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铸造旧砂双质体振动再生设备的设计及工艺研究

王永林  
【摘要】:振动旧砂再生是在振动力的作用下,利用砂粒与砂粒沿一条线或一个面接触滑动而相互搓擦去除依附在硅砂颗粒表面的粘土惰性膜以及其它物质,使其再生砂表面形貌及物理化学性能接近新砂。振动旧砂再生砂具有较新砂为优的均一性、砂粒圆整、急热膨胀性小等特点,从而提高了铸件质量。 本文分析总结了铸造旧砂再生机理和振动技术旧砂再生的原理,对国内外各种铸造旧砂振动再生设备和双质体振动机械设备的工作原理及机构特点进行了深入的分析和总结,传统的振动设备存在电机功率大、能耗高、对地基的冲击大、耐用性差等不足,双质体振动机械利用了共振效应,具有所需的激振力小、耗能小等优点。 为了发挥双质体振动机械的优点,初步探究用于专业从事铸造旧砂再生的双质体振动机械设备,作者设计了双质体亚共振振动旧砂再生机,该再生机的特点有:采用双质体振动机械原理,大幅度降低了所需的激振力,耗能小;振动电机和下质体相连,解决了联轴器易损坏的问题,减少了振动过程中不必要的能量损失,消除了联轴器对振幅的限制,提高了再生机效率;筒体采用正六边形结构,增大筒壁与砂粒的作用力效率;在筒体中心设计中心振源,消除筒体中心的低能量区;设置除尘装置,在振动过程中,利用风能及时有效地排除粉尘。 对自制的双质体亚共振振动再生机进行了性能测试,并采用该再生机对云南昆明某铸造厂生产后的粘土/树脂混合旧砂进行再生处理。通过对钢球与旧砂质量比、振动频率、振幅、再生时间进行四因素三水平正交实验,实验结果表明影响双质体亚共振振动旧砂再生机再生效果的因素由大到小次序为:振动频率、振幅、再生时间、钢球和旧砂质量比。通过试验得到了该再生机的最佳工艺参数:振动频率为13.50HZ、振幅为9.5mm、再生时间为60min、钢球与旧砂质量比为1.5:1,在此工艺参数下,粘土混合旧砂的含泥量由11.9%降至2.0%,去泥率为83.19%。通过对粒度分布测试和平均细度计算,四筛集中率为50/140,说明了该再生机未损害砂粒的主体。通过体视显微镜观察旧砂、新砂、热法再生砂、振动再生砂的表面形貌,说明了该再生机有效地去除了砂粒表面的惰性膜,且提高了圆整度,再生效果十分明显。通过强度实验,抗压强度分别为0.431MPa和0.469MPa,振动再生砂的抗压强度达到新砂的91.90%,表明振动再生砂达到了质量要求(起模时间1h,起模强度大于0.4MPa)。 通过实验证明了双质体亚共振振动旧砂再生机在实际生产中具有相当可观的使用前景,提出并计算满足实际生产使用的双质体亚共振振动旧砂再生机的主要参数。


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