湿型砂混制工艺中常用的混砂机及特点

在湿砂型铸造中,型砂质量与铸件质量有着密切关系。根据统计,在铸件废品中,由型砂质量引起的废品约占铸件总废品的一半。随着高压造型、气冲造型、静压造型和无箱射压造型等高速造型工艺的出现,对型砂的要求也更高。上述造型工艺均要求型砂水分含量低、湿压强度高、透气性和型砂流动性好。因此,在现代的湿砂型铸造生产中,除了要求混砂机有高的生产率以适应高速造型线对型砂的要求外,还应具有好的混砂性能以混制出高质量的型砂。混砂过程的作用:一是使砂、粘土、水分及其他附加物混合均匀；二是揉搓各种材料,使粘土膜均匀包覆在砂粒周围。

生产中常用的混砂机有碾轮式、摆轮式和转子式等。

(1)碾轮式混砂机 碾轮式混砂机主要通过既自转又公转的碾轮和刮板对型砂进行碾压、搅拌、混合和搓揉。这是一种使用历史最为悠久的混砂设备。近年来为了减轻滚轮重量采用了弹簧加压,为了加强搅拌作用轮缘侧面加装了松砂棒,为了减少刮板磨损采用镶嵌硬质合金或陶瓷片,并且采取了在底盘和围圈铺设石板等措施。这类混砂机虽然结构简单,混合和揉搓作用较好,混制的型砂质量较高,然而需要较长时间的混合,生产率低。

我国铸造工厂常用的碾轮混砂机型号为S1116、S1118、S1120和S1122。

(2)摆轮式混砂机 摆轮式混砂机与碾轮式混砂机的结构最大区别是具有两只或三只水平方向摆动的碾轮,碾轮的轮缘和围圈的内层包覆着橡胶衬套。随主轴旋转的刮砂板将型砂抛起到碾轮的碾压轨迹下。摆轮靠离心力向型砂碾压混合。摆轮式混砂机是一种高速混砂机,周期为2 min左右。

国外最大型摆轮混砂机每批混砂量可达2.5～3.0t。据美国B&P公司介绍,一般情况下混砂周期只需90s,严格条件下也只要105～110s。加料顺序较为特别,在加入干砂以前先向混砂机中加入75%的水,让混砂机被水润湿。随即加砂,在混砂机中挂一层砂,可以减少刮板和底盘的磨损。周期时间顺序为:0～5s加水75%,5～10s清洗,10～15s加入砂,15～18s加入膨润土和煤粉,25～80s混碾并吹风,在50s时根据型砂的湿度加入其余的水,80～90s卸砂。德国Webac公司给出的摆轮混砂机周期为85s,也是先加水,但水量按照称量斗中砂的湿度而定,一次加入。(www.xing528.com)

(3)转子式混砂机 转子式混砂机中没有碾轮,只有转子。它是根据强烈搅拌原理设计的。这种混砂机的主要混砂机构是高速转动的混砂转子。转子上叶片迎着砂的流动方向,对型砂施以冲击力,使砂粒间彼此碰撞、混合,使粘土团破碎、分散；旋转的叶片同时对松散的砂层施以剪切力,使砂层间产生速度差,砂粒间相对运动,互相摩擦,将各种成分快速地混合均匀,在砂粒表面包覆上粘土膜。其特点是混砂速度快、周期短、生产效率高,适用于混制各类型砂,是现代高速造型(高压、气冲、静压和挤压造型)的首选混砂机。

德国EIRICH公司生产的混砂机主要是单转子倾斜旋转底盘(生产率≤60m³/h,底盘倾斜角度25°),另外还有一种容量较大的双转子水平旋转底盘(生产率≥60m³/h)混砂机。倾斜底盘混砂机的刮砂板将材料完全刮起,在底盘旋转到顶点附近时,此处的材料受重力影响向下滑落,全部恰好遭遇到线速度约16m/s的高速旋转的转子叶片冲击,而使型砂揉搓混合均匀。但是加水程序与碾轮混砂机先加入大部分水量进行湿混的办法完全不同,采用的程序是将回用砂、旧砂、膨润土和煤粉加入混砂机后先干混。干材料混合均匀后,由混砂机中的检测探头测出干材料含水量和温度,然后计算机确定应加水量,加水进行湿混。其防止粉料偏析而致混砂时间加长的主要措施是靠与混砂机围圈和底盘密切靠近的刮砂板将该处材料完全刮起。由于底盘倾斜,转子叶片长度较大和下端靠近底盘,转子又正好与被刮砂刮落和受重力掉落的砂流相遇,几乎所有砂料都能受到转子打击搅拌,能够输送给型砂较多能量。而且EIRICH公司规定的混砂周期较长(140s),能够防止型砂中出现小团块,每小时混砂26批。

丹麦DISA公司生产的SAM系列高速转子式混砂机为底盘和围圈不动、转子固定的混砂机,靠底面中心位置的刮板的转动将混合料送到转子周围进行高速分散、混合,具有精确的配方称重、自动测温和水分控制功能；采用特殊的辅料加入方法和强力的混碾作用保证短周期和高生产率；水分径向射向混料使砂团不结块；密封防尘,无灰分损失,不污染环境；结构设计坚固,无需防震地基。

国产S14系列混砂机是采用静止底盘,靠中央设置以持续旋转的大直径转子(刮砂板)将底盘上的砂料堆起,使部分砂料遭遇高速旋转的转子叶片的打击而混合均匀。我国S1420和S1425型混砂机规定的混砂周期为120s。