造型线各驱动方式的特点及适用范围同水玻璃砂型铸造

一、造型线各驱动方式的特点及适用范围
1、气压驱动
特点：以空气为介质，来源方便，且用后可直接排入大气而不污染环境；空气粘性很小，其损失也很小，所以节能、、适于远距离输送；动作、反应快，维护简单，不易堵塞；工作环境适应性能好，；成本低，过载能自动保护。但工作速度稳定性差，在行程长的机构上其缓冲性能不好。由于工作压力低，一般为0.3MPa~0.8MPa所以不易获得较大的推力或转矩；由于排气有噪声，所以比液压驱动和电机驱动噪声要大；由于空气无润滑性能，与液压驱动相比，还在气路中装设油雾器。
组成：气压驱动由气源、气动执行元件(气缸和气动马达)、气动控制阀(方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀)和气动辅件汾水滤气器、油雾器、噪声，管子联接件冷组成。
适用范围：行程短和力量小的部位。
2、液压驱动
特点：液压驱动具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能换向和变速，调速范围宽，在行程长的机构上其缓冲性能好，工作平稳、噪声小。但对液压油清洁度要求高，漏油或废油对环境造成污染。
组成：一般由液压泵站、液压执行元件腋压油缸和液压马达)、液压控制阀(方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀)和液压辅件(滤油器、加热器、蓄能器和管道接头)等组成。
适用范围：行程长度中等和力量较大的部位。
3、电机驱动
特点：与气压驱动和液压驱动相比，可省去动力源和复杂的管道，与液压驱动相比，对环境没有污染；但电机的体积比液压马达的体积要大。
组成：一般由电源柜、控制电器件、电机、电缆和桥架等组成。
适用范围：行程长和力量中、小的部位。一般常用在垂直造型机转运小车或过渡车的驱动。
常用电机驱动主要有：Y系列电机、子母电机、刹车电机、变频器控制的调速电机和交流伺服电机。其主要特点和适用范围如下：
Y系列电机在造型线上较早用在连续式铸型输送机的驱动，配有抱闸制动机构，其速度慢，结构庞大；一般局限于机械化造型线的使用。
子母电机主要用在合箱机、移箱机、捅箱机、分箱机和过渡转运车等辅机上，母电机常用功率为3或1.5kW，子电机常用功率为0.8或0.4kW；由于子母电机的速度是以10：1来突变的，一般从700m/s实变70m/s，其缓冲不好，节拍慢，对生产率中等的造型线比较适用。
刹车电机利用曲柄连杆的速度特性把旋转运动转变成直线运动，主要用在合箱机、移箱机、捅箱机、分箱机和造型线的拖车驱动上，主要特点是速度较快，缓冲较好，但占用空间大，结构不紧凑，地面拖车或空间小的地方无法使用。
变频器控制的调速电机驱动由于早期的国产变频控制器质量不稳定，抗干扰能力低，性较低；进入21世纪，国产变频控制器质量提高，变频控制器的大量使用其性也提高。但在、缓冲要求高、定位精度和重复精度要求高的地方其性能不如交流伺服电机，由于其价格便宜，适合在中档造型线上使用。
交流伺服电机20世纪90年代以来，特别是进入21世纪，在高生产率的造型线上使用较多，主要由于交流伺服电机为恒力矩输出，在其额定转速(一般为2000r/min或3000r/min)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出；交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器确定，其定位精度和重复精度很高，交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象，其高速向低速转换非常平稳，所以缓冲性能非常好；交流伺服电机还具有速度过载和转矩过载能力，其较大转矩是额定转矩的3倍，可克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩；交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，不会出现丢步或过冲现象，控制性能加。虽然其性能优良，但其价格较高，目前只用于高生产率的造型线上。一般来说在力量中等、行程较长、、缓冲好、定位精度和重复精度很高的地方能发挥其优点；而在力量大和行程较短的地方不大适用。
二、全自动造型线水玻璃砂型铸造
在目前被广泛应用的粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等三大砂型铸造中，全自动造型线水玻璃砂型铸造环境较为友好，被专家们认为是较有可能实现绿色清洁生产的铸造型砂种类及工艺。
我国90%以上的铸钢件生产采用水玻璃砂工艺，根据硬化方式及所采用的硬化剂的不同。目前应用较多是CO2硬化水玻璃砂及酯硬化水玻璃砂。
1、水玻璃砂的特点
全自动造型机水玻璃砂型铸造，与易产生黑色污染、灰尘污染的粘土砂型铸造(组份中含有煤粉等粉尘物质)相比，具有型砂流动性好、易紧实、劳动强度低，操作简便、能耗低、劳动条件好，型(芯)尺寸、铸件质量好、铸件缺陷少等许多优点；与易产生化学污染的树脂砂(其中含有甲醛等挥发物组份)比较，又有成本低，生产现场没有毒无味、劳动条件好等优点。不同种类的水玻璃砂具有不同的特点。
①一普通CO2水玻璃砂。水玻璃加人量多(6~8%)，虽具易紧实、操作简单、型砂等优点，但旧砂的溃散性差、旧砂回用困难，已落后于时代要求，成了被改造的对象。
②酯硬化水玻璃砂。通过采用的纯净改性水玻璃及原砂，水玻璃的加人量可降低至2.0~3.0%生产，水玻璃砂的溃散性及其旧砂的可性改变。目前，酯硬化水玻璃砂工艺已成为我国各类工厂进行全自动造型线铸钢件生产技术改造时重要选择型砂种类，有普遍推广应用之趋势，较好的酯硬化水玻璃砂工艺应用厂家已可实现旧砂的回用。
③微波加热水玻璃砂。被认为是较有可能实现绿色铸造的水玻璃砂型铸造工艺。它具有水玻璃加人量低、、硬化、节能、易于控制、清洁卫生等许多优点。微波加热水玻璃砂硬化原理是：微波以体积方式加热水玻璃砂，微波能量使水玻璃中的水分子和硅酸盐分子剧烈振荡，各部分的水玻璃砂同时升温，升温速度均匀，脱水充分，水分迁移由里向外，且各层同时进行，硅酸因脱水而硬化，并粘结砂子成砂芯(型)。该工艺由于可减少水玻璃的加人量，克服了常用水玻璃砂工艺溃散性差、旧砂困难的缺点。微波硬化水玻璃砂的较大缺点是吸湿性太强，在强湿环境下硬化后的水玻璃砂强度下降过快。
2、基于水玻璃砂工艺的绿色铸造关键技术
①水玻璃粘结剂。、性能好且稳定(抗湿性好、砂型的表面稳定性高、不易老化、溃散性好等)的新型环保水玻璃粘结剂是实现水玻璃砂绿色铸造的基础。
②水玻璃砂的硬化工艺。水玻璃砂的应用及发展历史表明，硬化工艺的新会带来水玻璃砂技术进步的飞越。微波硬化水玻璃砂工艺具有很好的应用前景，深人研究微波硬化水玻璃砂工艺、装备及材料技术，解决微波硬化水玻璃砂工艺中的装备自动化、模具材料及硬化后砂型(芯)的等问题，是实现基于水玻璃砂绿色铸造的较途径之一。
③新型水玻璃旧砂工艺技术。实现水玻璃旧砂的回用是实现水玻璃砂绿色铸造的核心。在现有“水玻璃旧砂干法回用与湿法”认识基础上，进一步研究环境温度(或受热温度)和湿度对水玻璃旧砂粒上残留粘结剂的影响，对新的水玻璃旧砂技术对实现水玻璃砂绿色铸造具有重要意义。
3、存在的问题及发展方向
从目前水玻璃砂技术发展及其应用结果看，酯硬化改性水玻璃砂仍没有解决水玻璃旧砂回用过程中的溃散性差、回用性能差的问题。提高水玻璃旧砂的溃散性差及回用性仍然是水玻璃砂技术研究的难点问题，要使水玻璃旧砂的溃散性差及回用性接近自硬树脂砂还有很长的路程。
随着微波加热与装备技术的发展，微波加热硬化水玻璃砂工艺的实际应用成为可能。微波加热水玻璃砂应是较有可能实现绿色铸造的砂型铸造工艺，因此加强微波硬化水玻璃砂工艺应用技术研究具有重要意义。由于微波硬化水玻璃砂具有较强的吸湿性，研究微波硬化水玻璃砂抗吸湿性材料、方法及装备将是微波加热硬化水玻璃砂工艺实际应用的关键。水玻璃砂作为有可能实现绿色清洁生产的全自动造型线铸造型砂种类及工艺，基本要求包括：①水玻璃旧砂实现回用；
②解决水玻璃旧砂循环回用过程中溃散性恶化、砂性能质量下降问题；
③进一步提高水玻璃砂的使用性能(如强度、表面安定性、操控性、环境适应性等)；
④一水玻璃砂相关材料(如：水玻璃品种、水玻璃改性剂、硬化剂)系列化、标准化，硬化方法的多样化、灵活化等。