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，通過管道流進(jìn)靜置桶，進(jìn)入隔膜泵到淋涂槽，再到過濾網(wǎng)回到靜置桶，從而實(shí)現(xiàn)了涂料在線過濾的要求。

樹脂砂；涂料；過濾裝置；設(shè)計(jì)

1 前言

我公司對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)過流出管回到中間槽，涂料循環(huán)的工藝路線見圖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，因此必須對涂料中夾雜的砂粒進(jìn)行過濾。

為進(jìn)行涂料過濾，開始選擇的過濾方案是在流出管和中間槽之間設(shè)置靜態(tài)過濾網(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還可通過涂料，3分鐘后就淤積堆滿在濾網(wǎng)上。

2 涂料過濾原理分析

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，則涂料不會產(chǎn)生流動。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，最終無任何流動性，涂料就再也無法流過濾網(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，見圖3。若使篩網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)動，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)力超過涂料的屈服應(yīng)力時(shí)，涂料就可流動而穿過篩網(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，就可保證把砂粒過濾出來。

3 涂料過濾裝置設(shè)計(jì)

實(shí)際開發(fā)的涂料過濾裝置見圖4。與圖2相比，除增加涂料過濾裝置外，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流入中間槽中，涂料的流量通過球閥控制。

（1）過濾裝置組成

過濾裝置組成見圖5。過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

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，其篩號與篩孔的基本尺寸應(yīng)符合表1。檢測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圖6，可知，試驗(yàn)篩篩孔大小并不包含金屬絲的尺寸。

市場上的篩網(wǎng)目前尚無明確的國家標(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，每匹長度一般為30m。規(guī)格見表3②。

表3 不銹鋼絲布規(guī)格（單位：mm）

市場上的篩網(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)，需對絲網(wǎng)的篩孔尺寸進(jìn)行測量。由于金屬絲徑及篩孔尺寸都太小，一般的測量方法無法測量。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，對照光學(xué)顯微鏡上的尺寸標(biāo)尺，可測出篩孔及金屬絲尺寸。實(shí)測用于所設(shè)計(jì)的涂料過濾裝置的不銹鋼絲布的篩孔尺寸為0.030-0.038mm（市場名義目數(shù)：60目），鋼絲尺寸為0.013mm。相對于表3，該絲布應(yīng)為50-60目規(guī)格，但對照表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)在市場上通用性的減速機(jī)中，該型的單級變速比最大（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。

由于單級的擺線針減速機(jī)變速比大，一級變速已達(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?，為過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)過濾筒口內(nèi)100mm。

使用方法：啟動電機(jī)，過濾筒自動轉(zhuǎn)動，對涂料進(jìn)行過濾。過濾筒內(nèi)的砂粒積累到一定量后，將從過濾筒口自動排出到積砂筒，不需人工干預(yù)。當(dāng)觀察到涂料流淌出過濾筒口時(shí)，表明過濾筒內(nèi)砂過多，臨時(shí)停機(jī)，從筒口將過濾筒內(nèi)砂手工清理出大部分。再次啟動電機(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)清空過濾筒的積砂，啟動裝置，在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下繼續(xù)用酒精對過濾筒進(jìn)行清洗干凈。

4 過濾裝置的技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用單級減速機(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）自動流砂技術(shù)。該裝置對涂料中裹雜的砂粒能夠自動流出，全面保證過濾后的涂料品質(zhì)。

（3）涂料封閉循環(huán)技術(shù)。涂料在加入攪拌桶后，通過管道流進(jìn)靜置桶，進(jìn)入隔膜泵到淋涂槽，通過過濾網(wǎng)回到靜置桶。減輕了工人勞動強(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，通過清洗過濾，能夠再次將涂料回收。

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會.鑄造手冊：造型材料分冊[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[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)