V 法造型密闭式涂料烘干系统的优化设计

2022-09-29徐宗平丁淑海

中国铸造装备与技术 2022年5期

徐宗平，丁淑海

（青岛鑫科机械科技有限公司，山东青岛 266400）

0 引言

V 法铸造是利用大气的负压作用，将砂子成型的铸造工艺。其砂型成型过程是：模型抽气→将具有良好延展性的EVA 薄膜加热后吸附到模型表面→在薄膜上喷上一层专用涂料→涂料烘干→将砂箱扣在模型上→将砂子加入砂箱→砂子刮平后在砂箱上面再覆盖一层薄膜→抽出砂箱内空气→将砂箱从模型上拔起→上、下砂型合箱→浇注。

在上面V 法造型过程中，一个重要的环节是涂料的烘干。涂料层干燥后形成一层耐高温的硬壳，起到防止冲砂、塌型和机械粘砂等铸件缺陷，涂层必须进行干燥处理，否则涂料中的水分、甲醇等物质，高温时气化成气体会进入铸件中，形成气眼等铸件缺陷，严重影响铸件质量。

1 烘干系统的设计

1.1 设计方案

在某自动化V 法生产线中，客户的上、下模型不是同一高度而且上模型是凸出的，下模型是凹陷的（如图1 所示），而且生产线效率高，产品质量要求严格，涂层的干燥要求快速、均匀，这些给烘干系统的设计提出了很高的要求。

图1 上下模型

设计思路：（1）客户要求干燥必须均匀，因此不能使用加热管从上方烤干，要使用热风吹干的方式；（2）由于所喷的是工业醇基涂料，挥发后具有一定的毒性，并且易燃易爆，必须进行回收处理，因此，烘干罩必须是密闭的，既要有热风进风口也要有排气的除尘吸风口；（3）针对用户的干燥均匀的要求和模型的形状，应该在罩内设置某些特殊结构来对不同方位进行干燥；（4）上、下模具高度不同，形状不同，烘干罩应分成对应的上下两罩。

根据上述设计思路，我们经过几次优化，设计了移动交换式涂料烘干系统，如图2 所示。

该生产线的布局结构采用上、下模具交替摆放，上、下烘干罩按图2 左图左右来回移动，交替使用。下面按照预定的设计思路，介绍一下该涂料烘干系统的组成结构和工作原理。

1.2 组成结构及工作原理

通常，V 法造型中涂料烘干常用加热管从上面直接烘烤，或者加热管烘烤外加风机吹扫的方式，这些方式对效率低、铸件质量要求不严（如配重铁）的生产线还可以。在该用户的生产线中改变烘干罩内常用加热管的方式，使用热风吹干涂料。如图2 左图所示，在一密闭保温的加热箱里安装一定数量的电加热管，箱体一端是进风口，连接鼓风机，另一端是出风口，连接保温的出风管道，管道延伸到烘干罩上方，并固定好；烘干罩箱体上方设置一个同样直径的管道与加热管道正对，两管道的对接口设计成倾斜的翻边，便于在烘干罩移动对接时避免碰撞。

图2 移动交换式涂料烘干系统

为了防止醇基涂料干燥的毒性蒸汽散发，烘干罩设计成一个周围封闭的结构，并且与模型之间也尽可能靠近密闭。以上箱模具烘干罩为例，介绍一下烘干罩结构及工作原理，如图3 所示。

图3 烘干罩结构及原理图

烘干罩的顶部为双腔结构，下层腔与上层腔是隔离的；下层腔通热风进风管道，下层钢板上开若干ø60mm 的排气孔，根据模具的凹凸形状，在排气孔上焊接不同长度的出风小管，并在出风小管设置蝶阀可以调节风量。这样热风经过进风管吹进下层空腔里，再分散开来从所有出风小管吹出吹向模具表面，达到比较均匀烘干的目的；周围是单层空腔并与顶部上层腔相通，上层空腔与除尘吸风口连接，周围空腔底部的内层周边开ø60mm 的出气孔，这样，当除尘机抽气时，烘干罩内的空气及涂料蒸汽等便通过出气孔、周边空腔、上层空腔、管道吸入相关净化处理的除尘设备。

另外，为防止烘干罩内气体外溢，烘干风机吹出的风量必须小于除尘的风量。该项目热风吹风机使用7.5kW，风压2320Pa，风量7785m3/h 的中低压鼓风机除尘风机使用11kW，风压3145Pa，风量8318m3/h 的中低压鼓风机，在实际使用过程中，还要反复调节各风量闸门，达到最好的烘干效果。

由于客户生产线模型是上、下交替布置运行的，上、下模型不在同一高度，我们设计了图2 所示移动小车交替烘干结构，同时使用模具升降机构将模具升起的所需高度与烘干罩对接，这样，让烘干罩的热风和除尘接口更好的与管道接口对接。小车的移动使用气缸推动，两个位置对应气缸的始端和末端行程；模具升降使用液压油缸，便于大载荷平稳升降。

加热箱里使用了15 根6kW 加热管，总功率90kW，为了达到环保节能，分成三组控制，根据不同季节和车间内温度，可以分别启动30kW、60kW、90kW，并且加热箱的启动与模具的移动形成连锁控制，仅在需要时才启动加热和吹风，闲暇时间不工作。