大型連續(xù)通過式拋丸清理機的應用

陳 青，高 元，隋世城，葛送送

（1.浙江亞太機電股份有限公司，浙江杭州311203；2.諸城萬通鑄造裝備工程有限公司，山東諸城262202）

1 項目概述

浙江亞太機電股份有限公司是生產整套汽車制動系統(tǒng)的企業(yè)。主導產品有盤式制動器、鼓式制動器、制動總泵、離合總分泵等產品，制動系統(tǒng)的年生產能力300萬輛（份）。在安徽廣德成立的廣德亞太鑄造有限公司專門生產汽車關鍵零部件的鑄件。清理車間采用國產最大的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機進行拋丸清理，并配備積放吊鏈拋丸清理機作為復雜鑄件清理使用。

2 鑄造車間設備配置

2.1 產品分析

主要鑄件為剎車盤。剎車盤產量 為10，000片/天，年產3萬噸。

2.2 設備配置

造型線：日本新東ACE-5雙主機靜壓造型線，造型能力240整型/小時。

砂箱尺寸：900mm×800mm×250mm／250mm。

熔化：配備應達公司生產的雙供電熔化系統(tǒng)3套、4500kW VIP DT2雙供電變頻電源和6臺6000kg無芯鋼殼感應熔化電爐，熔化能力18t/h。

砂處理：采用全自動化的先進160t/h粘土砂砂處理系統(tǒng)，德國SENSOR CONTROL公司生產的LIPPKE系統(tǒng)控制舊砂的測溫、測濕、加水增濕系統(tǒng)，其水份可控制在1.8%～2.0%，舊砂溫度控制在室溫+10℃。

清理：配備10臺高效拋丸器的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機，生產能力達到20t/h。

3 搖床拋丸清理機的工作原理

由振動輸送機承接鱗板輸送機輸送的鑄件，均勻送進搖床內部。搖床床體作為鑄件運載工具由軋制錳鋼板折彎焊接而成，以來回擺動的運動方式使鑄件翻滾。搖床床體下面配備4個托輪和擋輪作為承載支撐，在垂直方向搖床可左右搖擺120°；在水平方向搖床可傾斜7種角度，方便調節(jié)工件輸送速度。

在搖床上邊配備10臺高效大功率拋丸器，供丸系統(tǒng)拋丸量可調，采用先進的磁選分離器，丸砂分離干凈。搖床的搖擺采用變頻電機驅動。出件設有專用倒丸輸送機，將殘余彈丸倒出，并回收到彈丸循環(huán)系統(tǒng)中。

搖床拋丸清理機的特點：

（1）采用搖擺傳動方式，被清理工件在搖床床體內翻滾，充分利用拋丸器的高速彈丸拋向鑄件進行清理，清理效果非常好，尤其是鑄件內部清理的特別干凈。

（2）搖床內部沒有運動的部件，在搖床內不會卡件。

（3）可以實現無人操作，大大降低人工上下件的工作量。

（4）搖床和室體內壁采用特殊軋制錳鋼板，使用壽命很長，維修備件僅限于拋丸器。

（5）連續(xù)通過式搖床拋丸清理機是連續(xù)生產拋丸清理設備，特別適合與高生產率造型線配套使用。適用于清理剎車盤、水泵體、排氣管等鑄件。

4 搖床拋丸清理機的配置特點

設備組成：由搖床工件承載系統(tǒng)、拋丸器、拋丸室密封系統(tǒng)、工件上下料輸送系統(tǒng)、彈丸循環(huán)系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)、通風除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部件組成。

4.1 搖床工件承載系統(tǒng)

搖床床體由整體骨架和耐磨護板構成。整體骨架前段和后段帶有軌道，用以完成左右搖擺120°的功能。耐磨護板采用軋制Mn13折彎成為特殊的ω形狀，護板上開孔以利于彈丸回收，采用特種工藝制造，耐磨護板可以更換。

4.2 拋丸器

配備10臺高效三角帶傳動拋丸器，拋丸器的功率為45kW，其布置位置及角度經過計算機動態(tài)模擬確定。葉輪直徑500mm，拋丸效率高達18～20kg/(min·kW)。拋丸器的端護板及頂護板采用了弧型多層迷宮式防護，保證了嚴密的密封，消除了彈丸擊穿拋丸器罩殼的現象。拋丸器上安裝有限位裝置，在打開拋丸器頂蓋進行檢修時，保證設備不能啟動，從而保護檢修人員的安全。

4.3 拋丸室密封

拋丸室體采用特殊的三段室體“前密封室+拋丸室+后密封室”結構，防止彈丸飛濺。拋丸室內壁采用特制軋制Mn13護板，有效防止設備殼體損壞，室體護板不用更換，大大節(jié)省備件費用。前密封室采用多層懸掛膠簾密封，后密封室采用多層懸掛錨鏈密封，有效防止彈丸飛濺。

4.4 彈丸循環(huán)系統(tǒng)

4.4.1 磁選丸渣分離器

采用流幕式滿幕簾磁選分離器，“篩選+兩級風選+兩級磁選”一體化模式。分離器具有多級凈化與復式分離功能，保證均勻的滿幕簾分離狀態(tài)。

經過一級磁選后，丸渣混合物中的非鐵質物料分離出來；粉塵被吸入除塵器進行凈化處理；淬丸、氧化皮及少量非鐵質物料進入二級磁選進一步分離；經過二級磁選的廢料再次通過風選，從而形成了獨有的“兩級風選+兩級磁選”的獨有結構，保證分離效果。

4.4.2 斗式提升機

采用平皮帶傳動，離心重力式卸料。雙排料斗互相交錯布置，專用螺栓固定。下部鼠籠型滾筒能夠防止皮帶跑偏。帶制動電機的減速機，防止提升機發(fā)生逆轉。尾部設有檢測裝置，可檢測提升機的工作狀態(tài)，并自動報警，設備連鎖控制，保證設備的安全運轉。

4.4.3 振動輸送篩

采用振動電機作為激振源，振動平穩(wěn)可靠；采用鋼板沖孔篩，延長篩網壽命；設有除塵罩，防止粉塵外溢。

4.5 工件上下料輸送系統(tǒng)

上件采用振動輸送機將工件均勻送進搖床拋丸清理機，內部設有落砂孔，將散落砂分離，排廢處理。

下件采用振動輸送機將工件轉運到鱗板輸送機，工件可以翻身，倒出彈丸，回送到彈丸循環(huán)系統(tǒng)。

4.6 除塵系統(tǒng)

采用慣性除塵器+旋風除塵器+脈沖布袋除塵器，粉塵排放濃度小于20mg/m3，除塵效率達99.5%以上。風機采用隔音罩消音。

4.7 電氣控制系統(tǒng)

采用SIMENS公司PLC進行集中控制。設有10"觸摸屏，實現整機運行監(jiān)控。搖床擺動采用變頻器，風機采用變頻控制。

5 影響鑄件清理質量的主要因素分析

鑄件清理質量與多種因素有關，主要影響因素如下：

（1）拋丸量：鑄件清理質量和拋丸量直接相關。彈丸覆蓋率要達到99%以上，鑄件表面清理合格。

（2）拋丸器的布置：拋丸器數量和拋丸器的安裝位置及拋射角度對鑄件清理質量有決定性影響。參數設計不合理將大大降低整臺設備的拋丸效率。

（3）拋丸器的型式：拋丸器由直聯與皮帶傳動兩種形式。直聯拋丸器傳動效率高，但對葉片的要求也高，維修要跟進，及時更換；皮帶傳動拋丸器有兩級軸承，運轉平穩(wěn)，工作可靠，不會燒電機。綜合考量本設備選用皮帶傳動拋丸器。

（4）拋丸器的功率：拋丸器的功率由所需的拋丸量直接決定，本機配備10臺45 kW電機，拋丸效率可高達20kg/(min·kW)。

（5）彈丸直徑：彈丸直徑對清理效果影響最大，因為彈丸攜帶能量與彈丸直徑的立方成正比。例如彈丸直徑1mm和2mm時，彈丸攜帶能量相差約8倍。彈丸直徑越大鑄件表面粗糙度越低。彈丸直徑的選擇與鑄件材質、尺寸大小、拋丸器離工件的距離、鑄件表面粗糙度等因素相關。一般汽車配件清理時，彈丸直徑確定為1.0～2.0mm。

（6）彈丸初速度：彈丸初速度對清理效果影響較大，這是因為彈丸攜帶能量和速度的平方成正比。例如彈丸初速度70m/s和90m/s時，彈丸攜帶能量相差約1.7倍。當然彈丸初速度越高，鑄件表面粗糙度越低。彈丸初速度的選擇與鑄件材質、拋丸器離工件的距離、鑄件表面粗糙度等因素相關。一般汽車配件清理時，彈丸初速度確定為80～90m/s。

（7）彈丸材質和硬度：彈丸材質一般為合金鑄鋼或鋼絲切丸（錳鋼）。彈丸材質和硬度對清理效果有一定影響。高質量的合金鑄鋼丸表面硬度適中，使用壽命長，清理效果很好，但使用成本稍高。鋼絲切丸硬度較低，使用壽命尚可，清理效果較好，但使用成本較低。

（8）彈丸的清潔度：彈丸的清潔度對清理效果和易損件的使用壽命有很大影響。彈丸當中粉塵的增多會大大降低拋丸清理效果，采用磁選分離器能夠分離彈丸中的砂粒。

6 清理工件檢測數據

經生產檢測，表面粗糙度要求Ra25～50，剎車盤表面及散熱槽表面氧化皮及砂粒清理干凈，表面顏色呈現金屬本色。表面磕碰傷率＜0.3%，產品無變形現象。

7 結束語

本設備自2016年8月投產以來，清理鑄件超過6萬噸。設備連續(xù)穩(wěn)定全自動化運行，大大減少的人員勞動強度。這是國產最大生產率20t/h的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機成功應用，打破了國外設備的壟斷，為鑄造廠大大節(jié)省了投資，為實現全自動化鑄造車間生產奠定了基礎。