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拋丸機工藝應用及工作原理

文章出處:原創 編輯:拋丸機發表時間:2015-3-28 17:16:47 瀏覽人數:589,1,0
簡介:本文主要介紹了:拋丸機工藝應用及工作原理以及為了提高拋丸清理設備的使用壽命,應很據拋丸設備各種易損件的具體工作條件來正確選擇其材質。拋丸器葉片的使用壽命與彈丸的含砂量、拋丸量及拋射速度等有關,其中彈丸中含砂量多少的影響最為顯著。為此選擇合適的丸砂分離系統,以保證將混入彈丸中的砂拉排除干凈是十分必要的。

  對用于中大型鑄件清砂的拋丸清理設備,幾乎都應進行拋射圖的設計。設計拋射圖主要根據所需清理鑄件的結構、拋丸時鑄件運動情況及拋丸器射流的方向來進行,這是保證使鑄件內外表面能被迅速清理干凈的墓礎。

  近二十年來,拋丸清理設備在性能和品種方面都有誰大發展。其基礎是對拋丸清理設備主妥部件及易損零件進行的大量試驗研究、各種拋丸清理設備.均精心設計及研制。鑄造生產對拋丸清理設備的主要要求是:迅速地將鑄件內外表面全部清理干凈;零、部件的使用壽命長。因此,可以說拋丸清理設備的試驗研究和設計,基本上就是圍繞這兩個要求而開展的。
一、拋丸器:
  對于拋丸機設備核心部件拋丸器的研究和開發工作,鑄造工作者一直在不斷地進行著。對拋丸器的改連過去主要是靠經驗,而現在則著立于通過系統的試驗研究。拋丸器的結構與其性能之間灼關系是復雜的。拋丸器的結構參數包括葉輪直徑、寬度、形狀和轉速;定向套直徑、開口形狀和尺寸,分丸輪與葉片的相對位置等。拋丸器性能的評定標準包括拋丸痕跡、拋丸量、機械效率、噪聲、葉片壽命、彈丸利用率及拋出速度、維修工作量、制造成本等。對拋丸器的首要性能要求是拋出的彈丸射流緊密地聚集在一起,從而得到符合要求的拋丸痕跡(見圖1)。
由圖1可見,拋丸量Q為:
由圖1可見,拋丸量Q為:

  如果將拋丸密度p在拋丸痕跡的寬度上積分,則可得到以kgs/·m為單位的拋丸強度,它沿拋丸痕跡的長度方向不是常數。側試表明在拋丸痕跡長度方向的中部有一拋丸強度的極值(見圖2)。

圖1拋丸痕跡
圖1拋丸痕跡
圖2拋丸強度的極大值
圖2拋丸強度的極大值

  好的拋丸器設計能獲得較理想的拋丸強度分布。拋丸痕跡兩端的彈丸散射會帶來無謂的能量消耗,并造成機器的額外磨損。

  為了測試拋丸痕跡,需用可調節拋丸量的專用拋丸器試驗臺。通過測量拋丸對面積為F的傳感器上的反作用力來間接測量拋丸密度。s.T。edtil報道了用該種方法對三種結構相同而葉片形狀不同葉輪(圖3)的測試結果。
圖3葉片形狀不同的葉輪
圖3葉片形狀不同的葉輪
(左)直葉片:(中)前曲葉片,(右)后曲葉片
  測試時,葉輪轉速2250r/min、拋丸量為468kg/二in,定向套位置相同。拋丸強度分布曲線如圖4(上)所示,強度分布曲線上極大值與拋丸量之間的關系如圖4(下)所示。
圖4拋丸強度分布曲線(上)及其極大值       與拋丸量關系(下) 1一直葉片;2一前曲葉片:3一后曲葉片
圖4拋丸強度分布曲線(上)及其極大值與拋丸量關系(下)
1一直葉片;2一前曲葉片:3一后曲葉片
  通常以90%拋丸量下落的范圍長度做為拋丸痕跡長度。三種葉輪90%拋丸量拋丸痕跡長度見圖5。
 圖5不同葉片葉輪拋丸痕跡長度
 圖5不同葉片葉輪拋丸痕跡長度
二、拋丸設備的易損件:
  拋丸設備的易損件磨損方式有三種,即滑動磨損、沖擊磨損和傾斜磨損(見圖6)。拋丸器的葉片、分丸輪和定向套主要是受滑動磨損,拋丸室的襯板及運輸裝置則受沖擊磨損或傾斜磨棍。
 圖6易損件磨損方式
 圖6易損件磨損方式
  易損件中承受負荷最大者是葉片。彈丸與葉片表面接觸并將被加速到60~looms/的速度。彈丸通過它與葉片之間很小的接觸面,而對葉片施加相當大的壓力。這在接觸面上產生很高的機械負荷或變形,從而引起葉片表面溫度升高,并在某些情況下導致微裂紋出現。拋丸速度、拋丸量,特別是彈丸中砂的混入量對葉片的磨損影響很大;彈丸的顆粒形狀、組成及硬度,對葉片的磨損也有很大影響。

  在測試葉片的磨損時,采用專用的拋丸設備。以便能在彈丸中加入經準確定量的砂粒進行拋丸,并保持這一重要影響因素在測試過程中恒定。試驗設備丸砂分離系統由兩級磁選機及其后的風選機組成。從彈丸中分離出的砂粒再經過一次風選,以保證其顆粒分布穩定。

  測試表明,葉片在其工作表面逐漸變得粗糙并呈現波狀的過程中,磨損是相當均勻的,而只是在接近使用期限終了時才出現擴展迅速的溝槽,溝槽穿透葉片而使之不能再使用。由于這種非線性的磨損過程,故增加葉片的厚度只能稍許延長其使用期限(見圖7)。

圖7葉片的摩損
圖7葉片的摩損
  通常將在拋丸速度為DSm/s、拋丸量400kg/min、含砂量為1%、鋼丸規格為550的條件下,測得的葉片使用期限作為進行比較的標準。葉片在不同使用條件下齡使用周期L則用下式進行計算:

    L=Lofafdfsfffh
式中Lo一標準試驗條件的葉片使用期限;
      fa一拋丸速度影響因素〔圖8(上)〕,
      fD一拋丸量影響因素〔圖8(中)〕,
      fS一彈丸含砂量影響因素〔圖8(下)〕;
      ff一彈丸種類影響因素;
      fH一彈丸硬度影響因素。
圖8拋丸速度(上),拋丸量(中)及彈丸含砂量(下)對葉片使用周期的影響
圖8拋丸速度(上),拋丸量(中)及彈丸含砂量(下)對葉片使用周期的影響
  如有一種葉片在標準試驗條件下的使用期限L。二32h,拋丸速度為72ms/、拋丸量250kg/min,彈丸中含砂量0.2%。則采用同樣彈丸時,葉片使用期限L為:
L=LoFaFdFs
      =32x1。3x2。5x4.8
      = 500(h)
    拋丸設備易損件所用材料按其成份及性能分為奧氏體錳鋼、調質鋼、自門鑄鐵二類,各自成分及性能見表1。
表1
  易損件的材料應當準確地按照其承受負荷的情況來選擇(見表2)。對于葉片、分丸輪、定向套及彈丸直接拋射到的襯板,一般采用耐磨性好的鉻合金白口鑄鐵;對于較少暴露于彈丸射流部位的構件,可采用滲碳鋼、調質鋼以及耐磨鑄鋼等,對于彈丸不直接拋射部位的構件,則采用高錳鋼為好。
表2
三、拋丸機工藝應用及工作原理:
  1、拋丸清理設備的設計:
  拋丸清理設備在技術設計中,最重要的一環是正確選擇拋丸器數量和安排拋丸器位置,.以保證在規定的節拍內清理干凈鑄件的內外表面。對于諸如汽缸體之類幾何形狀復雜鑄件,往往要通過拋丸清理試驗來確定所需拋丸器的數量和功率,對于圓盤、平板等幾何形狀簡單鑄件,可根據經驗數據來確定拋丸器的數量和功率,一般可按每清理Ikg鑄件需拋彈丸10kg來計算。
  1.1、.拋丸器位置的確定:
  為了恰當地安排拋丸器的位置,需繪制拋射圖。以使進入彈丸射流聚集范圍內并作某種運動的鑄件,其內外表面盡可能多地被彈丸射流直接覆蓋,將“陰影區”減小到最低限度。圖9為一清理載重汽車后橋殼體鑄件的宇式拋丸機的拋射圖。
圖9 拋射圖
圖9 拋射圖

  懸掛在吊具上的鑄件下端,有些部位無注為彈丸直接擊中,而采用了反射板。不貝兩端細長的內孔難于在拋丸室內清理千凈,通常還霖經噴丸清理。
  作者在為一著名載重汽車制造廠設計用子清理多種汽缸體鑄件的單軌回轉式拋丸清理設備時,首先對其所生產的數種汽缸體鑄件進行拋丸試驗,以確定所需拋丸器的數量和功率。然后通過繪制拋射圖來合理布置拋丸器,以便使所有需要清理的各種汽缸體內外表面,至少為一個拋丸器的拋丸射流所覆蓋(圖10)。
圖10 拋丸器布置
圖10 拋丸器布置

  2、丸砂分離系統:
  只有采用完全千凈的彈丸,才能實現拋丸器在技術與經濟上的最優化,彈丸中含砂將降低拋丸效率并增加機器的磨損。因此,丸砂分離系統是拋丸清理設備中重要的組成部分。
  丸砂分離系統的選擇,取決于彈丸中的含砂量。在設計拋丸清理設備時,除需了解所要清理鑄件的幾何形狀、尺寸及生產率外,還需了解由鑄件攜帶到拋丸清理設備中的砂量,即每噸鑄件帶有多少公斤型砂與芯砂。這樣就可以算出彈丸含砂率,從而可以合理地選擇丸砂分離系統(見表3)。
表3
  圖11為一種可用于含砂量高達20%以上的丸砂分離系統示意圖,它包括兩級磁力分離和一級風力分離。因此,系統彈丸損失很少,彈丸消耗量保持在最低水平。分離出的砂也十分干凈,可直接送回到砂處理系統中使用。
圖11丸砂分離系統分離流程
圖11丸砂分離系統分離流程
  在確定丸砂分離系統的容量時,須注意的是粘附在鑄件上的砂粒,在清理過程中不是均勻掉落,通常是·按圖12所示規律。
圖12砂粒在清理過程中下落規律
圖12砂粒在清理過程中下落規律
    在選擇丸砂分離系統的容量時,應按下式來計算砂粒下落率Qs:
    Qs=aS/t(kg/min)
式中a一考慮鑄件上粘附砂的堅硬程度的系數,a> 1,
      S一鑄件粘附砂的總重量(kg),
      t一拋丸時間(min)。
  如,一履帶式拋丸清理機,其裝載量約為1200kg,其中最大帶砂量為1功kg,拋丸時間為10mi。。若清理的鑄件是用普通低壓微振造型機生產、形狀簡單所用砂芯很少,則系數a取4。PS=4x156/10=60(kg/min),據此確定丸砂分離器的容量。
四、拋丸清理設備的研制:
  拋丸清理設備主要由拋丸器、丸砂分離系統、除塵系統、鑄件運載系統和彈丸循環系統五個部份組成。前三者都采用通用部件,彈丸循環系統則由螺旋輸送機或振動輸送機及斗式提升機組成,大都也屬定型部件。因此,研制一種新的拋丸清理設備的一個主要任務,就是研制鑄件運載系統。
  鑄件運載系統的主要用處是使鑄件在彈丸射流聚集區域內隨機翻動,或按一定規律進行運動,從而使其內外表面盡可能多地被彈丸射流直接覆蓋。此外,在有些情況下還進行鑄件的運輸或裝卸,并在鑄件通過拋丸區之后將承接的彈丸倒凈。

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