材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化c2e1

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铸造产品实例-汽车铸件
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铸造产品实例
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铸造产品实例-电子电器
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2.1 概述
• 液态金属成形俗称铸造，它是机械工业的基础，铸造成形的零件俗称铸件。 • 先进的铸造装备是生产高质量铸件的保障。
属中含气量测定仪
气体含量的测定
原砂性能测试设备、型砂常温性能 测试设备、型砂高温性能测试设备
型砂的常温及高温性能的测试
铸件无损探伤设备
超声波探伤设备、射线探伤设备、 磁粉探伤、渗透探伤设备
铸件内部质量的无损检测
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环保 装备
除尘设备 噪声防治设备
袋式除尘器、旋风除尘器、湿式除 尘器
消声器、隔声防噪
灰尘及微粒的去除设备 噪声的降低与防治
机、螺旋槽式振动输送机
料
4
定量 装备 气力输送装置
压送式气力输送装置、脉冲压送式气 力输送装置、吸送式气力输送装置
输送砂粒、煤粉、粘土等材料
给料设备
圆盘给料、螺旋给料、带式给料、振 动给料
旧砂、型砂的定量给料
定量设备
容积法定量、称量法定量
旧砂、型砂、焦碳、煤粉、粘土等 材料的称量
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砂型铸造车间流程示意图
熔化工部
冲天炉
浇注工部
工频炉
自动造型生产线
造型工部
落砂工部
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铸造设备的分类(1/3)
序 号
铸造装备分类
冲天炉熔化装备 熔化
1
及浇 注装
电炉熔化装备
备 浇注设备
主要装备名称
冲天炉、鼓风机、配料设备、加料设备 电弧熔、感应电炉、电阻炉
1-排风口，2-冲天炉，3-进风管，4-燃烧塔，5-热交换塔，6-电磁阀，7-冷却塔， 8-除尘器，9-抽风机，10、13-冷却风机，11-主风机，12-燃烧用风机。
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(3) 水冷壁无炉衬冲天炉
主要结构特点： • 炉壁由耐热钢制造，无炉衬，
设置喷水管；耗水量大； • 无盖式炉顶； • 水冷铜制风嘴，热风为外热式，
作用
压力铸造成形 熔模铸造成形 低压铸造成形 离心铸造成形
铸型输送机
连续式铸型输送机、脉动式铸型输送 铸型的输送，组成造型、浇注、冷
机、间歇式铸型输送机
却、落砂等工序的生产线
鳞板输送机 Y31型鳞板输送机、BLT型鳞板输送机
输送热铸件
运输 振动输送机
矩形槽式振动输送机、管式振动输送 输送砂粒、煤粉、粘土、焦碳等材
炉胆换热器结构
换热器
热
风
管
进风口
炉气
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高效管式换热器
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(2) 炉外热风冲天炉
特 点： 1）一个热风装
置配两台冲天 炉； 2）设置有金属 热交换器，由 燃烧塔4和交 换器5组成。 3）燃烧塔设有 火焰稳定装置 和冷却装置。 4）热风温度稳 定、波动小。
绝大多数冲天炉用之
用镁砂碱作性炉耐火衬材料，如石灰石，白云石，当需炉内脱硫时
用碳素砖作炉衬或采用水冷无炉衬， 后者靠炉壁的釉状凝渣起保护作用
大型连续开炉的冲天炉用
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(1) 热风冲天炉
结构特点：
换热结构是由放置在预热
带的炉胆换热器和置于加料口
炉 顶 部
空气预热500-600 °C
主要使用特点： • 用于大型流水作业，5-50t/h； • 连续工作1~5周，用于各种铸
铁熔炼。
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4、冲天炉系统及其辅助设备
加配料系统
熔化系统
除尘系统
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(1) 称量配料装置
电子秤的基本原理：利用荷
重传感器因载荷变化而产生的应 变信号大小来计算出载重量。
控制部分：为计算机控制，可
根据前一次的称量误差在下一次 称料时预予自动补偿。
电磁吸盘结构图
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(2) 加料装置
常
卷扬机
见
的
爬
式
支
加
架
料
机
构
料桶
杠杆式料位计
料桶小车
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内，与底焦层中的焦炭发生
燃烧反应，生成大量的热量
和CO、CO2等气体。高温炉气 废气排出 向上流动，使底焦面上的第
一批金属炉料熔化。
底焦层金属熔化：1500， 风口
出铁水
排渣
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熔化后的液滴在下落过程
中被进一步加热，温度上升
（＞1500℃）。
出水
高温液体汇集后由出铁口
放出；炉渣则由出渣口排出,
炉料主要包括金属料（生铁、
回炉料、废钢等）、焦炭和石
灰石等。
焦炭和石灰石等常用电子磅
秤直接称量，振动给料机输送；
1\7\8
金属料则采用电磁秤配料。
底盘为锰钢。
2
3
9
5
电磁秤的结构原理
4
主要由电子秤、电磁吸盘及控制部
分组成。
1-控制屏
2-小车卷扬机构
3-荷重传感器 4-电磁吸盘
5-万向挂钩 6-滑轮卷电缆装置
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(2) 加料装置
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(3) 冲天炉熔化的自动化控制系统
1) 影响因素
外界 干扰 因素
炉内尺寸 风量、含氧量 金属熔炼损耗
金属炉料
输
温度
出 变
成 分 铁液
量 熔化速度
高温 优质 低耗
炉渣成分
监
测
风量、风压
参
炉气成分、温度
数
金属炉料
控
焦炭
制
因
鼓风
Biblioteka Baidu
素
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2）冲天炉熔化自动化控制的要求
为实现冲天炉熔化的自动化控制，必须对影响冲天炉
熔炼效果的因素及指标实施实时监控，并进行实时调整。
控制结果：必须是全面达到优质、高温、低耗三项技
术经济指标，即铁水化学成分准确稳定、铁水温度达到要求， 同时焦炭燃烧效率高。
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铸造设备的分类(3/3)
序 号
铸造装备的分类
主要装备名称
作用
冲天炉熔炼检测与 控制设备
风量检测仪、风压检测、炉气成分 检测仪、铁液温度及成分检测仪、 料位测量仪等
冲天炉熔炼过程工艺参数的检测与 控制
5
检测 与控 制装 备
炉前快速分析与检 验设备
型砂性能试验设备
比色计、光谱仪、碳硫测定仪、金 用于金属液的化学成份、碳硫含量、
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2.2 金属熔化及浇注装备
熔化是金属液态成形的首要环节，其任务是提供高质量 的金属液体。根据合金材料可选择不同的金属熔化方法：
1）铸铁合金广泛采用冲天炉熔化 2）铸钢常用电弧炉或感应电炉熔炼 3）铝合金常用电阻炉或油气炉熔化等 金属的熔化装备一般应包括三大部分：熔化炉、辅助装 备（如配料、加料装备等）、浇注装备。 本节的内容：铁合金熔化用冲天炉、感应电炉熔炼装备 及其自动化、自动浇注装备及其应用。
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2.2.1 冲天炉熔化
1、冲天炉结构
一个完整的冲天炉由后炉、前
除尘器
炉和送风系统三部分组成。
由炉基，炉腿，炉
炉 底由板过及炉桥底和门前组炉成，起 后前送 风底炉铁箱水体支的和，组撑作由风炉用均成风口体匀，管、组成起炉、成分存顶风，和储和炉料 炉炉系 统炉体炉顶温增的起 稳度硫作身炼成灰向 送， 及 用组部，尘炉 风由由成分起的减 使内 的炉烟，排作少 渣底囱是除用均 作增 铁，和冲 炉匀 用碳 分炉除天气平、离缸尘炉和和器的收炉组熔集
铸造成形
砂型铸造
特种铸造
自硬砂型
粘土砂型
压力铸造 熔模精铸 金属型铸造 反重力铸造
树脂砂、水玻璃砂、CP法
消失模铸造 石膏型铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
多触头高压、气冲、静压造型
半固态铸造
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砂型铸造车间流程图
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材料成形及控制工程专业核心课程 材料学院材料成形装备及自动化教案
材料成形装备及自动化
Equipment and Automation of Materials Process
吕书林 华中科技大学材料学院
2015-2016学年第二学期
目录
第一章 绪 论（2学时） 第二章 金属液态成形装备及自动化（10学时） 第三章 金属塑性成形装备及自动化（8学时） 第四章 金属连接成形装备及自动化（10学时） 第五章 高分子材料成形设备及自动化（2学时） 第六章 快速成形装备及控制（8学时） 第七章 其它材料成形装备（3学时） 第八章 热处理工业炉及其控制（2学时） 第九章 材料加工中的环境保护装备（3学时）
影响熔炼过程的因素很多，包括冶金因素（原材料来源、 配比、铁料块度、预处理以及化学成分波动）、炉子结构因 素（风口、焦铁比、焦炭质量及鼓风温度等）。
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第二章 金属液态成形装备及自动化
2.1 概述 2.2 金属熔化及浇注装备 2.3 造型设备及自动化生产线 2.4 砂处理装备及自动检测系统 2.5 铸件清理自动化 2.6 压力铸造装备及自动化 2.7 消失模精密铸造装备及生产线 2.8 半固态成形装备
污水净化设备
沉淀池、污水处理器
污水净化与处理
其它 7 附属
装备
材料准备设备 起重运输设备 远红外烘干炉
锭料断裂机、搅拌机、球磨机、破 金属锭料的准备、涂料的准备、旧
碎机
砂的破碎等
电动平车、行车、起重机、悬挂抓 斗
物料的运输、抓取等
电热远红外烘干炉
型、芯的烘干
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上的管式换热器组合而成。它 分
充分利用了炉气中的物理热和
化学热，热风温度可达400℃
以上，是熔炼可锻铸铁最理想
的炉型。它的炉胆换热器结构 炉
冷风进口
特殊，热效率高，管式换热器 体
热
是用优质锅炉管由特殊工艺弯
风 进 口
制而成，无焊缝，寿命长。 炉
底
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风由炉膛侧壁送入炉内
多数冲天炉用之
风由炉心风嘴向四周呈放射状送风 当焦炭质量差，块度小时
中央送风与侧送风相结合的送风
中大型冲天炉为改善中心燃烧并保 证炉况顺行时
常温空气直接送入炉内
焦炭质量高或铸件质量要求一般
空气经预热后送入炉内。有炉胆热风 为提高冲天炉的冶金效果，或焦炭
和炉外热风之分
质量不高时
用酸性耐火材料，如石英砂，耐火泥 作炉衬
7-电子称
8-驾驶室
9-行车
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(1) 称量配料装置
电磁吸盘：是在铸钢的钟盖内
有电磁线圈，下面用锰钢的非磁 性底板盖住。当线圈内通电时， 产生电磁力，吸住铁料，铁料在 吸附状态下搬运，断电去磁则卸 料。电磁盘的吸力与线圈的电流 、匝数及被吸材料的性质和块度 有关。
冲天炉常用于铸铁的熔化。
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3、冲天炉结构分类
分类
直线炉膛 按炉 型分 曲线炉膛
按供 风方 式分
侧 送风 中央送风
混合送风
冷风 按风
温分 热 风
酸性
按炉 衬性 碱 性 质分
中性
说明
应用
炉膛内经上下一致
多数冲天炉用之
炉灯罩膛状内或经上倒下立有花变瓶化状，一般是卡腰状，需强化燃烧或控制熔化率时
10
铸造设备的分类(2/3)
序号 铸造装备的分类
主要装备名称
压铸机
冷室压铸机、热室压铸机、定量浇注 机、取件机械手
3
特种 铸造
熔模铸造装备
蜡料处理设备、制模设备、制壳设备、 脱蜡设备、模壳焙烧设备
装备 低压铸造机
立式低压铸造机、卧式低压铸造机、 液面加压控制装置
离心铸造机
卧式离心铸造机、离心铸管机
倾转式浇注机、气压式浇机、电磁浇注机
作用
铸铁（灰铁、球铁）的配 料、加料及熔化 各种金属炉料（钢、铁、 铝）的熔化
金属液的浇注
砂处理装备
混砂机、松砂机、破碎机、筛分设备、旧砂 再生机、烘干设备、旧砂冷却设备、磁分离 设备
型砂、芯砂的混制与准备， 旧砂的再生回用等
砂型 2 铸造
装备
造型装备
震实造型机、压实造型机、震压实造型机、 射压造型机、气流冲击造型机、静压造型机
炉
烟囱
顶 部 分
烟 囱 高
度
加料口
有
炉
效
体
高 度
炉
炉
缸
底
进 风
炉腿 炉底板
进风口 出渣口 出铁口
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2、冲天炉熔化过程
送风
废气排出 预热：400，
O2+C=CO、CO2
换热
加料(石灰
空气经鼓风机升压后送入
石-金属炉
料-层焦） 风箱；然后由各风口进入炉
型砂、芯砂的紧实与造型
制芯装备 落砂装备
热芯盒射芯机、冷芯盒射芯机、壳芯机
砂芯的制造、成形
振动落砂机、滚筒落砂机、振动输送落砂机、 风动落砂机
落砂、铸件与铸型的分离
清理装备
清理滚筒、喷丸清理、抛丸清理、抛喷丸联 合清理、水力清砂设备、电液压清砂设备
铸件表面清理
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