CN103962544A - 熔模精密铸造自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔模精密铸造自动化生产线。主要解决型壳焙烧和浇注时采用人工操作工作效率低、能源消耗大、热能利用率低及铸件质量不稳定的问题。其特征在于：所述的焙烧炉(1)的一侧设有型壳输送装置，所述的型壳输送装置包括主动链轮(4)、被动链轮(5)、链条(6)、链板式传送带(7)及链条驱动装置(8)，链板式传送带(7)上依次设有隔热板(9)及放置型壳(10)的定位盘(11)；所述的浇铸装置(2)设置在焙烧炉(1)的通道(3)出口侧。降低了焙烧炉的热能损失，提高了工作效率和热能利用率，使焙烧作业和浇铸作业之间完美衔接，铸件质量稳定，同时改善了生产环境，杜绝了安全隐患和环境污染，符合节能减排的要求。

Description

熔模精密铸造自动化生产线

技术领域

本发明涉及一种熔模精密铸造装置，具体涉及一种熔模精密铸造自动化生产线。

背景技术

熔模精密铸造（Investment Casting）又称脱蜡铸造或失蜡铸造(Lost-wax Casting)，这种铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状，通过该铸造工艺得到的金属零部件可不用进行机械加工或采用少量的加工就可直接使用，广泛应用于航空、汽车、机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等制造工业中。熔模精密铸造的生产流程主要分为压蜡、制壳、型壳焙烧、浇注、脱壳、后处理、检验等，加工的金属零部件一般以易熔材料（如蜡料、塑料等）为摹本进行批量复制，先在射蜡机上用金属模具压制出可熔性模，然后在可熔性模上涂敷多层耐火材料，耐火材料涂层干燥硬化后形成型壳，再将型壳内的易熔材料熔化使之流出。型壳经过焙烧后使之坚固，将熔化的液态金属浇注入型壳中，液态金属在型壳中冷却凝固后进行脱壳，即得到所需要的金属零部件。熔模精密铸造具有以下优点：1.由于熔模铸件有着比较高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用，大幅度节约金属原材料。2.熔模铸造可以把一些焊接组合件铸成一体，省去组合与焊接工序，同时避免了因焊接造成的偏差及热应力变形。3.材质选用灵活，能够铸造各种合金的复杂铸件，特别是铸造耐热钢、高温合金、不锈钢等特殊材质铸件。如汽车配件中的拨叉、轮毂等，用机械加工工艺几乎无法完成的零部件。4.能够量化生产，保证了零部件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。

目前，熔模精密铸造过程中，型壳焙烧和浇注大多采用人工操作，没有连续自动化生产线设备，在型壳的焙烧过程中能量消耗巨大，能源利用率低。因为焙烧好了一炉的型壳，炉内的温度大约在1200℃左右，在浇铸时，需要人工打开炉门，将型壳用专用工具一个一个地取出，型壳取出时炉门敞开，炉内热量向外面快速散发，同时，型壳本身的热量也向周围散热也很快，致使型壳的温度快速下降，造成大量的热能损耗和浪费，直接影响型壳温度的稳定性，型壳在浇铸时的温度不一致，造成铸件尺寸精度的波动，如型壳的线性变化量，使铸件质量不稳定，增加了后序工序的工作量。上述过程中，除了焙烧炉内及型壳本身的大量热能损耗，还会产生粉尘和有害气体（如二氧化硫），严重污染环境，使生产车间环境变得十分恶劣，工人受到严重的高温辐射、粉尘及有害气体侵蚀，部分生产车间温度达到40多度，严重影响操作工人的身心健康。另外，高温、高辐射热易引发火灾及爆炸，人工操作时易发生砸伤、碰伤、烫伤、灼伤等生产事故，能源平均利用率为17%，能耗约为铸造发达国家的2倍。据统计，材料和能源的投入约占产值的55%—70%，劳动力投入较多，属于劳动力密集型产业。在浇铸过程中，操作动作因人而异，部分操作不规范，也使得冶炼液体金属所含热量散发很快，使得大量热能浪费、易产生铸件裂纹等废品，难以保证工艺的稳定性，影响铸件质量。

因此，提供可连续化生产的型壳焙烧和浇注的自动化生产线设备，无疑是替代目前人工操作的趋势，以提高熔模精密铸造的生产率及铸件质量，降低能源消耗，改善生产环境，做到以机器换人，零事故安全生产，减少或杜绝环境污染，做到绿色生产，降低生产成本，提高国际竞争力。

发明内容

为了解决熔模精密铸造过程中型壳焙烧和浇注时采用人工操作工作效率低、能源消耗大、热能利用率低及铸件质量不稳定的问题，本发明提供一种熔模精密铸造自动化生产线，该自动化生产线有效降低了焙烧炉的热能损失，提高了工作效率和热能利用率，使焙烧作业和浇铸作业之间完美衔接，铸件质量稳定，同时改善了生产环境，杜绝了安全隐患和环境污染，符合节能减排的要求。

本发明的技术方案是：该熔模精密铸造自动化生产线，包括焙烧炉及浇铸装置，所述的焙烧炉的下部设有贯穿的通道，焙烧炉的一侧设有型壳输送装置，所述的型壳输送装置包括主动链轮、被动链轮、链条、链板式传送带及链条驱动装置，链板式传送带连接在链条的上端，链板式传送带上依次设有隔热板及放置型壳的定位盘，链条由链条驱动装置驱动循环运转并带动链板式传送带、隔热板及定位盘从焙烧炉的通道一端进入、另一端穿出，所述通道的进口和出口均与型壳之间柔性密封，所述通道的下部设有支撑链板式传送带的导轨；所述的浇铸装置设置在焙烧炉的通道出口侧。

所述的导轨下方设有风冷通道。

所述的焙烧炉的侧壁设有燃烧器，风冷通道的一端与燃烧器的供风系统相通。

所述的导轨内部设有水冷管。

所述的焙烧炉的截面呈倒下的“弓”字形，焙烧炉分为两个燃烧腔室，两个燃烧腔室通过通道相连通。

所述浇铸装置包括中频炉、减速箱及伺服电机，伺服电机控制中频炉按固定角度转动，并控制中频炉的倾斜角度，中频炉下方设有漏斗，漏斗内设有监测浇铸液面的光控器。

所述的链板式传送带包括多个链板，链板内端呈梯形，链板连接在链条上，所述的隔热板为阶梯状，隔热板连接在链板上，相邻的两个隔热板的阶梯相对，在主动链轮和被动链轮的回转处相邻链板之间的内端两侧相贴合，相邻隔热板的内端相互搭接。

所述的焙烧炉的通道出口与浇铸装置之间设置有3-4个定位盘的工位，且在该工位处设有保温通道。

所述的定位盘上设有火焰通道，火焰通道贯通至型壳底部。

所述的火焰通道沿定位盘的径向设置且其入口开在定位盘的圆周侧。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述技术方案，有效降低了焙烧炉的热能损失，提高了工作效率和热能利用率，使焙烧作业和浇铸作业之间完美衔接，铸件质量稳定，同时改善了生产环境，杜绝了安全隐患和环境污染，符合节能减排的要求。

附图说明

附图1是本发明的结构剖视图。

附图2是图1的俯视图。

附图3是图1中焙烧炉1的截面图。

附图4是图1中浇铸装置2的结构示意图。

附图5是图1中A处结构放大图。

附图6是图3中B处结构放大图。

附图7是图1中定位盘11的结构剖视图。

附图8是图7的俯视图。

附图9是图5中隔热板9的结构示意图。

附图10是图5中隔热板9的结构剖视图。

附图11是图5中链板23的结构示意图。

图中1-焙烧炉，2-浇铸装置，3-通道，4-主动链轮，5-被动链轮，6-链条，7-链板式传送带，8-链条驱动装置，9-隔热板，10-型壳，11-定位盘，12-导轨，13-风冷通道，14-燃烧器，15-水冷管，16-燃烧腔室，17-火焰通道，18-中频炉，19-减速箱，20-伺服电机，21-漏斗，22-光控器，23-链板，24-保温通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1～图11所示，该熔模精密铸造自动化生产线，包括焙烧炉1及浇铸装置2，所述的焙烧炉1的下部设有贯穿的通道3，焙烧炉1的一侧设有型壳输送装置，所述的型壳输送装置包括主动链轮4、被动链轮5、链条6、链板式传送带7及链条驱动装置8，链板式传送带7连接在链条6的上端，链板式传送带7上依次设有隔热板9及放置型壳10的定位盘11，链条6由链条驱动装置8驱动循环运转并带动链板式传送带7、隔热板9及定位盘11从焙烧炉1的通道3一端进入、另一端穿出，所述通道3的进口和出口均与型壳10之间柔性密封，所述通道3的下部设有支撑链板式传送带7的导轨12；所述的浇铸装置2设置在焙烧炉1的通道3出口侧。

所述的导轨12下方设有风冷通道13。

所述的焙烧炉1的侧壁设有燃烧器14，风冷通道13的一端与燃烧器14的供风系统相通。

所述的导轨12内部设有水冷管15。

所述的焙烧炉1的截面呈倒下的“弓”字形，焙烧炉1分为两个燃烧腔室16，两个燃烧腔室16通过通道3相连通。链板式传送带7在行进过程中，延长型壳10的加热时间，同时还能保证自动化生产的连续性。

所述浇铸装置2包括中频炉18、减速箱19及伺服电机20，伺服电机20控制中频炉18按固定角度转动并控制中频炉18的倾斜角度，中频炉18下方设有漏斗21，漏斗21内设有监测浇铸液面的光控器22。

所述的链板式传送带7包括多个链板23，链板23内端呈梯形，链板23连接在链条6上，所述的隔热板9为阶梯状，隔热板9连接在链板23上，相邻的两个隔热板9的阶梯相对，在主动链轮4和被动链轮5的回转处相邻链板23之间的内端两侧相贴合，相邻隔热板9的内端相互搭接。

所述的焙烧炉1的通道3出口与浇铸装置2之间设置有3-4个定位盘11的工位，且在该工位处设有保温通道24。

所述的定位盘11上设有火焰通道17，火焰通道17贯通至型壳10底部。

所述的火焰通道17沿定位盘11的径向设置且其入口开在定位盘11的圆周侧。

由于采取上述技术方案，将待焙烧的型壳10放置在通道3的进口处链板式传送带7上的定位盘11内，本实施例采用人工放置，链板式传送带7沿着顺时针方向输送，摆放间隔时间为30分钟左右。型壳10随着链板式传送带7进入焙烧炉1内，每一个型壳10在焙烧炉1内焙烧25-30分钟，使型壳10焙烧到1100℃左右，链板式传送带7的输送速度及节拍可以按工艺设定，输送出来的型壳10在通道3的出口处紧接着就进行浇铸，型壳10的温降较小，且多个型壳10的温差较小，能够保持较高的一致性，铸造工艺稳定，能够确保铸造零件的质量。同时，浇注时间可以由PLC控制设定，进行自动化浇铸，以取得最佳的一次性浇注时间，浇注时间的一致性也非常高，所以，能够有效提高铸造成品率，实验表明成品率高达百分之九十九以上。

本发明与背景技术相比较具有以下优点：

1.由于在型壳10焙烧和浇铸的过程中不需要打开焙烧炉1的炉门，炉膛里的热量不会向外传传导和辐射，保持炉膛里的温度稳定，使得热效率大大提高，使型壳10的加热时间缩短15分钟左右，采用了该自动化生产线，可以节约能源消耗40%以上，减少环境污染，杜绝工人的职业病的发生，经济效益和社会效益实现了最大化。

2.保证了型壳10的焙烧和浇铸的连贯性，避免型壳10在人工移动过程中的热量散发，提高了热效率，节能环保。

3.采用PLC编程控制，编程方便，型壳10的焙烧时间及液态金属的浇铸时间能够设定到最佳值，提高了工作效率4倍以上，节约加工时间减少了大量人工操作。同时，解决了以往铸件的厚大断面存在宏观偏析、晶粒粗大等问题，较好地提高产品质量。

4. 隔热板9阻隔了炉膛里的明火向下热辐射及热传导，提高了热效率，保证设备顺利运行，节约了能源。

5.采用光控器22，确保浇注的液态金属量，使得液态金属用量恰当好处，同时，采用浇注角度递进控制，对浇注量进行双保险控制，确保浇注安全，比人工浇注节省用量5%左右。如果万一遇到型壳10有裂纹的情况，出现液态金属外漏时，光控器22能够及时捕捉该信息并停止对这个型壳10的浇铸，这个废品型壳10通过后，再对下一个型壳10进行浇铸，已经进入带裂纹型壳10的液态金属通过溢流管子安全排出。

6.利用风冷的余热，加热进入炉膛里的空气，提高了热效率，做到节能环保。还可增设水冷系统，提高设备的使用适应性。

7.定位盘11设计成多孔的结构，使得焙烧炉1中的火焰能够通过火焰通道25进入型壳10底部，使型壳10加热更加均匀，保证型壳10的焙烧质量。

8.型壳10按时间歇性进入到焙烧炉1内，避免了人工操作时完全打开炉门，将型壳10一起放，而使焙烧炉1内温度较低；本发明中焙烧炉1内的温度变化较小，能够使型壳10快速被加热，节省了型壳10的加热时间，提高了生产率，同时，型壳10中所含的水蒸汽能够较好的排除，保证了型壳10的焙烧和浇铸质量。

Claims (10)

1.一种熔模精密铸造自动化生产线，包括焙烧炉(1)及浇铸装置(2)，其特征在于：所述的焙烧炉(1)的下部设有贯穿的通道(3)，焙烧炉(1)的一侧设有型壳输送装置，所述的型壳输送装置包括主动链轮(4)、被动链轮(5)、链条(6)、链板式传送带(7)及链条驱动装置(8)，链板式传送带(7)连接在链条(6)的上端，链板式传送带(7)上依次设有隔热板(9)及放置型壳(10)的定位盘(11)，链条(6)由链条驱动装置(8)驱动循环运转并带动链板式传送带(7)、隔热板(9)及定位盘(11)从焙烧炉(1)的通道(3)一端进入、另一端穿出，所述通道(3)的进口和出口均与型壳(10)之间柔性密封，所述通道(3)的下部设有支撑链板式传送带(7)的导轨(12)；所述的浇铸装置(2)设置在焙烧炉(1)的通道(3)出口侧。

2.根据权利要求1所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的导轨(12)下方设有风冷通道(13)。

3.根据权利要求2所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的焙烧炉(1)的侧壁设有燃烧器(14)，风冷通道(13)的一端与燃烧器(14)的供风系统相通。

4.根据权利要求1所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的导轨(12)内部设有水冷管(15)。

5.根据权利要求1、2、3或4 所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的焙烧炉(1)的截面呈倒下的“弓”字形，焙烧炉(1)分为两个燃烧腔室(16)，两个燃烧腔室(16)通过通道(3)相连通。

6.根据权利要求1、2、3或4 所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述浇铸装置(2)包括中频炉(18)、减速箱(19)及伺服电机(20)，伺服电机(20)控制中频炉(18)按固定角度转动并控制中频炉(18)的倾斜角度，中频炉(18)下方设有漏斗(21)，漏斗(21)内设有监测浇铸液面的光控器(22)。

7.根据权利要求1、2、3或4 所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的链板式传送带(7)包括多个链板(23)，链板(23)内端呈梯形，链板(23)连接在链条(6)上，所述的隔热板(9)为阶梯状，隔热板(9)连接在链板(23)上，相邻的两个隔热板(9)的阶梯相对，在主动链轮(4)和被动链轮(5)的回转处相邻链板(23)之间的内端两侧相贴合，相邻隔热板(9)的内端相互搭接。

8.根据权利要求1、2、3或4 所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的焙烧炉(1)的通道(3)出口与浇铸装置(2)之间设置有3-4个定位盘(11)的工位，且在该工位处设有保温通道(24)。

9.根据权利要求1、2、3或4 所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的定位盘(11)上设有火焰通道(17)，火焰通道(17)贯通至型壳(10)底部。

10.根据权利要求9所述的熔模精密铸造自动化生产线，其特征在于：所述的火焰通道(17)沿定位盘(11)的径向设置且其入口开在定位盘(11)的圆周侧。