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抛丸机工艺应用及工作原理

文章出处:原创 编辑:抛丸机发表时间:2015-3-28 17:16:47 浏览人数:589,1,0
简介:本文主要介绍了:抛丸机工艺应用及工作原理以及为了提高抛丸清理设备的使用寿命,应很据抛丸设备各种易损件的具体工作条件来正确选择其材质。抛丸器叶片的使用寿命与弹丸的含砂量、抛丸量及抛射速度等有关,其中弹丸中含砂量多少的影响最为显著。为此选择合适的丸砂分离系统,以保证将混入弹丸中的砂拉排除干净是十分必要的。

  对用于中大型铸件清砂的抛丸清理设备,几乎都应进行抛射图的设计。设计抛射图主要根据所需清理铸件的结构、抛丸时铸件运动情况及抛丸器射流的方向来进行,这是保证使铸件内外表面能被迅速清理干净的墓础。

  近二十年来,抛丸清理设备在性能和品种方面都有谁大发展。其基础是对抛丸清理设备主妥部件及易损零件进行的大量试验研究、各种抛丸清理设备.均精心设计及研制。铸造生产对抛丸清理设备的主要要求是:迅速地将铸件内外表面全部清理干净;零、部件的使用寿命长。因此,可以说抛丸清理设备的试验研究和设计,基本上就是围绕这两个要求而开展的。
一、抛丸器:
  对于抛丸机设备核心部件抛丸器的研究和开发工作,铸造工作者一直在不断地进行着。对抛丸器的改连过去主要是靠经验,而现在则着立于通过系统的试验研究。抛丸器的结构与其性能之间灼关系是复杂的。抛丸器的结构参数包括叶轮直径、宽度、形状和转速;定向套直径、开口形状和尺寸,分丸轮与叶片的相对位置等。抛丸器性能的评定标准包括抛丸痕迹、抛丸量、机械效率、噪声、叶片寿命、弹丸利用率及抛出速度、维修工作量、制造成本等。对抛丸器的首要性能要求是抛出的弹丸射流紧密地聚集在一起,从而得到符合要求的抛丸痕迹(见图1)。
由图1可见,抛丸量Q为:
由图1可见,抛丸量Q为:

  如果将抛丸密度p在抛丸痕迹的宽度上积分,则可得到以kgs/·m为单位的抛丸强度,它沿抛丸痕迹的长度方向不是常数。侧试表明在抛丸痕迹长度方向的中部有一抛丸强度的极值(见图2)。

图1抛丸痕迹
图1抛丸痕迹
图2抛丸强度的极大值
图2抛丸强度的极大值

  好的抛丸器设计能获得较理想的抛丸强度分布。抛丸痕迹两端的弹丸散射会带来无谓的能量消耗,并造成机器的额外磨损。

  为了测试抛丸痕迹,需用可调节抛丸量的专用抛丸器试验台。通过测量抛丸对面积为F的传感器上的反作用力来间接测量抛丸密度。s.T。edtil报道了用该种方法对三种结构相同而叶片形状不同叶轮(图3)的测试结果。
图3叶片形状不同的叶轮
图3叶片形状不同的叶轮
(左)直叶片:(中)前曲叶片,(右)后曲叶片
  测试时,叶轮转速2250r/min、抛丸量为468kg/二in,定向套位置相同。抛丸强度分布曲线如图4(上)所示,强度分布曲线上极大值与抛丸量之间的关系如图4(下)所示。
图4抛丸强度分布曲线(上)及其极大值       与抛丸量关系(下) 1一直叶片;2一前曲叶片:3一后曲叶片
图4抛丸强度分布曲线(上)及其极大值与抛丸量关系(下)
1一直叶片;2一前曲叶片:3一后曲叶片
  通常以90%抛丸量下落的范围长度做为抛丸痕迹长度。三种叶轮90%抛丸量抛丸痕迹长度见图5。
 图5不同叶片叶轮抛丸痕迹长度
 图5不同叶片叶轮抛丸痕迹长度
二、抛丸设备的易损件:
  抛丸设备的易损件磨损方式有三种,即滑动磨损、冲击磨损和倾斜磨损(见图6)。抛丸器的叶片、分丸轮和定向套主要是受滑动磨损,抛丸室的衬板及运输装置则受冲击磨损或倾斜磨棍。
 图6易损件磨损方式
 图6易损件磨损方式
  易损件中承受负荷最大者是叶片。弹丸与叶片表面接触并将被加速到60~looms/的速度。弹丸通过它与叶片之间很小的接触面,而对叶片施加相当大的压力。这在接触面上产生很高的机械负荷或变形,从而引起叶片表面温度升高,并在某些情况下导致微裂纹出现。抛丸速度、抛丸量,特别是弹丸中砂的混入量对叶片的磨损影响很大;弹丸的颗粒形状、组成及硬度,对叶片的磨损也有很大影响。

  在测试叶片的磨损时,采用专用的抛丸设备。以便能在弹丸中加入经准确定量的砂粒进行抛丸,并保持这一重要影响因素在测试过程中恒定。试验设备丸砂分离系统由两级磁选机及其后的风选机组成。从弹丸中分离出的砂粒再经过一次风选,以保证其颗粒分布稳定。

  测试表明,叶片在其工作表面逐渐变得粗糙并呈现波状的过程中,磨损是相当均匀的,而只是在接近使用期限终了时才出现扩展迅速的沟槽,沟槽穿透叶片而使之不能再使用。由于这种非线性的磨损过程,故增加叶片的厚度只能稍许延长其使用期限(见图7)。

图7叶片的摩损
图7叶片的摩损
  通常将在抛丸速度为DSm/s、抛丸量400kg/min、含砂量为1%、钢丸规格为550的条件下,测得的叶片使用期限作为进行比较的标准。叶片在不同使用条件下龄使用周期L则用下式进行计算:

    L=Lofafdfsfffh
式中Lo一标准试验条件的叶片使用期限;
      fa一抛丸速度影响因素〔图8(上)〕,
      fD一抛丸量影响因素〔图8(中)〕,
      fS一弹丸含砂量影响因素〔图8(下)〕;
      ff一弹丸种类影响因素;
      fH一弹丸硬度影响因素。
图8抛丸速度(上),抛丸量(中)及弹丸含砂量(下)对叶片使用周期的影响
图8抛丸速度(上),抛丸量(中)及弹丸含砂量(下)对叶片使用周期的影响
  如有一种叶片在标准试验条件下的使用期限L。二32h,抛丸速度为72ms/、抛丸量250kg/min,弹丸中含砂量0.2%。则采用同样弹丸时,叶片使用期限L为:
L=LoFaFdFs
      =32x1。3x2。5x4.8
      = 500(h)
    抛丸设备易损件所用材料按其成份及性能分为奥氏体锰钢、调质钢、自门铸铁二类,各自成分及性能见表1。
表1
  易损件的材料应当准确地按照其承受负荷的情况来选择(见表2)。对于叶片、分丸轮、定向套及弹丸直接抛射到的衬板,一般采用耐磨性好的铬合金白口铸铁;对于较少暴露于弹丸射流部位的构件,可采用渗碳钢、调质钢以及耐磨铸钢等,对于弹丸不直接抛射部位的构件,则采用高锰钢为好。
表2
三、抛丸机工艺应用及工作原理:
  1、抛丸清理设备的设计:
  抛丸清理设备在技术设计中,最重要的一环是正确选择抛丸器数量和安排抛丸器位置,.以保证在规定的节拍内清理干净铸件的内外表面。对于诸如汽缸体之类几何形状复杂铸件,往往要通过抛丸清理试验来确定所需抛丸器的数量和功率,对于圆盘、平板等几何形状简单铸件,可根据经验数据来确定抛丸器的数量和功率,一般可按每清理Ikg铸件需抛弹丸10kg来计算。
  1.1、.抛丸器位置的确定:
  为了恰当地安排抛丸器的位置,需绘制抛射图。以使进入弹丸射流聚集范围内并作某种运动的铸件,其内外表面尽可能多地被弹丸射流直接覆盖,将“阴影区”减小到最低限度。图9为一清理载重汽车后桥壳体铸件的宇式抛丸机的抛射图。
图9 抛射图
图9 抛射图

  悬挂在吊具上的铸件下端,有些部位无注为弹丸直接击中,而采用了反射板。不贝两端细长的内孔难于在抛丸室内清理千净,通常还霖经喷丸清理。
  作者在为一著名载重汽车制造厂设计用子清理多种汽缸体铸件的单轨回转式抛丸清理设备时,首先对其所生产的数种汽缸体铸件进行抛丸试验,以确定所需抛丸器的数量和功率。然后通过绘制抛射图来合理布置抛丸器,以便使所有需要清理的各种汽缸体内外表面,至少为一个抛丸器的抛丸射流所覆盖(图10)。
图10 抛丸器布置
图10 抛丸器布置

  2、丸砂分离系统:
  只有采用完全千净的弹丸,才能实现抛丸器在技术与经济上的最优化,弹丸中含砂将降低抛丸效率并增加机器的磨损。因此,丸砂分离系统是抛丸清理设备中重要的组成部分。
  丸砂分离系统的选择,取决于弹丸中的含砂量。在设计抛丸清理设备时,除需了解所要清理铸件的几何形状、尺寸及生产率外,还需了解由铸件携带到抛丸清理设备中的砂量,即每吨铸件带有多少公斤型砂与芯砂。这样就可以算出弹丸含砂率,从而可以合理地选择丸砂分离系统(见表3)。
表3
  图11为一种可用于含砂量高达20%以上的丸砂分离系统示意图,它包括两级磁力分离和一级风力分离。因此,系统弹丸损失很少,弹丸消耗量保持在最低水平。分离出的砂也十分干净,可直接送回到砂处理系统中使用。
图11丸砂分离系统分离流程
图11丸砂分离系统分离流程
  在确定丸砂分离系统的容量时,须注意的是粘附在铸件上的砂粒,在清理过程中不是均匀掉落,通常是·按图12所示规律。
图12砂粒在清理过程中下落规律
图12砂粒在清理过程中下落规律
    在选择丸砂分离系统的容量时,应按下式来计算砂粒下落率Qs:
    Qs=aS/t(kg/min)
式中a一考虑铸件上粘附砂的坚硬程度的系数,a> 1,
      S一铸件粘附砂的总重量(kg),
      t一抛丸时间(min)。
  如,一履带式抛丸清理机,其装载量约为1200kg,其中最大带砂量为1功kg,抛丸时间为10mi。。若清理的铸件是用普通低压微振造型机生产、形状简单所用砂芯很少,则系数a取4。PS=4x156/10=60(kg/min),据此确定丸砂分离器的容量。
四、抛丸清理设备的研制:
  抛丸清理设备主要由抛丸器、丸砂分离系统、除尘系统、铸件运载系统和弹丸循环系统五个部份组成。前三者都采用通用部件,弹丸循环系统则由螺旋输送机或振动输送机及斗式提升机组成,大都也属定型部件。因此,研制一种新的抛丸清理设备的一个主要任务,就是研制铸件运载系统。
  铸件运载系统的主要用处是使铸件在弹丸射流聚集区域内随机翻动,或按一定规律进行运动,从而使其内外表面尽可能多地被弹丸射流直接覆盖。此外,在有些情况下还进行铸件的运输或装卸,并在铸件通过抛丸区之后将承接的弹丸倒净。

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