铁型覆砂工艺水基涂料简易喷涂设备研究

商崇元，刘水兵

（广西玉林玉柴机器配件制造有限公司，广西玉林 537005）

铁型覆膜砂生产工艺相对于普通的粘土砂有着造型质量高和控制铸件冷却速度的优势[1]。因其节能环保、材料成本低、冷却速度快、铸件表面质量和尺寸精度高[2]等特点，近年来发展速度越来越快，生产控制也越来越成熟，被广泛运用于发动机气缸体、缸盖、曲轴、汽车底盘件、进排气管等的生产。但不同产品之间浇注的铁水牌号和浇注温度不同而造成的铸件外观质量差异还是比较大。在现实生产中，我们发现：在生产气缸体、水冷排气管等灰铸铁薄壁件时，铸件很容易出现粘砂、烧结、脉纹等缺陷，轻微的可以通过清理打磨，严重的只能报废，外观质量很难保证，外观报废率最多能达到70%左右。

对铸型进行涂料涂敷是一个必要的工作，由于气缸体类外形结构复杂，人工涂敷效率很低，严重影响生产效率，而且涂敷一致性比较差；铁型覆砂温度高，醇基涂料涂敷挥发快，涂料使用过程为保证涂料浓度，不停的加入醇溶剂造成成本浪费；醇剂属于易燃物，在高温环境中使用易燃物品也存在安全隐患；在工作环境上，即便现场安装有抽风系统，醇溶剂的挥发对环境的影响还是比较大，影响员工身心健康[3]。为此，改变传统的涂料涂敷方式，寻求一种快捷、安全、经济的涂刷方式，水基喷涂将是我们一个不错的选择。朝着这个目标，我们尝试联系国内在湿型砂喷涂上做得比较成熟的几个专业团队来帮我们解决铁型覆砂的喷涂问题，但效果都不好。

1 存在问题

（1）铸型喷涂面大，铸型凹凸面多，压力式喷涂工具操作性不强，不灵活，铸型喷涂覆盖面受限或者喷涂质量影响效率。

（2）压力式喷涂设备设计过于复杂，加料或设备异常都需要打开压力罐，加压泄压比较复杂，存在误操作风险，不安全。同时也不方便检查容器内的涂料使用情况。

（3）水基涂料挥发慢，即便在铁型产品，过慢的挥发可能造成铸型水分偏高，导致产品气孔的出现。

（4）自吸式设备出料孔放在侧面，搅拌器周边容易出现堆积造成喷枪堵塞。

（5）普通低速搅拌机搅拌速率低，剪切力不足，涂料颗粒难分散，容易堵塞。

（6）手摇式喷涂压力不均匀，劳动强度大。

2 解决思路

受铸型特殊形状，短小喷涂工具以及软的涂料和压缩空气输送管是必要的选择，便于工作中调整喷涂角度和距离，工具轻便，不易让员工产生操作疲惫感；涂料供给继续采用自吸+重力式涂料共给方式，减少压力给料的复杂性和不安全性；采用开放式涂料搅拌存放容器，易观察和加料；涂料搅拌容器实现长期、均匀搅拌，少粘附。

为提高喷枪在狭小空间的灵活性和可操控性，在以前喷涂经验和可操控性基础上继续选用“荷花牌”吸上式喷枪进行改装；将原来的涂料罐取消，只留吸管，把枪的涂料，压缩空气接口都改成块接接头，方便拆装。涂料输送和压缩空气输送管选用管质强度高，易操控的PVC 管，如图1 所示。

图1 喷枪改装

整体设计方案如图2 所示。涂料容器自带搅拌器功能，借鉴高压喷涂的经验，我们考虑从容器下部吹压缩空气搅拌，这样减少了搅拌机械设备的制作复杂和投入；为减少涂料沉淀的空间并获得充分的搅拌，容器底部我们采用锥形设计，使沉淀的涂料或颗粒在重力的作用下充分下沉进入压缩空气吹料口1，吹入的压缩空气重新分散以达到搅拌的目的，而且搅拌的程度可以根据压缩空气的大小进行调节。为防止使用过程压缩空气过大或者每次开工前压缩空气穿过沉淀涂料造成的高压冲顶，在容器吹料口正上方我们设计了一个正立圆锥形的结构2，锥形的底部可以有效阻挡涂料冲顶，同时又可以将容器底部吹来的压缩空气向四周扩散，达到均匀的搅拌效果；朝上的锥形结构和容器下部锥形一样可以让下沉的涂料颗粒更容易进入吹料口，锥形面也更容易获得向上扩散的压缩空气剪切搅拌，这样涂料浓度的均匀性得到更好的控制。为减少涂料输送管长度对喷涂效果的影响，我们采用就近原则，在操作岗位旁边就架设了一台自制喷涂机（图3）。涂料的加入我们可以通过人工加入和泵吸法加入完成。

图2 总体设计方案

图3 自制喷涂机

3 效果

经过改进后，铸型完全实现喷涂，大大改善了生产效率，降低了人工劳动强度和生产成本，产品质量稳定受控。涂料时间由原来的3 分钟左右/型减少到1 分钟左右，生产效率提高了50%以上；人员由原来的4 人变成两人，直接减少一半用人；原来人工涂刷锆英粉涂料，改喷涂LF2008 水基涂料后，涂料成本下降了60%以上，改进效果明显。

4 结论

（1）优化改进后的自制喷涂设备适宜水基涂料喷涂，喷涂效率高。

（2）水基喷涂成本低，安全可靠。

（3）稳定的喷涂对产品质量的提升有改善。