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铸造和浇注工艺的现状及发展趋势

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编辑时间 : 2021-04-05

  一、铸造和浇注工艺的现状及发展趋势

  目前国内铸造行业在浇注过程中多采用人工浇注和机械化浇注机。为了应对铸造生产中熟练浇注工人的短缺和劳动力成本的上升,越来越多的企业使用自动浇注机进行浇注操作,以最大限度地提高成型生产线的生产率,获得高质量的铸件产品,避免铁水的浪费,保证浇注过程的安全,节约人力物力。

  二、自动浇注机的分类及发展现状

  目前,国内铸造厂使用的浇注机主要有三种类型,即底部浇注式、气压保温式和倾斜式。这三种浇注机在不同的应用中各有优缺点。

  1.底部浇注机

  优点:(1)浇注节奏快,生产效率高。铁水相对纯净,可减少铸件夹渣和渣孔缺陷。浇注时可补充铁水。

  主要缺点:(1)塞子和喷嘴更换频繁,使用成本高。(2)当生产线出现故障时,浇注机内的铁水不能方便地返炉处理,只能倒入残夜收集装置,难以回收利用。浇注过程中很难实现铁水的恒流和变流量控制。

  底部浇注机适用于造型生产率大于300型/小时的立式无箱造型线或仅适用于灰铸铁的箱造型线。

  2.气压保温浇注机

  优点:铁水温度稳定恒定,浇注温度可精确控制。铸件质量稳定。可取消保温炉,生产工艺改为熔炼炉-保温浇注炉双联工艺,降低运行成本。

  主要缺点:不适合生产球墨铸铁铸件,主要是因为球墨铸铁中有大量的氧化渣,堆积在保温炉中的渣非常难清理。浇注炉维护时间长;铁水品牌切换不方便。

  气压保温浇注机适用于成型速度快、浇注箱重量大、同品牌铁水的箱体成型生产线。

  3.倾斜浇注机

  优点:(1)铁水流量可随时控制,应用广泛。无渗漏现象。浇包维修方便。使用成本低。方便切换铁水品牌。

  主要缺点:浇注时无法补充铁水。

  倾动浇注机适用于成型产能200箱/h左右的生产线,更适用于灰铸铁和球墨铸铁混合生产的生产线。

  目前,国内铸造设备制造商正在努力开发倾斜式自动浇注机,根据驱动方式分为两类:围绕钢包水口的中心驱动和围绕钢包的中心驱动。

  中心驱动圆形水口浇注机具有控制简单、设备体积大、成本高等优点。

  重心驱动钢包浇注机控制复杂,设备体积小,性价比高。

  为了实现水平脱模造型线的自动浇注,我公司开发了新一代重力倾斜自动浇注机,用于浇注铸造生产过程中的金属液。采用高性能顺序控制PLC运动控制PLC的控制方式,各执行机构采用伺服驱动,具有响应速度快、运行稳定可靠等特点。三、重心倾斜自动浇注机的工作原理

  (1)由横向机构、纵向机构、倾斜机构、升降机构、接种机构和称重系统组成。横向机构保证钢包水口和浇口杯左右对齐,纵向、倾斜和升降三轴联动保证钢包水口和浇口杯前后对齐,保证铁水能够准确注入浇口杯。

  (2)工作流程浇注机补充铁水后,按下“自动启动”按钮,浇注机自动识别并移动到第一箱可浇铸砂型,按照设定的浇注工艺参数浇注,达到设定重量后结束当前浇注,然后自动识别并移动到下一箱可浇铸砂型进行浇注,并返回到设定位置,直到剩余铁水不足以浇注一箱,等待铁水补充。

  在造型线推进过程中,浇注机可以实现同步浇注功能。

  三、重心倾斜自动浇注机的特点

  (1)倾斜浇注法使用灵活广泛,无漏液现象,可随时控制铁水流量,包装维修方便,使用成本低,切换铁水品牌方便。适用于生产率低于200 /h的造型线及灰铸铁和球墨铸铁的混制。

  (2)采用伺服驱动控制技术,钢包倾翻采用交流伺服,驱动钢包重心,减小驱动力矩,降低电机功率,控制灵活。

  横向运动由交流伺服控制,运动由齿轮和轻轨完成,不打滑,定位准确。

  纵向运动由交流伺服控制,运动由齿条和直线导轨完成,可靠、稳定、灵活。

  升降运动由滚珠丝杠提升,由直线导轨导向。钢包倾倒时,升降装置可以实现高度调节,以适应不同的砂型高度。

  (3)围绕钢包的重心驱动钢包倾斜轴,并将其安装在重心处。当钢包需要倾斜时,只需克服倾斜摩擦,所需的倾斜力矩最小。这种驱动方式的缺点是钢包水口与倾斜中心不重合。当钢包倾斜时,钢包水口沿提升方向不断下降,与浇口杯的距离沿垂直方向越来越近。同时,钢包水口和浇注杯的位置也在纵向变化。因此,在浇注过程中,需要通过升降机构和纵向机构与钢包倾斜机构配合,使钢包水口相对于浇注杯的位置保持不变。为了实现这一目标,倾斜、提升和纵向机构是伺服驱动的。通过数学建模和先进的控制算法,控制倾动、提升和纵向三个伺服电机联动,使钢包能够根据虚拟转轴浇注,铁水流量和浇注点能够自动、实时、快速、准确地调整,保证浇注稳定

  (4)称重和定量功能称重系统采用合理的称重结构,配合进口高精度称重传感器,实现铁水重量的精确测量,控制浇注流量。该算法通过称重传感器的反馈获得当前的流量状态,提高了称重系统的测量精度和灌装精度,具有称重准确、响应速度快的优点。(5)具有浇注智能识别功能的自动成型机的产品信息自动传送给浇注机。浇注机补充铁水后,只需按下自动启动按钮,浇注机根据砂箱的状态自动运行到离生产线远端最近的无盖砂型,并自动对准浇口,根据产品设定的工艺参数自动浇注。浇注完成后,自动运行到下一个可浇注砂型进行浇注,并自动跳过不良砂箱,浇注过程一直持续到剩余铁水。如果在浇注过程中发现没有工艺参数的产品,浇注机将停止工作并发出警报。

  (6)模板参数预输入功能浇注前,需要输入所生产产品的参数。产品参数包括:板号、浇注位置、浇注重量设定、孕育剂设定、浇注速度等。在浇注过程中,如果要浇注的产品参数发生变化,浇注机的浇注参数会自动变化,使用方便。

  (7)同步浇注功能同步浇注工艺是指在浇注过程中,当造型线移动时,浇注机应跟随造型线,以保证钢包水口和浇注杯在横向上的相对位置保持不变,从而保证造型线移动时铁水也能注入浇注杯。

  同步实现方法是利用旋转编码器采集成型线的推缸信号,反馈给PLC。运行后,PLC控制浇注机横向机构的运行速度,使其与成型线的运行速度相匹配,从而达到同步浇注的目的,提高生产率。

  (8)流孕育功能孕育剂的添加量由微型螺旋给料机控制,由伺服电机驱动,实现了加料量的无级调节和高精度孕育流量控制。达到流接种的目的。该装置配有料位检测,当料位不足时可以提示送料。

  (9)茶壶勺撇渣性能好。为了保证钢包的最佳保温效果,对桶形钢包的桶体结构进行了优化,以保证液态金属的表面积最小,并配有钢包盖,可以有效减少热量损失和温度下降。

  四、HAP自动浇注机的应用

  举例:2015年某公司AMF- 06脱模造型线自动浇注采用重心倾斜浇注机。造型线的设计生产率为120 /h,主要生产卡钳、支架、差速器壳等铸件。每箱铁水重量15 ~ 40公斤。目前用户反映使用效果非常好,大大降低了工人的劳动强度,提高了产品的稳定性。


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