大型连续通过式抛丸清理机的应用

陈 青，高 元，隋世城，葛送送

（1.浙江亚太机电股份有限公司，浙江杭州311203；2.诸城万通铸造装备工程有限公司，山东诸城262202）

1 项目概述

浙江亚太机电股份有限公司是生产整套汽车制动系统的企业。主导产品有盘式制动器、鼓式制动器、制动总泵、离合总分泵等产品，制动系统的年生产能力300万辆（份）。在安徽广德成立的广德亚太铸造有限公司专门生产汽车关键零部件的铸件。清理车间采用国产最大的连续通过式摇床抛丸清理机进行抛丸清理，并配备积放吊链抛丸清理机作为复杂铸件清理使用。

2 铸造车间设备配置

2.1 产品分析

主要铸件为刹车盘。刹车盘产量 为10，000片/天，年产3万吨。

2.2 设备配置

造型线：日本新东ACE-5双主机静压造型线，造型能力240整型/小时。

砂箱尺寸：900mm×800mm×250mm／250mm。

熔化：配备应达公司生产的双供电熔化系统3套、4500kW VIP DT2双供电变频电源和6台6000kg无芯钢壳感应熔化电炉，熔化能力18t/h。

砂处理：采用全自动化的先进160t/h粘土砂砂处理系统，德国SENSOR CONTROL公司生产的LIPPKE系统控制旧砂的测温、测湿、加水增湿系统，其水份可控制在1.8%～2.0%，旧砂温度控制在室温+10℃。

清理：配备10台高效抛丸器的连续通过式摇床抛丸清理机，生产能力达到20t/h。

3 摇床抛丸清理机的工作原理

由振动输送机承接鳞板输送机输送的铸件，均匀送进摇床内部。摇床床体作为铸件运载工具由轧制锰钢板折弯焊接而成，以来回摆动的运动方式使铸件翻滚。摇床床体下面配备4个托轮和挡轮作为承载支撑，在垂直方向摇床可左右摇摆120°；在水平方向摇床可倾斜7种角度，方便调节工件输送速度。

在摇床上边配备10台高效大功率抛丸器，供丸系统抛丸量可调，采用先进的磁选分离器，丸砂分离干净。摇床的摇摆采用变频电机驱动。出件设有专用倒丸输送机，将残余弹丸倒出，并回收到弹丸循环系统中。

摇床抛丸清理机的特点：

（1）采用摇摆传动方式，被清理工件在摇床床体内翻滚，充分利用抛丸器的高速弹丸抛向铸件进行清理，清理效果非常好，尤其是铸件内部清理的特别干净。

（2）摇床内部没有运动的部件，在摇床内不会卡件。

（3）可以实现无人操作，大大降低人工上下件的工作量。

（4）摇床和室体内壁采用特殊轧制锰钢板，使用寿命很长，维修备件仅限于抛丸器。

（5）连续通过式摇床抛丸清理机是连续生产抛丸清理设备，特别适合与高生产率造型线配套使用。适用于清理刹车盘、水泵体、排气管等铸件。

4 摇床抛丸清理机的配置特点

设备组成：由摇床工件承载系统、抛丸器、抛丸室密封系统、工件上下料输送系统、弹丸循环系统、气动控制系统、通风除尘系统、电气控制系统等部件组成。

4.1 摇床工件承载系统

摇床床体由整体骨架和耐磨护板构成。整体骨架前段和后段带有轨道，用以完成左右摇摆120°的功能。耐磨护板采用轧制Mn13折弯成为特殊的ω形状，护板上开孔以利于弹丸回收，采用特种工艺制造，耐磨护板可以更换。

4.2 抛丸器

配备10台高效三角带传动抛丸器，抛丸器的功率为45kW，其布置位置及角度经过计算机动态模拟确定。叶轮直径500mm，抛丸效率高达18～20kg/(min·kW)。抛丸器的端护板及顶护板采用了弧型多层迷宫式防护，保证了严密的密封，消除了弹丸击穿抛丸器罩壳的现象。抛丸器上安装有限位装置，在打开抛丸器顶盖进行检修时，保证设备不能启动，从而保护检修人员的安全。

4.3 抛丸室密封

抛丸室体采用特殊的三段室体“前密封室+抛丸室+后密封室”结构，防止弹丸飞溅。抛丸室内壁采用特制轧制Mn13护板，有效防止设备壳体损坏，室体护板不用更换，大大节省备件费用。前密封室采用多层悬挂胶帘密封，后密封室采用多层悬挂锚链密封，有效防止弹丸飞溅。

4.4 弹丸循环系统

4.4.1 磁选丸渣分离器

采用流幕式满幕帘磁选分离器，“筛选+两级风选+两级磁选”一体化模式。分离器具有多级净化与复式分离功能，保证均匀的满幕帘分离状态。

经过一级磁选后，丸渣混合物中的非铁质物料分离出来；粉尘被吸入除尘器进行净化处理；淬丸、氧化皮及少量非铁质物料进入二级磁选进一步分离；经过二级磁选的废料再次通过风选，从而形成了独有的“两级风选+两级磁选”的独有结构，保证分离效果。

4.4.2 斗式提升机

采用平皮带传动，离心重力式卸料。双排料斗互相交错布置，专用螺栓固定。下部鼠笼型滚筒能够防止皮带跑偏。带制动电机的减速机，防止提升机发生逆转。尾部设有检测装置，可检测提升机的工作状态，并自动报警，设备连锁控制，保证设备的安全运转。

4.4.3 振动输送筛

采用振动电机作为激振源，振动平稳可靠；采用钢板冲孔筛，延长筛网寿命；设有除尘罩，防止粉尘外溢。

4.5 工件上下料输送系统

上件采用振动输送机将工件均匀送进摇床抛丸清理机，内部设有落砂孔，将散落砂分离，排废处理。

下件采用振动输送机将工件转运到鳞板输送机，工件可以翻身，倒出弹丸，回送到弹丸循环系统。

4.6 除尘系统

采用惯性除尘器+旋风除尘器+脉冲布袋除尘器，粉尘排放浓度小于20mg/m3，除尘效率达99.5%以上。风机采用隔音罩消音。

4.7 电气控制系统

采用SIMENS公司PLC进行集中控制。设有10"触摸屏，实现整机运行监控。摇床摆动采用变频器，风机采用变频控制。

5 影响铸件清理质量的主要因素分析

铸件清理质量与多种因素有关，主要影响因素如下：

（1）抛丸量：铸件清理质量和抛丸量直接相关。弹丸覆盖率要达到99%以上，铸件表面清理合格。

（2）抛丸器的布置：抛丸器数量和抛丸器的安装位置及抛射角度对铸件清理质量有决定性影响。参数设计不合理将大大降低整台设备的抛丸效率。

（3）抛丸器的型式：抛丸器由直联与皮带传动两种形式。直联抛丸器传动效率高，但对叶片的要求也高，维修要跟进，及时更换；皮带传动抛丸器有两级轴承，运转平稳，工作可靠，不会烧电机。综合考量本设备选用皮带传动抛丸器。

（4）抛丸器的功率：抛丸器的功率由所需的抛丸量直接决定，本机配备10台45 kW电机，抛丸效率可高达20kg/(min·kW)。

（5）弹丸直径：弹丸直径对清理效果影响最大，因为弹丸携带能量与弹丸直径的立方成正比。例如弹丸直径1mm和2mm时，弹丸携带能量相差约8倍。弹丸直径越大铸件表面粗糙度越低。弹丸直径的选择与铸件材质、尺寸大小、抛丸器离工件的距离、铸件表面粗糙度等因素相关。一般汽车配件清理时，弹丸直径确定为1.0～2.0mm。

（6）弹丸初速度：弹丸初速度对清理效果影响较大，这是因为弹丸携带能量和速度的平方成正比。例如弹丸初速度70m/s和90m/s时，弹丸携带能量相差约1.7倍。当然弹丸初速度越高，铸件表面粗糙度越低。弹丸初速度的选择与铸件材质、抛丸器离工件的距离、铸件表面粗糙度等因素相关。一般汽车配件清理时，弹丸初速度确定为80～90m/s。

（7）弹丸材质和硬度：弹丸材质一般为合金铸钢或钢丝切丸（锰钢）。弹丸材质和硬度对清理效果有一定影响。高质量的合金铸钢丸表面硬度适中，使用寿命长，清理效果很好，但使用成本稍高。钢丝切丸硬度较低，使用寿命尚可，清理效果较好，但使用成本较低。

（8）弹丸的清洁度：弹丸的清洁度对清理效果和易损件的使用寿命有很大影响。弹丸当中粉尘的增多会大大降低抛丸清理效果，采用磁选分离器能够分离弹丸中的砂粒。

6 清理工件检测数据

经生产检测，表面粗糙度要求Ra25～50，刹车盘表面及散热槽表面氧化皮及砂粒清理干净，表面颜色呈现金属本色。表面磕碰伤率＜0.3%，产品无变形现象。

7 结束语

本设备自2016年8月投产以来，清理铸件超过6万吨。设备连续稳定全自动化运行，大大减少的人员劳动强度。这是国产最大生产率20t/h的连续通过式摇床抛丸清理机成功应用，打破了国外设备的垄断，为铸造厂大大节省了投资，为实现全自动化铸造车间生产奠定了基础。