砂再生處理主要振動設(shè)備的設(shè)計應(yīng)用

吳 劍

（江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計室，江蘇江陰214400）

砂再生處理的工藝過程中，除了核心設(shè)備外，還有很多工藝上利用了振動設(shè)備和振動機械，形成一套在線或離線的、預(yù)處理的工藝生產(chǎn)線。在對廢舊砂進行團塊破碎分解、松散冷卻和去膜篩分的過程中，充分顯示了振動設(shè)備的作用和工藝優(yōu)勢。其中，經(jīng)常應(yīng)用的振動設(shè)備有：振動破碎機、振動落砂機、振動輸送機、振動篩分機和振動冷卻裝置等。

為適應(yīng)鑄造企業(yè)技改和設(shè)備應(yīng)用，在黏土砂、覆膜砂、樹脂砂、水玻璃砂鑄造工藝方面產(chǎn)生的廢舊砂，應(yīng)用振動設(shè)備進行有效的預(yù)處理（第一道砂處理工序）及再生回用，其工藝設(shè)計和設(shè)備選型很重要。

本文介紹不同砂處理、再生工藝條件下應(yīng)用的振動設(shè)備。

1 砂再生處理之振動落砂

1.1 慣性振動落砂機（單質(zhì)體）

1）主要特點：慣性振動落砂機是砂處理落砂工步的主機裝備之一，是落砂脫箱的重要環(huán)節(jié)，處于噪音大、粉塵大、熱氣散發(fā)量大、環(huán)境惡劣的工作場地。其落砂能力直接影響下道工序的砂處理進度，亦影響到鑄件清理的出品能力。

落砂工步一般常采用的振動落砂機是單質(zhì)體振動落砂機，是一種直接利用兩個振動電機形成的激振合力，使落砂機臺面（柵格板）作拋擲運動來撞擊砂箱落砂的。反作用力通過減振彈簧傳遞給基礎(chǔ)被吸收。其工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定，相對振動幅度較大，振幅亦受到載荷的變化，在過共振區(qū)時會有超振幅出現(xiàn)，嚴重影響振動質(zhì)體和減振彈簧的使用壽命，產(chǎn)生的振動噪音也很大，直接影響生產(chǎn)環(huán)境。

2）適用條件：適用于小于20 t的黏土砂、樹脂砂、水玻璃砂的鑄型落砂。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖1所示為慣性振動落砂機結(jié)構(gòu)。

1.2 雙質(zhì)體振動落砂機

1）主要特點：一種利用激振彈簧直聯(lián)的雙質(zhì)體振動落砂機，可滿足大載荷的鑄型落砂。其振動機理是充分利用了振動激振的慣性力和彈性力的合成，形成有效的振動沖擊對鑄型實現(xiàn)破碎落砂。這種類型的落砂機，空載時的振動噪音低于80 dB（A），負載時的振動幅度相對穩(wěn)定，是一種比較理想的、環(huán)保型的振動設(shè)備。同單質(zhì)體振動落砂機相比，有適應(yīng)鑄件噸位大、振動噪音低、振動幅度相對穩(wěn)定的特點。對土建基礎(chǔ)的動載荷影響相對較小。采用振動電機激振的雙質(zhì)體振動落砂機，簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造加工工藝的難度。

這種在近共振狀態(tài)下工作的落砂機是利用了彈性力和慣性力接近平衡的機理和實現(xiàn)振幅共振放大原理工作的。其振動系統(tǒng)所需激振力和功率消耗相對較小，達到優(yōu)化振動落砂的目的。

2）適用條件：適用于大于20噸的黏土砂、樹脂砂、水玻璃砂的鑄型落砂。也可應(yīng)用于大型鑄件的落砂脫箱。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖2所示為雙質(zhì)體振動落砂機結(jié)構(gòu)。

1.3 振動落砂輸送機

1）主要特點：振動落砂輸送機是一種多用途的鑄造落砂輸送工藝設(shè)備，便于清理鑄件。是利用了兩臺振動電機驅(qū)動的線性振動的激振機理，對砂型進行落砂和輸送。在落砂和輸送過程中砂型鑄件松散破碎，熱量擴散，有快速冷卻的效果。在鑄造生產(chǎn)線上容易配置，實現(xiàn)自動化。

圖1 慣性振動落砂機

圖2 雙質(zhì)體振動落砂機

2）適用條件：適用于黏土砂造型工藝的無箱、有箱造型的脫箱落砂處理。也可應(yīng)用于其他造型的小件大批量落砂處理。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖3所示為振動落砂輸送機結(jié)構(gòu)。

2 砂再生處理之振動破碎

振動破碎機其結(jié)構(gòu)形式很多，有線性振動或非線性振動形式。適用于多種類型的舊砂破碎再生，是舊砂再生的核心設(shè)備之一。

1）主要特點：慣性振動破碎機（線性）的技術(shù)特性是以單質(zhì)體線性振動的激振形式，利用振動電機產(chǎn)生慣性離心力的強力激振方式，使干舊砂團塊產(chǎn)生相互搓磨、碰撞和擠壓，達到使舊砂團塊破碎、脫膜分解的目的。對落砂后形成大量熱舊砂團塊、硬塊，在篩分前進行有效的破碎分解處理，是一種具有破碎、篩分、搓磨再生多道工序為一體的軟再生破碎設(shè)備。

2）適用條件：適用于覆膜砂、樹脂砂、殼型砂等舊砂的破碎分解處理。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖4所示為慣性振動破碎機結(jié)構(gòu)。

圖3 振動落砂輸送機

3 砂再生處理之振動輸送

3.1 振動輸送機（后置式）

1）主要特點：直線振動輸送機是一種兼有松散冷卻、分流輸送的常用配套的振動輸送設(shè)備。其配置除塵罩在密閉狀態(tài)下工作，在輸送過程中初步完成熱舊砂的熱擴散和松散冷卻。有較大的槽體寬度和輸送能力大的特點。

2）適用條件：適用于鑄型落砂后或砂塊破碎分解后的舊砂分流輸送，但不適宜增濕處理。亦適用于清理工部小件批量工件的轉(zhuǎn)運輸送。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖5所示為振動輸送機結(jié)構(gòu)。

圖4 慣性振動破碎機

圖5 振動輸送機

3.2 振動篩分輸送機

1）主要特點：振動篩分輸送機是一種兼有松散冷卻、篩分輸送的常用砂處理設(shè)備，其配置除塵罩在密閉狀態(tài)下工作。其篩分過程也是一個熱擴散過程，達到初步冷卻、松散的目的。配置磁分離設(shè)備可實現(xiàn)舊砂磁選功能。

2）適用條件：適用于黏土砂、覆膜砂、樹脂砂、水玻璃砂等新舊砂的篩分輸送。不適宜增濕處理。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖6所示為振動篩分輸送機結(jié)構(gòu)。

圖6 振動篩分輸送機

4 砂再生處理之振動篩分冷卻

振動沸騰冷卻裝置是一種采用多孔網(wǎng)板為沸騰床面的振動槽體并配置鼓風(fēng)機和排風(fēng)形成風(fēng)冷卻系統(tǒng)。

1）主要特點：熱舊砂在進入振動槽體的沸騰床面上，形成流態(tài)化方式沿激振方向推進，通過鼓風(fēng)機形成風(fēng)冷卻系統(tǒng)對熱舊砂進行沸騰式熱交換，使熱氣流蒸發(fā)隨排風(fēng)口進入除塵器達到快速降溫的目的。利用沸騰床形成的流態(tài)化物料，具有較高的熱交換效率，冷卻效果明顯，在舊砂再生處理中廣泛應(yīng)用。

2）適用條件：適用于中小型鑄造規(guī)模的黏土砂、樹脂砂、覆膜砂等熱舊砂的冷卻處理。高溫砂狀態(tài)時適宜噴淋增濕處理。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖7所示為振動沸騰冷卻裝置。

5 砂再生處理之振動設(shè)備應(yīng)用的典型單元

5.1 振動設(shè)備應(yīng)用典型單元

鑄造生產(chǎn)線工藝單元的砂處理應(yīng)用振動設(shè)備，進行有效的舊砂預(yù)處理（第一道處理工序）是一種對熱舊砂快速處理的有效工藝方案。

圖7 振動沸騰冷卻裝置

1）主要特點：可基本完成落砂、破碎、冷卻、篩分、磁選的舊砂再生預(yù)處理。為下道工序的砂再生提供改良的舊砂品質(zhì)和顆粒度。

2）適用條件：適用于中小型鑄造規(guī)模的砂再生處理和技術(shù)改造。

3）外形結(jié)構(gòu)：圖8所示為振動設(shè)備應(yīng)用典型單元，其工藝流程僅供參考，在技改設(shè)計上應(yīng)根據(jù)實際工況及生產(chǎn)工藝條件確定。

圖8 振動設(shè)備應(yīng)用典型單元（方案）

6 結(jié)束語

在鑄造工藝裝備上，還有很多工藝裝備的應(yīng)用技術(shù)有待提高，需要積極推動砂再生技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)裝備的發(fā)展。砂處理和砂再生回用是必須的，從鑄造企業(yè)綜合效益來講，是鑄造生產(chǎn)工藝全過程的重點環(huán)節(jié)，在工藝設(shè)計中單元生產(chǎn)采用在線砂再生，亦可采用離線處理再生，其中靈活選擇、合理應(yīng)用振動設(shè)備是一種符合可持續(xù)發(fā)展、綠色鑄造生產(chǎn)的工藝流程。