消失模铸造流水线用自动浇注机
许少红 刘 涛
(北京天哲消失模铸造技术有限公司，北京通州 101113)
摘要：本文分析了消失模铸造流水线浇注过程的特点，针对其特殊要求，北京天哲设计制造出一种自动浇注机用于消失模铸造流水线实际应用。
关键词：消失模铸造浇注;自动浇注机
目前多数消失模铸造车间浇注工序采用天车吊运浇包至(生产线)抽真空浇注工位，利用人工摇包浇注，个别有实力的单位采用价格昂贵的复杂浇注机并不适合真空消失模铸造浇注过程特点，其功能并不能充分发挥且维护修理难度高。针对这种现状并对消失模铸造浇注过程进行了分析研究，北京天哲设计制造出一种自动浇注机并用于消失模铸造流水线实际应用。此浇注机人性化设计，操控简单，易于上手，故障率低，维修容易，特别适合消失模铸造浇注，同时也可用于其他铸造方式。下面对该浇注机做详细介绍。
1. 消失模铸造浇注过程的特点分析及特殊要求
1.1 特点分析
消失模铸造过程中，在一定真空度下，浇入金属液使模样受热燃烧及气化消失，金属液取代泡沫塑料模样位置的过程称之为浇注。消失模铸造由于有实型模样的消失过程，因此其浇注过程有不同于其他铸造方式的特殊性。
浇注过程中，随着金属液面上升，在铸型型腔里存在着多项动态平衡：
(1)固体泡沫模样受热气化及燃烧消失过程;
(2)模样消失后产生气体通过涂料层与造型砂部位真空度产生扩散平衡;
(3)浇注液态金属的上升液面和未消失的固体泡沫模样间气体压力和液态金属的静压力平衡等。
这些动态平衡受多种因素影响，如泡沫模样和粘接胶的发气量及发气速度、涂料和造型砂透气性、真空度、浇注温度、浇注速度以及浇注静压头变化均对浇注过程产生重要影响。上述因素导致在真空消失模铸造过程中，宏观表现为浇注过程不平稳，甚至产生反喷及塌箱现象，这和其它铸造方式有本质区别。
1.2 特殊要求
消失模铸造浇注过程的特点，决定了其浇注对铸件质量的影响程度大于其他铸造方式，需重点关注。经过长期实践总结出最理想的浇注过程是：浇注开始先小流找准浇口杯，在点通浇注系统后，快速注满浇注系统，尽量保持浇注系统充满状态直至结束。这样做可最大限度的保持铸型型腔里存在着多项动态平衡，保持浇注系统充满状态可防止吸入空气造成金属液氧化及紊流，同时又不易塌箱。实际生产过程中，由于诸多的影响因素，特别是反喷对浇注工的威胁，用天车吊浇包浇注方式很难实现理想浇注。价格昂贵的复杂浇注机采用编程自动浇注对于浇注过程不平稳的真空消失模铸造又无用武之地，只能采用手动浇注，高级功能发挥不出优势。真空消失模铸造浇注过程的特点要求：浇注机应具备人性化设计，操控灵活，简单安全，快速反应，制造成本较低。本自动浇注机完全能满足以上要求。
2. 本浇注机介绍
2.1 浇注机主体结构
如图所示是本浇注机的主体结构，它由如下几部分组成：
(1) 浇注机车架机构;
(2) 浇注机大车行走机构;
(3) 浇注机浇注小车行走机构;
(4) 浇注机倾包浇注机构;
2.2 液压系统
本文称之全液压浇注机是源于此浇注机的工作及控制除随流孕育外，均由液压系统来完成。液压系统包含以下三个子系统：
(1)浇注机大车和浇注小车行走独立液压系统;
(2)大车和小车行走液压系统的独立控制稳压系统;
(3)浇注机倾包浇注独立液压系统;
设计三个独立液压系统互不干扰，目的是为了实现快速反应，操控灵活简单安全，但共用一个油箱及散热器。
2.3 操控室
本浇注机操控室控制台包含：
(1)倾包浇注液压控制方向盘及大车和小车行走四向比例阀控制杆;
(2)负压真空对接及控制系统组合开关按钮;
(3)随流孕育控制装置;
操控室可根据需要设置在浇注机的不同位置，如：浇注小车侧面;砂箱线上方;浇注小车所对的砂箱线对面。几种方式均好设置，其目的只有一个，易于观察浇注并安全操作。
3. 工作原理
本文所述浇注机针对消失模铸造流水线，在砂箱高度一致的情况下使用。浇注动作包含：
(1)平行于生产线轨道方向的浇注机行走;
(2)垂直于生产线轨道方向的浇注小车(含浇包)行走;
(3)以浇包嘴为轴倾包浇注;
(4)独立的可控随流孕育;
(5)负压真空对接及控制;
本文仅关注浇注机工作原理，不再阐述随流孕育和负压真空对接及控制原理。
3.1 浇注机大小车行走及控制原理
大车采用液压马达驱动行走，小车采用双作用油缸驱动，二者共有一套液压系统，在另一套独立控制稳压系统协助下，利用一套四向液控比例阀控制系统实现大小车行走无极调速。一只手操控四向比例阀控制杆，灵活的控制浇注机浇包对准砂箱上浇口杯，为浇注做好准备。
3.2 浇注机的浇注动作和控制原理
两用浇注包(也可用天车吊包人工浇注)固定在浇注小车浇包架上。浇注小车浇包架弯臂通过转轴(轴线通过浇包嘴)与浇注小车二个独立弯曲固定支臂连接，采用两套双作用油缸驱动浇包架弯臂绕转轴倾转实现定点浇注。利用一套较大流量的独立液压系统，通过特殊人性化设计的方向盘控制系统实现浇注油缸无极调速，此项设计巧妙的把人工摇包浇注动作移到浇注机上，实现了快速反应，精准控制浇注流量且操控灵活简单安全的特点。
综上所述，本浇注机在浇注时左手控制方向盘进行浇注，右手控制四向阀控制杆调整浇注位置，因此有经验的一般浇注工经过熟悉设备操作方式后，很容易上机操作。
4. 结论
经过实际使用证明，本浇注机用于消失模铸造生产线实际应用效果良好，能满足真空消失模铸造浇注过程要求。同时具有以下特点：
(1)浇注机首次应用方向盘操控浇注，想快浇注就快转，想慢浇注就慢转，想停浇就停转，无需象手柄操作回到中位，适合于吊包浇注工操作习惯，很人性化。
(2)无复杂电器自动控制装置，系统简单，维修容易，制造费用较低。
(3)倾包转轴特殊位置设置，浇点位置随倾包角度变化小，便于稳定浇注。
(4)浇注动作液压系统是独立的系统，互不影响，便于稳定浇注。
(5)有二种操作方式可供选择：驾驶室内操作及驾驶室外遥控操作。
(6)36V安全电压供电系统，即防止触电危险，同时二台隔离变压器的使用可有效的阻止了电网谐波对浇注机使用变频器的影响，防止变频器误动作，同时也隔离了浇注机变频器对电网的污染。其它用PLC及电脑计算机控制的浇注机由于有弱电控制系统，易受电源谐波干扰影响，特别是在铸造车间，熔炼电炉电源多为大功率开关电源，电源质量低，此类控制系统容易失灵，甚至烧坏。
(7)此浇注机同样可用于其他铸造生产线。
