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作為裝備制造業(yè)基礎(chǔ)的鑄造行業(yè),由于消耗的原材料以不可再生的資源為主等原因,導(dǎo)致該行業(yè)屬于能耗高,污染大,勞動力密集行業(yè)。所以如何實現(xiàn)裝備的節(jié)能性更優(yōu),環(huán)保性更好,生產(chǎn)效率更高是擺在鑄機行業(yè)的最大課題。濕型物理硬化砂型鑄造是目前國內(nèi)、國際應(yīng)用最廣的鑄造工藝,在金屬鑄造約占到整個黑色金屬鑄造的80%以上。該鑄造工藝的適應(yīng)性很廣,小件、大件,簡單件、復(fù)雜件,單件、大批量都可采用。目前國內(nèi)為該鑄造工藝制造澆鑄砂型的造型機主要有以下幾種:
1、震實式造型機
此種造型機工作原理是砂箱和模樣固定在造型機的工作臺上﹐利用工作臺下落時與砧座撞擊面的相撞﹑砂粒的慣性來緊實砂型。這種造型機的優(yōu)點是設(shè)備造價低,操作簡單。缺點是砂型上下緊實度不均勻,尤其上部緊實度不足,噪聲嚴重,工人勞動強度大,生產(chǎn)效率低下,環(huán)境污染嚴重,對廠房基礎(chǔ)沖擊較大。該機已經(jīng)逐步被微震壓實造型機所代替。
2、震壓式造型機
該機的工作原理是對震實的砂型再進行壓實,可以獲得上下部緊實的砂型。常用的是微震壓實式造型機(微震壓實式造型機 )是利用工作臺下落與浮動的震鐵相撞,微震緊實型砂,再進行壓實。微震是以較高頻率(500~1000次/分),小振幅(5~25毫米)的振動代替震實式造型機的低頻率 (60~120次/分)﹑大振幅的振動。這種造型機的優(yōu)點是設(shè)備造價低,操作簡單,所造砂型緊實度基本均勻,對廠房基礎(chǔ)要求也較低。缺點是噪聲嚴重,工人勞動強度大,生產(chǎn)效率低下,環(huán)境污染較嚴重。
3、壓實式造型機
該機的工作原理是利用氣壓或液壓通過壓頭或模樣對砂箱內(nèi)的型砂施加壓力來緊實型砂。其壓強一般為0.25~0.4兆帕。這種造型機﹐使遠離施壓面的砂型緊實度差。20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了高壓造型機﹐砂型平面上的壓強在 0.7兆帕以上。高壓造型機的壓頭分為平壓頭﹑成形壓頭和多觸頭壓頭等幾種結(jié)構(gòu)形式。其中以高壓多觸頭造型機應(yīng)用最為廣泛。
高壓多觸頭造型機壓頭分割成許多可上下運動的小方塊──觸頭﹐通過液壓缸可獲得很大的壓實力。壓實時﹐各觸頭按其下面的模樣高度(即受壓砂層厚度)施加相應(yīng)的壓力﹐使砂型獲得很高的﹑均勻的緊實度和硬度。這類造型機都設(shè)有微震機構(gòu)﹐能夠適應(yīng)復(fù)雜模樣的造型。高壓多觸頭造型機多采用四立柱結(jié)構(gòu)﹐有單工位式和雙工位式。為了適應(yīng)中小批量鑄件的生產(chǎn)﹐這種造型機多附有模板快換裝置﹐更換模板時﹐造型機不必停機。這種造型機的優(yōu)點是所造砂型緊實度好。缺點是噪聲較嚴重,工人勞動強度大,生產(chǎn)效率低下,環(huán)境污染較嚴重。
4、垂直射壓式無箱造型機
它的工作原理是利用壓縮空氣將型砂均勻地射入砂箱預(yù)緊實,然后再施加外部壓力進行壓實。垂直分型無箱射壓造型機造型不用砂箱,型砂直接射入帶有模板的造型室。該機優(yōu)點是所造砂型尺寸精度高,因砂箱兩面都有型腔,生產(chǎn)率很高。缺點是下芯比較困難,對型砂質(zhì)量要求非常嚴格。
5、水平分型脫箱射壓造型機
該類機型目前是國際、國內(nèi)最高端的砂型造型機,目前只有日本新東,日本東久、美國亨特爾可以生產(chǎn),但因其價格昂貴在我國鑄造行業(yè)的實際應(yīng)用也受到很大限制。它的工作原理是利用壓縮空氣將型砂均勻地射入砂箱預(yù)緊實,然后再施加外部壓力進行壓實。水平分型脫箱射壓造型機利用砂箱進行造型,砂型造好后合型脫箱。該機的優(yōu)點是所造砂型尺寸精度高,下芯比較方便,可實現(xiàn)雙工位下芯、生產(chǎn)率高、型砂外泄較少。缺點是砂型緊實度略有不足,所造砂型在翻轉(zhuǎn),推出過程中容易容易塌陷,再一個是造價比較高,一般客戶比較難接受。
人工造型與自動造型節(jié)能指標(biāo)對比表
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指 標(biāo)
節(jié) 能 點
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節(jié) 能 措 施
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指 標(biāo)
減少量
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減 少
用電量
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每型鑄件
節(jié)約用砂量
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砂型堅實度高,強度好,砂型外形小。
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-20kg/型
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-1度/型
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每型節(jié)約壓縮空氣量
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一次射砂、壓實成型,不需要多次氣壓沖擊震動。
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-2立方/型
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-0.5度/型
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每型節(jié)約傳送用電量
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直接將砂型上下箱自動合模,然后推至澆鑄線,無需多次進行砂箱吊裝翻轉(zhuǎn)、傳送。
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-0.4度/型
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每型節(jié)約新砂混入量
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提高砂型強度后,砂源舊砂含量可以提高。
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-6kg/型
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-0.3度/型
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合 計
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-2.2度/型
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國內(nèi)外造型機技術(shù)參數(shù)
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機型
指標(biāo)
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傳統(tǒng)震實式造型機
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傳統(tǒng)震壓式造型機
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傳統(tǒng)壓實式造型機
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日本產(chǎn)水平分型脫箱造型機
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生產(chǎn)效率
(秒/型)
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210
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210
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120
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36
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砂粉外泄
(kg/H)
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多
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多
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多
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≤2
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耗電指數(shù)(K)
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3
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3
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2
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1
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廢品率
(%)
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≥10%
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≥10%
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≤8%
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≤3%
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運行噪聲
(分貝)
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≥85%
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≥85%
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≥80%
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≤76%
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舊砂回用砂比例(%)
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≤85%
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≤85%
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≤90%
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≥95%
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