V 法造型密閉式涂料烘干系統的優化設計

徐宗平，丁淑海

（青島鑫科機械科技有限公司，山東青島 266400）

0 引言

V 法鑄造是利用大氣的負壓作用，將砂子成型的鑄造工藝。其砂型成型過程是：模型抽氣→將具有良好延展性的EVA 薄膜加熱后吸附到模型表面→在薄膜上噴上一層專用涂料→涂料烘干→將砂箱扣在模型上→將砂子加入砂箱→砂子刮平后在砂箱上面再覆蓋一層薄膜→抽出砂箱內空氣→將砂箱從模型上拔起→上、下砂型合箱→澆注。

在上面V 法造型過程中，一個重要的環節是涂料的烘干。涂料層干燥后形成一層耐高溫的硬殼，起到防止沖砂、塌型和機械粘砂等鑄件缺陷，涂層必須進行干燥處理，否則涂料中的水分、甲醇等物質，高溫時氣化成氣體會進入鑄件中，形成氣眼等鑄件缺陷，嚴重影響鑄件質量。

1 烘干系統的設計

1.1 設計方案

在某自動化V 法生產線中，客戶的上、下模型不是同一高度而且上模型是凸出的，下模型是凹陷的（如圖1 所示），而且生產線效率高，產品質量要求嚴格，涂層的干燥要求快速、均勻，這些給烘干系統的設計提出了很高的要求。

圖1 上下模型

設計思路：（1）客戶要求干燥必須均勻，因此不能使用加熱管從上方烤干，要使用熱風吹干的方式；（2）由于所噴的是工業醇基涂料，揮發后具有一定的毒性，并且易燃易爆，必須進行回收處理，因此，烘干罩必須是密閉的，既要有熱風進風口也要有排氣的除塵吸風口；（3）針對用戶的干燥均勻的要求和模型的形狀，應該在罩內設置某些特殊結構來對不同方位進行干燥；（4）上、下模具高度不同，形狀不同，烘干罩應分成對應的上下兩罩。

根據上述設計思路，我們經過幾次優化，設計了移動交換式涂料烘干系統，如圖2 所示。

該生產線的布局結構采用上、下模具交替擺放，上、下烘干罩按圖2 左圖左右來回移動，交替使用。下面按照預定的設計思路，介紹一下該涂料烘干系統的組成結構和工作原理。

1.2 組成結構及工作原理

通常，V 法造型中涂料烘干常用加熱管從上面直接烘烤，或者加熱管烘烤外加風機吹掃的方式，這些方式對效率低、鑄件質量要求不嚴（如配重鐵）的生產線還可以。在該用戶的生產線中改變烘干罩內常用加熱管的方式，使用熱風吹干涂料。如圖2 左圖所示，在一密閉保溫的加熱箱里安裝一定數量的電加熱管，箱體一端是進風口，連接鼓風機，另一端是出風口，連接保溫的出風管道，管道延伸到烘干罩上方，并固定好；烘干罩箱體上方設置一個同樣直徑的管道與加熱管道正對，兩管道的對接口設計成傾斜的翻邊，便于在烘干罩移動對接時避免碰撞。

圖2 移動交換式涂料烘干系統

為了防止醇基涂料干燥的毒性蒸汽散發，烘干罩設計成一個周圍封閉的結構，并且與模型之間也盡可能靠近密閉。以上箱模具烘干罩為例，介紹一下烘干罩結構及工作原理，如圖3 所示。

圖3 烘干罩結構及原理圖

烘干罩的頂部為雙腔結構，下層腔與上層腔是隔離的；下層腔通熱風進風管道，下層鋼板上開若干?60mm 的排氣孔，根據模具的凹凸形狀，在排氣孔上焊接不同長度的出風小管，并在出風小管設置蝶閥可以調節風量。這樣熱風經過進風管吹進下層空腔里，再分散開來從所有出風小管吹出吹向模具表面，達到比較均勻烘干的目的；周圍是單層空腔并與頂部上層腔相通，上層空腔與除塵吸風口連接，周圍空腔底部的內層周邊開?60mm 的出氣孔，這樣，當除塵機抽氣時，烘干罩內的空氣及涂料蒸汽等便通過出氣孔、周邊空腔、上層空腔、管道吸入相關凈化處理的除塵設備。

另外，為防止烘干罩內氣體外溢，烘干風機吹出的風量必須小于除塵的風量。該項目熱風吹風機使用7.5kW，風壓2320Pa，風量7785m3/h 的中低壓鼓風機除塵風機使用11kW，風壓3145Pa，風量8318m3/h 的中低壓鼓風機，在實際使用過程中，還要反復調節各風量閘門，達到最好的烘干效果。

由于客戶生產線模型是上、下交替布置運行的，上、下模型不在同一高度，我們設計了圖2 所示移動小車交替烘干結構，同時使用模具升降機構將模具升起的所需高度與烘干罩對接，這樣，讓烘干罩的熱風和除塵接口更好的與管道接口對接。小車的移動使用氣缸推動，兩個位置對應氣缸的始端和末端行程；模具升降使用液壓油缸，便于大載荷平穩升降。

加熱箱里使用了15 根6kW 加熱管，總功率90kW，為了達到環保節能，分成三組控制，根據不同季節和車間內溫度，可以分別啟動30kW、60kW、90kW，并且加熱箱的啟動與模具的移動形成連鎖控制，僅在需要時才啟動加熱和吹風，閑暇時間不工作。

2 使用效果及注意事項

該涂料烘干系統客戶已使用接近一年時間，反饋效果非常好，滿足生產線工藝需求，鑄件質量也得到提高。使用現場如圖4 所示。

圖4 使用現場圖

另外，為使該系統得到更好地應用，使用時還要注意以下幾點：

（1）為保護生態環境和安全生產，該系統必須配備可凈化處理易燃易爆氣體的專用除塵器。

（2）烘干罩內部伸長吹風管的樣式、位置、數量、長度、直徑大小等應根據模型的形狀、涂層的厚度等具體情況進行合理布局設計。

（3）應根據不同產品、涂料成分、涂層厚度等確定加熱管功率、烘干時長等。