一種鑄造用智能化涂料流涂浸涂工作站

陳翔宇，龐登懷，茍牛紅，周永華，蔣發(fā)根，閆德剛，周景吉，田海瑞

（寧夏共享機(jī)床輔機(jī)有限公司，寧夏銀川 750021）

傳統(tǒng)粗放式的涂料配比及供給方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下高效節(jié)能、環(huán)保綠色的鑄造涂敷趨勢(shì)[1]；為了能夠給鑄件提供最佳的涂層厚度，避免特定鑄件重復(fù)出現(xiàn)脈紋、包砂等缺陷，此工作站應(yīng)運(yùn)而生[2]。

工作站適用于高品質(zhì)鑄件自動(dòng)化生產(chǎn)線中涂料使用參數(shù)的全程自動(dòng)精確控制。該工作站通過(guò)實(shí)時(shí)、連續(xù)測(cè)定涂料的密度及粘度將涂料的配制及質(zhì)量控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)過(guò)程控制，可有效地消除人為因素的影響，使涂料涂敷質(zhì)量更加穩(wěn)定一致。智能、安全、高效、綠色、環(huán)保更是其主要代言詞[3]。

1 研制過(guò)程

設(shè)計(jì)思路：首先整體布局，其次逐步細(xì)化，最后具體到點(diǎn)。

整體布局：根據(jù)產(chǎn)品功能要求并結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)，合理布局、設(shè)計(jì)主體部件的過(guò)程。

逐步細(xì)化：根據(jù)產(chǎn)品要求，在規(guī)定的空間內(nèi)逐級(jí)分解，功能分擔(dān)的過(guò)程。

具體到點(diǎn)：零件設(shè)計(jì)。

零件設(shè)計(jì)的基本原則：具有較好的可行性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性及良好的工藝性。

零件設(shè)計(jì)的整體趨勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化。

技術(shù)路線：計(jì)劃制定→調(diào)研摸索→方案設(shè)計(jì)→模擬驗(yàn)證→首臺(tái)生產(chǎn)→樣機(jī)評(píng)審→優(yōu)化改進(jìn)→正式量產(chǎn)→顧客驗(yàn)證→總結(jié)反饋→市場(chǎng)推廣→完善售后。

圖1 技術(shù)路線圖

為了實(shí)現(xiàn)涂料配制及質(zhì)量控制一體化 (自動(dòng)上料下料、自動(dòng)實(shí)時(shí)配比、自動(dòng)輸送循環(huán)，在線、連續(xù)、自動(dòng)測(cè)定涂料的密度及液位)，依次自主設(shè)計(jì)流涂裝置、浸涂裝置及工作站三大功能體。流涂裝置依靠被流涂件的特征給出一定的空間后按照使用要求設(shè)計(jì)出涂裝機(jī)構(gòu)和回流機(jī)構(gòu)，流涂出口壓力通過(guò)管道分流加自力式調(diào)壓泵的復(fù)合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力無(wú)極調(diào)整；浸涂裝置在考慮極限工件的瞬時(shí)溢流及回流效果的主因下，利用自循環(huán)防溢出防沉降浸涂裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)高效便捷浸涂；工作站通過(guò)上下兩層式布局實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)整體模塊化、空間高效利用化，并將核心的機(jī)械、電氣、流體集中分區(qū)域布置。為防止涂料中的化學(xué)鍵在攪拌過(guò)程中被破壞進(jìn)而失效我們自主設(shè)計(jì)帶自翻轉(zhuǎn)的盾式攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行均質(zhì)化攪拌；針對(duì)粘稠的原漿我們?cè)O(shè)計(jì)出智能上料裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類上料；最終我們通過(guò)間接的數(shù)據(jù)測(cè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)涂料波美度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

工作站主要包括：流涂裝置、浸涂裝置、配比基站三大部分。其中流涂裝置由涂裝機(jī)構(gòu)和回流機(jī)構(gòu)組成；浸涂裝置由浸涂機(jī)構(gòu)和回流機(jī)構(gòu)組成；配比基站由智能上料裝置、均質(zhì)攪拌裝置、波美度檢測(cè)裝置、電控系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、供液系統(tǒng)七部分組成。

工作站的工作流程如下：

自動(dòng)上料（涂料原漿、清水）：清水儲(chǔ)蓄罐和原漿儲(chǔ)蓄罐分別安置模擬量的差壓變送器來(lái)實(shí)時(shí)反饋液位信息（利用音叉開關(guān)做高低液位極限保護(hù)），按照高停低補(bǔ)的程序要求來(lái)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)料功能，其中送料、預(yù)攪拌、輸送全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制及運(yùn)行。

自動(dòng)配比（波美度實(shí)時(shí)檢測(cè)及調(diào)整）：依實(shí)際需求，每個(gè)固定時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)涂料的回抽與定量檢測(cè)并按照雙法蘭差壓變送器和超聲波雷達(dá)物位計(jì)的輸出值實(shí)現(xiàn)波美度的恒定處理（稀釋與稠化）。

圖2 鑄造用智能化涂料流涂浸涂工作站正視圖

圖3 配比基站等軸側(cè)視圖

圖4 流涂裝置等軸側(cè)視圖

圖5 浸涂裝置等軸側(cè)視圖

自動(dòng)流涂浸涂（供給回流及防沉降）：流涂區(qū)域和浸涂區(qū)域分別安裝液位檢測(cè)裝置，按照高回低補(bǔ)的程序要求實(shí)現(xiàn)流體的實(shí)時(shí)循環(huán)。浸涂池內(nèi)部?jī)A角化、溢流化處理，并在底部加裝文丘里噴嘴以此聯(lián)合實(shí)現(xiàn)翻漿效果最佳（防沉降）。

管道自動(dòng)清理(防堵塞)：按照涂料特性，周期性實(shí)現(xiàn)管道清水化、空氣化清理；以此保證管路的暢通。

2 特點(diǎn)

圖6 工作站工廠實(shí)物圖

（1）旨在適應(yīng)廣泛的使用方法，包括噴涂、浸涂和流涂；可與各類容器連接實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；可根據(jù)客戶的實(shí)際情況及要求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)[4]。

（2）涂料配制及質(zhì)量控制一體化，自動(dòng)加料、輸送、循環(huán)，在線、實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)測(cè)定涂料密度及液位；控制精度及可靠性高，環(huán)境及人為因素影響?。贿m用水、醇基涂料。

（3）雙聯(lián)過(guò)濾器可濾除涂料中的絕大部分雜質(zhì)，機(jī)構(gòu)維護(hù)方便、使用可靠?？蛇x擇紫外線消毒殺菌器及涂料原漿消耗量控制器等輔助裝置[5]。

（4）可設(shè)置為自動(dòng)工作、手動(dòng)操作或間歇工作；測(cè)量數(shù)據(jù)記錄并保存在專用數(shù)據(jù)庫(kù)中，可生成定制化報(bào)告；工作站可與Linux操作系統(tǒng)中心連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維。

（5）沉淀的問(wèn)題可通過(guò)攪拌系統(tǒng)周期性的涂料均質(zhì)化來(lái)克服。防堵主要通過(guò)定期自清洗和定期抽空來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（6）為鑄件提供最佳的涂層厚度，避免特定鑄件重復(fù)出現(xiàn)脈紋、包砂等缺陷；降低了廢品率，提高了生產(chǎn)率，減少了鑄件生產(chǎn)成本；提高了涂料使用效率，減少了涂料消費(fèi)量，提高了綜合收益性[6,7]。

（7）提高了產(chǎn)品追蹤能力和質(zhì)量控制能力并極大的改善了工作環(huán)境。

3 結(jié)論

該工作站目前在國(guó)內(nèi)處于空白領(lǐng)域，相較于國(guó)外產(chǎn)品，單臺(tái)套總價(jià)只是國(guó)外同類產(chǎn)品的40%左右；是對(duì)國(guó)內(nèi)智鑄產(chǎn)業(yè)鏈核心單機(jī)的補(bǔ)充與拓展，并且實(shí)現(xiàn)了綠色運(yùn)行的基本要求。該工作站已榮獲第十六屆中國(guó)國(guó)際鑄造博覽會(huì)裝備創(chuàng)新獎(jiǎng)大獎(jiǎng)。

隨著我國(guó)高端智能鑄造市場(chǎng)日趨活躍、需求旺盛，國(guó)際上主要的鑄造供貨及配套廠家紛紛將投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)向中國(guó)市場(chǎng)；從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)智能鑄造設(shè)備的需求會(huì)越來(lái)越大，該工作站極具遠(yuǎn)景效益。