樹脂砂型涂料在線過(guò)濾裝置的開發(fā)

楊和霖，蔡 運(yùn)，何 偉，庹文海

（株洲九方鑄造有限責(zé)任公司，湖南株洲市 412001）

樹脂砂型涂料在線過(guò)濾裝置的開發(fā)

楊和霖，蔡 運(yùn)，何 偉，庹文海

（株洲九方鑄造有限責(zé)任公司，湖南株洲市 412001）

該裝置使涂料實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)，涂料在加入攪拌桶后，通過(guò)管道流進(jìn)靜置桶，進(jìn)入隔膜泵到淋涂槽，再到過(guò)濾網(wǎng)回到靜置桶，從而實(shí)現(xiàn)了涂料在線過(guò)濾的要求。

樹脂砂；涂料；過(guò)濾裝置；設(shè)計(jì)

1 前言

我公司對(duì)呋喃樹脂砂砂型采用淋涂工藝進(jìn)行涂料涂覆，涂料在攪拌機(jī)中配置好后，手工加入中間槽，涂料經(jīng)過(guò)進(jìn)泵管、隔膜泵、出泵口在淋涂槽上淋涂到砂型上，從砂型上流下的涂料經(jīng)過(guò)流出管回到中間槽，涂料循環(huán)的工藝路線見(jiàn)圖1。由于樹脂砂砂型表面的浮砂（主要是背砂層面）在砂型翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，跌落到淋涂槽中，混入涂料中，隨著涂料的循環(huán)使用最后粘附在涂層表面，造成涂層表面的不完整，從而影響到鑄件的表面質(zhì)量及內(nèi)在質(zhì)量，因此必須對(duì)涂料中夾雜的砂粒進(jìn)行過(guò)濾。

為進(jìn)行涂料過(guò)濾，開始選擇的過(guò)濾方案是在流出管和中間槽之間設(shè)置靜態(tài)過(guò)濾網(wǎng)。原砂的粒度為40—100目，首先選擇的濾網(wǎng)為60目，涂料不能通過(guò)濾網(wǎng)，再次選擇40目的濾網(wǎng)出現(xiàn)同樣的情況，清洗干凈的濾網(wǎng)在前10s還可通過(guò)涂料，3分鐘后就淤積堆滿在濾網(wǎng)上。

2 涂料過(guò)濾原理分析

鑄造涂料為非牛頓流體[1]，一般是帶有屈服值和觸變性的假塑性流體，其流變特性見(jiàn)圖2。如果涂料所受到的切應(yīng)力小于其屈服值τy，則涂料不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)。涂料從流出口接觸到篩網(wǎng)后，受到阻礙，其受到的剪切速率減小，導(dǎo)致在篩網(wǎng)面上的涂料切應(yīng)力減小，流動(dòng)性減弱，淤積一部分，后續(xù)的涂料淤積在上，導(dǎo)致篩網(wǎng)面上的涂料剪切力降低至零，最終無(wú)任何流動(dòng)性，涂料就再也無(wú)法流過(guò)濾網(wǎng)，完全淤積在濾網(wǎng)上。

鑄造的涂料具有剪切稀釋的能力，其粘度隨著剪切率的增大而下降，見(jiàn)圖3。若使篩網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，為篩網(wǎng)和涂料的接觸面提供切向力，從而在涂料內(nèi)產(chǎn)生切應(yīng)力。當(dāng)該切應(yīng)力超過(guò)涂料的屈服應(yīng)力時(shí)，涂料就可流動(dòng)而穿過(guò)篩網(wǎng)。由于涂料骨料一般為320目，只要選擇篩網(wǎng)的網(wǎng)眼尺寸比砂粒小，就可保證把砂粒過(guò)濾出來(lái)。

3 涂料過(guò)濾裝置設(shè)計(jì)

實(shí)際開發(fā)的涂料過(guò)濾裝置見(jiàn)圖4。與圖2相比，除增加涂料過(guò)濾裝置外，并布置了涂料自流管，其作用是讓配置好的涂料自涂料攪拌器中在重力作用下自動(dòng)流入中間槽中，涂料的流量通過(guò)球閥控制。

（1）過(guò)濾裝置組成

過(guò)濾裝置組成見(jiàn)圖5。過(guò)濾筒口的直徑比篩網(wǎng)筒小60mm左右，以避免涂料溢出。內(nèi)側(cè)保持20°斜度，使筒過(guò)濾出的砂能隨斜面排出。外側(cè)保持45°斜度并伸出30mm以上，使排出的砂能完全集中到集砂桶中。過(guò)濾筒底的直徑大于篩網(wǎng)筒15mm以上，形成導(dǎo)流邊沿，避免涂料淌到筒底外側(cè)，以減少設(shè)備的清理。

（2）篩網(wǎng)的選擇與檢測(cè)

根據(jù)GB/T 9442-1998《鑄造用硅砂》，鑄造用硅砂的粒度用試驗(yàn)篩進(jìn)行分析，其篩號(hào)與篩孔的基本尺寸應(yīng)符合表1。檢測(cè)鑄造砂的粒度使用的是鑄造用試驗(yàn)篩，根據(jù)JB/T 9156-99鑄造用試驗(yàn)篩，篩孔及金屬絲直徑基本尺寸見(jiàn)表2。

表1 鑄造用硅砂的粒度分析試驗(yàn)篩

表2 鑄造用試驗(yàn)篩及金屬絲直徑基本尺寸

鑄造用試驗(yàn)篩篩孔基本尺寸的定義見(jiàn)圖6，可知，試驗(yàn)篩篩孔大小并不包含金屬絲的尺寸。

市場(chǎng)上的篩網(wǎng)目前尚無(wú)明確的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以不銹鋼絲網(wǎng)為例，制造材料一般為1Cr18Ni9Ti不銹鋼絲，門幅寬度一般為1000mm，每匹長(zhǎng)度一般為30m。規(guī)格見(jiàn)表3②。

表3 不銹鋼絲布規(guī)格（單位：mm）

市場(chǎng)上的篩網(wǎng)與鑄造用試驗(yàn)篩篩孔的結(jié)構(gòu)及尺寸定義與圖6相同，符合GB6004，兩者篩孔的尺寸大小都不包含金屬絲的絲徑。但是兩者名義目數(shù)相同時(shí)，實(shí)際的網(wǎng)孔尺寸并不一致，比較表3與表1、表2即可知。

為保證絲網(wǎng)的選擇得當(dāng)，需對(duì)絲網(wǎng)的篩孔尺寸進(jìn)行測(cè)量。由于金屬絲徑及篩孔尺寸都太小，一般的測(cè)量方法無(wú)法測(cè)量。我們的方法是，選篩網(wǎng)平整處剪一塊30mm×30mm大小的絲網(wǎng)，放在光學(xué)顯微鏡上，背面壓一塊拋光的金相試樣以保證反光，放大100倍觀察，對(duì)照光學(xué)顯微鏡上的尺寸標(biāo)尺，可測(cè)出篩孔及金屬絲尺寸。實(shí)測(cè)用于所設(shè)計(jì)的涂料過(guò)濾裝置的不銹鋼絲布的篩孔尺寸為0.030-0.038mm（市場(chǎng)名義目數(shù)：60目），鋼絲尺寸為0.013mm。相對(duì)于表3，該絲布應(yīng)為50-60目規(guī)格，但對(duì)照表2的鑄造用試驗(yàn)篩，該篩為40-50目。

將該篩網(wǎng)卷成圓柱面，接縫處壓緊，即制成過(guò)濾篩筒。

（3）減速機(jī)的選擇

實(shí)際選用臥式擺線針減速機(jī)，該型減速機(jī)維修方便，同時(shí)在市場(chǎng)上通用性的減速機(jī)中，該型的單級(jí)變速比最大（實(shí)際選型變速比87）。電機(jī)選用三相異步電動(dòng)機(jī)，功率0.75kW，轉(zhuǎn)速1450r/min。減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速16.6r/min。

由于單級(jí)的擺線針減速機(jī)變速比大，一級(jí)變速已達(dá)到要求，大大減小了整體裝置的尺寸。并由于擺線針減速機(jī)的軸承能夠承受相當(dāng)?shù)膹澗兀瑸檫^(guò)濾滾筒采用懸臂梁式的支撐提供了條件，進(jìn)一步減小了裝置尺寸。

（4）過(guò)濾裝置的安裝及使用

安裝時(shí)保證淋涂槽的涂料流出口伸進(jìn)過(guò)濾筒口內(nèi)100mm。

使用方法：?jiǎn)?dòng)電機(jī)，過(guò)濾筒自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)涂料進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾筒內(nèi)的砂粒積累到一定量后，將從過(guò)濾筒口自動(dòng)排出到積砂筒，不需人工干預(yù)。當(dāng)觀察到涂料流淌出過(guò)濾筒口時(shí)，表明過(guò)濾筒內(nèi)砂過(guò)多，臨時(shí)停機(jī)，從筒口將過(guò)濾筒內(nèi)砂手工清理出大部分。再次啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置。每日淋涂作業(yè)完成后，將積砂桶內(nèi)的砂倒入淋涂槽，利用清洗淋涂槽的酒精清洗，回收涂料。再停機(jī)清空過(guò)濾筒的積砂，啟動(dòng)裝置，在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下繼續(xù)用酒精對(duì)過(guò)濾筒進(jìn)行清洗干凈。

4 過(guò)濾裝置的技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用單級(jí)減速機(jī)、懸臂梁式濾網(wǎng)支撐，最大可能減小了裝置的尺寸，使裝置可在狹小空間內(nèi)應(yīng)用。

（2）自動(dòng)流砂技術(shù)。該裝置對(duì)涂料中裹雜的砂粒能夠自動(dòng)流出，全面保證過(guò)濾后的涂料品質(zhì)。

（3）涂料封閉循環(huán)技術(shù)。涂料在加入攪拌桶后，通過(guò)管道流進(jìn)靜置桶，進(jìn)入隔膜泵到淋涂槽，通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)回到靜置桶。減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了涂料浪費(fèi)，保持了工地整潔。

（4）涂料再回收技術(shù)。自動(dòng)流砂收集后，尚有少量涂料隨砂粒流出，每日手工倒入涂料槽中，通過(guò)清洗過(guò)濾，能夠再次將涂料回收。

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)：造型材料分冊(cè)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993:193.

[2]祝燮權(quán)主編.實(shí)用五金手冊(cè)[M].第六版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2001.

Developing of on-Line Filtering Equipment on Flow Coating of Self-Cured Resin-Bonded Sand

YANG HeLin,CAI Yun,HE Wei,TUO WenHai
（Zhuzhou JiuFang Foundry Co.Ltd.,Zhuzhou 412001,Hunan China）

The requirement for coating filtering on-line has been realized as a device enabled a close loop cycle of coating which is added into a beating up barrel then inpours through pipe into a holding barrel before flows into an insulated film pump to pouring and spreading slot then through a filtering net before turns back to the holding barrel.

Resin bonded sand；Coating；Filtering equipment；Desing

TG231.5;

A；

1006－9658（2012）01－3

2011－11－01

2011－152

楊和霖（1972-），男，工程師，主要從事軌道交通機(jī)車鑄鋼冶煉及產(chǎn)品開發(fā)