發(fā)布于 2022-11-02 由 Carrier Vibrating
鑄造管理和技術(shù)
McConway&Torley L.L.C.，位于賓夕法尼亞州庫茨敦，是一家鋼鐵鑄造廠，專業(yè)從事車鉤、軛、撞擊器、牽引桿和其他軌道車組件的生產(chǎn)，亦是鐵路行業(yè)的供貨商。McConway使用Brunswick鑄模機生產(chǎn)40x84x18/18英寸的鑄模產(chǎn)品，平均生產(chǎn)速率達到25個/小時，每1,600磅成品鑄件的澆注重量估計為2,100磅。
每次澆注完成后，鑄件會在托盤線上的鑄模內(nèi)進行冷卻，然后再輸送到落砂系統(tǒng)。人工操作起重機將砂箱從托盤線上取出，并翻轉(zhuǎn)放置在落砂架上。然后，再將鑄模從砂箱中取出。落砂系統(tǒng)將砂石料和鑄件進行分離，然后會將鑄件移動至清理室
兩次落砂中的多個問題
McConway在其落砂機操作中遇到了一系列問題，主要集中在兩次較早期的雙質(zhì)量自然頻率落砂機上。
安裝第一臺機器是為了將鑄模從砂箱中取出。為了最大限度地減少對砂箱的損壞，而在落砂機上安裝了木制軌道。McConway投入了大量資金和維護時間在更換機器昂貴的彈簧、焊接結(jié)構(gòu)故障以及價格高昂的振動電機之上。此外，由于產(chǎn)品的過熱問題，他們不得不每天更換木軌。這臺機器總是出現(xiàn)磨損，而且McConway運行成本也過于高昂。
第二臺機器主要用于大規(guī)模沖砂。與第一個機組一樣，這是一臺雙質(zhì)量自然頻率落砂機，僅使用了四年，就和原先的機器一樣遭到了替換。該機組在卸料端裝有氣動氣囊，能有效提升落砂機并阻止鑄件流動。停止流動可以增加產(chǎn)品的停留時間，從而沖除更多的砂石。
McConway在使用這個系統(tǒng)時還遇到了幾個問題。首先，氣動氣囊確實增加了必要停留時間，但它們是一維的：一旦進行沖砂，鑄件就不得不在層板上停留更長的時間。操作員無法快速“排出”鑄件，當(dāng)鑄件停留此處時，損壞鑄件和磨損蓋板的可能性會增加。
第二個問題與安全密切相關(guān)。落砂機的驅(qū)動裝置位于頂部，因為沒有辦法快速彈出鑄件，它們很容易卡在層板上。這造成了鑄件堵塞，并導(dǎo)致了操作員終止操作。因為驅(qū)動裝置位于頂部，工人們不得不使用絞車來取出鑄件——這是一項十分耗時且危險的工作。
McConway&Torley的經(jīng)理們意識到，他們需要用更先進、更高效的落砂系統(tǒng)來取代過時的落砂機器。工廠經(jīng)理Randy Schudalla向Carrier Vibrating Equipment（www.Carrier brazing.com）尋求新型落砂系統(tǒng)報價。2006年3月，Carrier的鑄造銷售經(jīng)理Chuck Mitchell提出了一個解決方案，能有效發(fā)揮機械和流程優(yōu)勢：獲得專利的Delta-Phase®落砂機。
機械優(yōu)勢
Delta-Phase®落砂機使用了直接驅(qū)動技術(shù)，該技術(shù)簡單，屬于重型設(shè)計，其使用經(jīng)久耐用的球面滾柱軸承和偏心重量來驅(qū)動系統(tǒng)。配重與現(xiàn)有的安裝在支撐腳上的電機和標(biāo)準(zhǔn)萬向節(jié)相連接，并且慣性同步，這消除了對特殊皮帶或變速箱的任何依賴。
McConway&Torley操作員對雙質(zhì)量自然頻率落砂機十分熟悉，其結(jié)合了多個振動質(zhì)量、大量螺旋彈簧和昂貴的振動電機。這種設(shè)計的真正好處只體現(xiàn)在它的馬力較低，但它屬于緊密調(diào)諧系統(tǒng)，對任何工況波動或預(yù)防性維護計劃的中斷異常敏感。任何波動，包括粘滯、鑄件堵塞、過載和彈簧松動，均會導(dǎo)致問題的發(fā)生。這些問題經(jīng)常導(dǎo)致超沖程，從而引起結(jié)構(gòu)裂縫和彈簧斷裂。
直接驅(qū)動系統(tǒng)未經(jīng)調(diào)諧，因此對質(zhì)量和速度變化不敏感，也對彈簧松動不敏感，所有此類均會導(dǎo)致“超沖程”情況。超沖程是振動設(shè)備中結(jié)構(gòu)損壞的主因，得益于直接驅(qū)動設(shè)計，Delta-Phase®落砂機不會出現(xiàn)超沖程，這是McConway&Torley的一大優(yōu)勢。
流程優(yōu)勢
Delta-Phase®的真正優(yōu)勢在于其簡單可靠的電子設(shè)備，以及靈活多變的振動角度。振動角度的多個變化能有效控制鑄件在落砂層板上的輸送速度和停留時間。這無疑優(yōu)化了沖砂工序，并最大限度地減少了鑄件損壞和層板磨損。如果需要，該角度還允許在運行過程中進行更改，并與鑄造廠的控制中心結(jié)合。得益于預(yù)編程設(shè)置，各種鑄件類型和尺寸均可適用。各種鑄件可以預(yù)編程為多種生產(chǎn)方案。
預(yù)編程面板功能多樣，可使用簡單的VFD和PLC技術(shù)來滿足特定的落砂機要求。最受歡迎的兩個程序是“間斷停起”和連續(xù)模式。
在起停模式下，一旦鑄模到達所需的落砂機位置，振動角度將設(shè)置為垂直。砂石料與鑄件的分離和團塊的破裂一直持續(xù)至下一個鑄模接近落砂機位置為止。振動角度變換為快進，當(dāng)下一個鑄模到位時，干凈的鑄件被排出。在起停模式下，可以停留多個鑄模在落砂機上，以獲得最長的停留時間。
在起停模式下，一旦鑄模到達所需的落砂機位置，振動角度將設(shè)置為垂直。砂石料與鑄件的分離和團塊的破裂一直持續(xù)至下一個鑄模接近落砂機位置為止。振動角度變換為快進，當(dāng)下一個鑄模到位時，干凈的鑄件被排出。在起停模式下，可以停留多個鑄模在落砂機上，以獲得最長的停留時間。
新型落砂系統(tǒng)
在McConway&Torley選定了Carrier Vibrating的Delta-Phase®系統(tǒng)后，安裝工作隨即在2006年8月開展。Carrier的工程師與鑄造廠管理層和運營商密切合作，解決兩臺落砂機中出現(xiàn)的各個方面，并正確設(shè)計出新的安裝方案。
沖孔落砂機設(shè)計為5英尺寬，16英尺長。最初的落砂機需要每天更換木軌。Carrier在使用鋁撞擊桿的類似應(yīng)用中有過此類經(jīng)驗，這種撞擊桿足夠軟，不會對砂箱造成損壞，且堅固耐用，持續(xù)使用時間長達一天以上，通常為6至12個月。這些撞擊桿已安裝在新型落砂機上。
第二臺落砂機為5英尺寬，25英尺長，它是系統(tǒng)的真正重負(fù)荷機器。它接收了來自第一落砂系統(tǒng)的鑄模，并且需要清除鑄件中的大部分砂子。
兩款機器都有都有由AR 400鋼制成的1.5英寸厚的重型層板。此外，層板經(jīng)過了嚴(yán)密加固，可以承受1,600磅鋼鑄件的沖擊力。
每面層板均切割有反向槽，以最大限度地完成沖砂，從而盡可能地減少產(chǎn)品堵塞。直接驅(qū)動設(shè)于層板下方，以免干擾工藝流程。砂石料將會直接排放到下面的沙斗中。
兩個機組均由雙25馬力的底座安裝型電機驅(qū)動。每臺均配備了Delta-Phase®控制器，以及一個本地生產(chǎn)方案控制器。這些面板位于沖壓工位附近，為不同類型的鑄件提供五種預(yù)編程生產(chǎn)方案：程序1用于要求最短停留時間的鑄件；程序5專為要求最長停留時間鑄件而設(shè)計的，為無孔鑄模帶來了極大的優(yōu)勢。（另外三個程序介于上述兩個程序之間。）生產(chǎn)方案面板可控制兩臺落砂機。
在安裝過程中，Carrier向McConway&Torley派遣了一名服務(wù)技術(shù)員，該技術(shù)員監(jiān)督機械安裝并培訓(xùn)鑄造廠的操作員如何正確運行機器。啟動期間，技術(shù)人員將在現(xiàn)場對生產(chǎn)方案進行微調(diào)。
安裝新型Carrier Delta-Phase®落砂系統(tǒng)使McConway&Torley能夠消除頻密維護型設(shè)備并改進沖砂過程。安裝后不久，鑄造廠管理人員喬迪·拉恩表示“這是公司在過去二十年中做出的最佳決定之一?！苯?jīng)過一年多的運行，從未對機器進行過重大維護，證明這一切都是難以反駁的。
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