消失模鑄造流水線用自動澆注機(jī)

　　許少紅 劉 濤

　　(北京天哲消失模鑄造技術(shù)有限公司，北京通州 101113)

　　摘要：本文分析了消失模鑄造流水線澆注過程的特點，針對其特殊要求，北京天哲設(shè)計制造出一種自動澆注機(jī)用于消失模鑄造流水線實際應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：消失模鑄造澆注;自動澆注機(jī)

　　目前多數(shù)消失模鑄造車間澆注工序采用天車吊運澆包至(生產(chǎn)線)抽真空澆注工位，利用人工搖包澆注，個別有實力的單位采用價格昂貴的復(fù)雜澆注機(jī)并不適合真空消失模鑄造澆注過程特點，其功能并不能充分發(fā)揮且維護(hù)修理難度高。針對這種現(xiàn)狀并對消失模鑄造澆注過程進(jìn)行了分析研究，北京天哲設(shè)計制造出一種自動澆注機(jī)并用于消失模鑄造流水線實際應(yīng)用。此澆注機(jī)人性化設(shè)計，操控簡單，易于上手，故障率低，維修容易，特別適合消失模鑄造澆注，同時也可用于其他鑄造方式。下面對該澆注機(jī)做詳細(xì)介紹。

　　1. 消失模鑄造澆注過程的特點分析及特殊要求

　　1.1 特點分析

　　消失模鑄造過程中，在一定真空度下，澆入金屬液使模樣受熱燃燒及氣化消失，金屬液取代泡沫塑料模樣位置的過程稱之為澆注。消失模鑄造由于有實型模樣的消失過程，因此其澆注過程有不同于其他鑄造方式的特殊性。

　　澆注過程中，隨著金屬液面上升，在鑄型型腔里存在著多項動態(tài)平衡：

　　(1)固體泡沫模樣受熱氣化及燃燒消失過程;

　　(2)模樣消失后產(chǎn)生氣體通過涂料層與造型砂部位真空度產(chǎn)生擴(kuò)散平衡;

　　(3)澆注液態(tài)金屬的上升液面和未消失的固體泡沫模樣間氣體壓力和液態(tài)金屬的靜壓力平衡等。

　　這些動態(tài)平衡受多種因素影響，如泡沫模樣和粘接膠的發(fā)氣量及發(fā)氣速度、涂料和造型砂透氣性、真空度、澆注溫度、澆注速度以及澆注靜壓頭變化均對澆注過程產(chǎn)生重要影響。上述因素導(dǎo)致在真空消失模鑄造過程中，宏觀表現(xiàn)為澆注過程不平穩(wěn)，甚至產(chǎn)生反噴及塌箱現(xiàn)象，這和其它鑄造方式有本質(zhì)區(qū)別。

　　1.2 特殊要求

　　消失模鑄造澆注過程的特點，決定了其澆注對鑄件質(zhì)量的影響程度大于其他鑄造方式，需重點關(guān)注。經(jīng)過長期實踐總結(jié)出最理想的澆注過程是：澆注開始先小流找準(zhǔn)澆口杯，在點通澆注系統(tǒng)后，快速注滿澆注系統(tǒng)，盡量保持澆注系統(tǒng)充滿狀態(tài)直至結(jié)束。這樣做可最大限度的保持鑄型型腔里存在著多項動態(tài)平衡，保持澆注系統(tǒng)充滿狀態(tài)可防止吸入空氣造成金屬液氧化及紊流，同時又不易塌箱。實際生產(chǎn)過程中，由于諸多的影響因素，特別是反噴對澆注工的威脅，用天車吊澆包澆注方式很難實現(xiàn)理想澆注。價格昂貴的復(fù)雜澆注機(jī)采用編程自動澆注對于澆注過程不平穩(wěn)的真空消失模鑄造又無用武之地，只能采用手動澆注，高級功能發(fā)揮不出優(yōu)勢。真空消失模鑄造澆注過程的特點要求：澆注機(jī)應(yīng)具備人性化設(shè)計，操控靈活，簡單安全，快速反應(yīng)，制造成本較低。本自動澆注機(jī)完全能滿足以上要求。

　　2. 本澆注機(jī)介紹

　　2.1 澆注機(jī)主體結(jié)構(gòu)

　　如圖所示是本澆注機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，它由如下幾部分組成：

　　(1) 澆注機(jī)車架機(jī)構(gòu);

　　(2) 澆注機(jī)大車行走機(jī)構(gòu);

　　(3) 澆注機(jī)澆注小車行走機(jī)構(gòu);

　　(4) 澆注機(jī)傾包澆注機(jī)構(gòu);

　　2.2 液壓系統(tǒng)

　　本文稱之全液壓澆注機(jī)是源于此澆注機(jī)的工作及控制除隨流孕育外，均由液壓系統(tǒng)來完成。液壓系統(tǒng)包含以下三個子系統(tǒng)：

　　(1)澆注機(jī)大車和澆注小車行走獨立液壓系統(tǒng);

　　(2)大車和小車行走液壓系統(tǒng)的獨立控制穩(wěn)壓系統(tǒng);

　　(3)澆注機(jī)傾包澆注獨立液壓系統(tǒng);

　　設(shè)計三個獨立液壓系統(tǒng)互不干擾，目的是為了實現(xiàn)快速反應(yīng)，操控靈活簡單安全，但共用一個油箱及散熱器。

　　2.3 操控室

　　本澆注機(jī)操控室控制臺包含：

　　(1)傾包澆注液壓控制方向盤及大車和小車行走四向比例閥控制桿;

　　(2)負(fù)壓真空對接及控制系統(tǒng)組合開關(guān)按鈕;

　　(3)隨流孕育控制裝置;

　　操控室可根據(jù)需要設(shè)置在澆注機(jī)的不同位置，如：澆注小車側(cè)面;砂箱線上方;澆注小車所對的砂箱線對面。幾種方式均好設(shè)置，其目的只有一個，易于觀察澆注并安全操作。

　　3. 工作原理

　　本文所述澆注機(jī)針對消失模鑄造流水線，在砂箱高度一致的情況下使用。澆注動作包含：

　　(1)平行于生產(chǎn)線軌道方向的澆注機(jī)行走;

　　(2)垂直于生產(chǎn)線軌道方向的澆注小車(含澆包)行走;

　　(3)以澆包嘴為軸傾包澆注;

　　(4)獨立的可控隨流孕育;

　　(5)負(fù)壓真空對接及控制;

　　本文僅關(guān)注澆注機(jī)工作原理，不再闡述隨流孕育和負(fù)壓真空對接及控制原理。

　　3.1 澆注機(jī)大小車行走及控制原理

　　大車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動行走，小車采用雙作用油缸驅(qū)動，二者共有一套液壓系統(tǒng)，在另一套獨立控制穩(wěn)壓系統(tǒng)協(xié)助下，利用一套四向液控比例閥控制系統(tǒng)實現(xiàn)大小車行走無極調(diào)速。一只手操控四向比例閥控制桿，靈活的控制澆注機(jī)澆包對準(zhǔn)砂箱上澆口杯，為澆注做好準(zhǔn)備。

　　3.2 澆注機(jī)的澆注動作和控制原理

　　兩用澆注包(也可用天車吊包人工澆注)固定在澆注小車澆包架上。澆注小車澆包架彎臂通過轉(zhuǎn)軸(軸線通過澆包嘴)與澆注小車二個獨立彎曲固定支臂連接，采用兩套雙作用油缸驅(qū)動澆包架彎臂繞轉(zhuǎn)軸傾轉(zhuǎn)實現(xiàn)定點澆注。利用一套較大流量的獨立液壓系統(tǒng)，通過特殊人性化設(shè)計的方向盤控制系統(tǒng)實現(xiàn)澆注油缸無極調(diào)速，此項設(shè)計巧妙的把人工搖包澆注動作移到澆注機(jī)上，實現(xiàn)了快速反應(yīng)，精準(zhǔn)控制澆注流量且操控靈活簡單安全的特點。

　　綜上所述，本澆注機(jī)在澆注時左手控制方向盤進(jìn)行澆注，右手控制四向閥控制桿調(diào)整澆注位置，因此有經(jīng)驗的一般澆注工經(jīng)過熟悉設(shè)備操作方式后，很容易上機(jī)操作。

　　4. 結(jié)論

　　經(jīng)過實際使用證明，本澆注機(jī)用于消失模鑄造生產(chǎn)線實際應(yīng)用效果良好，能滿足真空消失模鑄造澆注過程要求。同時具有以下特點：

　　(1)澆注機(jī)首次應(yīng)用方向盤操控澆注，想快澆注就快轉(zhuǎn)，想慢澆注就慢轉(zhuǎn)，想停澆就停轉(zhuǎn)，無需象手柄操作回到中位，適合于吊包澆注工操作習(xí)慣，很人性化。

　　(2)無復(fù)雜電器自動控制裝置，系統(tǒng)簡單，維修容易，制造費用較低。

　　(3)傾包轉(zhuǎn)軸特殊位置設(shè)置，澆點位置隨傾包角度變化小，便于穩(wěn)定澆注。

　　(4)澆注動作液壓系統(tǒng)是獨立的系統(tǒng)，互不影響，便于穩(wěn)定澆注。

　　(5)有二種操作方式可供選擇：駕駛室內(nèi)操作及駕駛室外遙控操作。

　　(6)36V安全電壓供電系統(tǒng)，即防止觸電危險，同時二臺隔離變壓器的使用可有效的阻止了電網(wǎng)諧波對澆注機(jī)使用變頻器的影響，防止變頻器誤動作，同時也隔離了澆注機(jī)變頻器對電網(wǎng)的污染。其它用PLC及電腦計算機(jī)控制的澆注機(jī)由于有弱電控制系統(tǒng)，易受電源諧波干擾影響，特別是在鑄造車間，熔煉電爐電源多為大功率開關(guān)電源，電源質(zhì)量低，此類控制系統(tǒng)容易失靈，甚至燒壞。

　　(7)此澆注機(jī)同樣可用于其他鑄造生產(chǎn)線。