔離的；下層腔通熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管道，下層鋼板上開若干ø60mm的排氣孔，根據(jù)模具的凹凸形狀，在排氣孔上焊接不同長(zhǎng)度的出風(fēng)小管，并在出風(fēng)小管設(shè)置蝶閥可以調(diào)節(jié)風(fēng)量。這樣熱風(fēng)經(jīng)過進(jìn)風(fēng)管吹進(jìn)下層空腔里，再分散開來從所有出風(fēng)小管吹出吹向模具表面，達(dá)到比較均勻烘干的目的；周圍是單層空腔并與頂部上層腔相通，上層空腔與除塵吸風(fēng)口連接，周圍空腔底部的內(nèi)層周邊開ø60mm的出氣孔，這樣，當(dāng)除塵機(jī)抽氣時(shí)，烘干罩內(nèi)的空氣及涂料蒸汽等便通過出氣孔、周邊空腔、上層空腔、管道吸入相關(guān)凈化處理的除塵設(shè)備。另外，為防止烘干罩內(nèi)氣體外溢，烘干風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)量必須小于除塵的風(fēng)量。該項(xiàng)目熱風(fēng)吹風(fēng)機(jī)使用7.5kW，風(fēng)壓2320Pa，風(fēng)量7785m3/h的中低壓鼓風(fēng)機(jī)除塵風(fēng)機(jī)使用11kW，風(fēng)壓3145Pa，風(fēng)量8318m3/h的中低壓鼓風(fēng)機(jī)，在實(shí)際使用過程中，還要反復(fù)調(diào)節(jié)各風(fēng)量閘門，達(dá)到最好的烘干效果。由于客戶生產(chǎn)線模型是上、下交替布置運(yùn)行的，上、下模型不在同一高度，我們?cè)O(shè)計(jì)了圖2所示移動(dòng)小車交替烘干結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用模具升降機(jī)構(gòu)將模具升起的所需高度與烘干罩對(duì)接，這樣，讓烘干罩的熱風(fēng)和除塵接口更好的與管道接口對(duì)接。小車的移動(dòng)使用氣缸推動(dòng)，兩個(gè)位置對(duì)應(yīng)氣缸的始端和末端行程；模具升降使用液壓油缸，便于大載荷平穩(wěn)升降。加熱箱里使用了15根6kW加熱管，總功率90kW，為了達(dá)到環(huán)保節(jié)能，分成三組控制，根據(jù)不同季節(jié)和車間內(nèi)溫度，可以分別啟動(dòng)30kW、60kW、90kW，并且加熱箱的啟動(dòng)與模具的移動(dòng)形成連鎖控制，僅在需要時(shí)才啟動(dòng)加熱和吹風(fēng)，閑暇時(shí)間不工作。
2使用效果及注意事項(xiàng)
該涂料烘干系統(tǒng)客戶已使用接近一年時(shí)間，反饋效果非常好，滿足生產(chǎn)線工藝需求，鑄件質(zhì)量也得到提高。使用現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。另外，為使該系統(tǒng)得到更好地應(yīng)用，使用時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：（1）為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和安全生產(chǎn)，該系統(tǒng)必須配備可凈化處理易燃易爆氣體的專用除塵器。（2）烘干罩內(nèi)部伸長(zhǎng)吹風(fēng)管的樣式、位置、數(shù)量、長(zhǎng)度、直徑大小等應(yīng)根據(jù)模型的形狀、涂層的厚度等具體情況進(jìn)行合理布局設(shè)計(jì)。（3）應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品、涂料成分、涂層厚度等確定加熱管功率、烘干時(shí)長(zhǎng)等。
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作者:徐宗平 丁淑海 單位:青島鑫科機(jī)械科技有限公司
