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(kù)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(jī)生產(chǎn)40x84x18/18英寸的鑄模產(chǎn)品，平均生產(chǎn)速率達(dá)到25個(gè)/小時(shí)，每1,600磅成品鑄件的澆注重量估計(jì)為2,100磅。
每次澆注完成后，鑄件會(huì)在托盤線上的鑄模內(nèi)進(jìn)行冷卻，然后再輸送到落砂系統(tǒng)。人工操作起重機(jī)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(jìn)行分離，然后會(huì)將鑄件移動(dòng)至清理室
兩次落砂中的多個(gè)問題
McConway在其落砂機(jī)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(jī)上。
安裝第一臺(tái)機(jī)器是為了將鑄模從砂箱中取出。為了最大限度地減少對(duì)砂箱的損壞，而在落砂機(jī)上安裝了木制軌道。McConway投入了大量資金和維護(hù)時(shí)間在更換機(jī)器昂貴的彈簧、焊接結(jié)構(gòu)故障以及價(jià)格高昂的振動(dòng)電機(jī)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(tái)機(jī)器總是出現(xiàn)磨損，而且McConway運(yùn)行成本也過于高昂。
第二臺(tái)機(jī)器主要用于大規(guī)模沖砂。與第一個(gè)機(jī)組一樣，這是一臺(tái)雙質(zhì)量自然頻率落砂機(jī)，僅使用了四年，就和原先的機(jī)器一樣遭到了替換。該機(jī)組在卸料端裝有氣動(dòng)氣囊，能有效提升落砂機(jī)并阻止鑄件流動(dòng)。停止流動(dòng)可以增加產(chǎn)品的停留時(shí)間，從而沖除更多的砂石。
McConway在使用這個(gè)系統(tǒng)時(shí)還遇到了幾個(gè)問題。首先，氣動(dòng)氣囊確實(shí)增加了必要停留時(shí)間，但它們是一維的：一旦進(jìn)行沖砂，鑄件就不得不在層板上停留更長(zhǎng)的時(shí)間。操作員無法快速“排出”鑄件，當(dāng)鑄件停留此處時(shí)，損壞鑄件和磨損蓋板的可能性會(huì)增加。
第二個(gè)問題與安全密切相關(guān)。落砂機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置位于頂部，因?yàn)闆]有辦法快速?gòu)棾鲨T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?yàn)轵?qū)動(dòng)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(xiàng)十分耗時(shí)且危險(xiǎn)的工作。
McConway&Torley的經(jīng)理們意識(shí)到，他們需要用更先進(jìn)、更高效的落砂系統(tǒng)來取代過時(shí)的落砂機(jī)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(bào)價(jià)。2006年3月，Carrier的鑄造銷售經(jīng)理Chuck Mitchell提出了一個(gè)解決方案，能有效發(fā)揮機(jī)械和流程優(yōu)勢(shì)：獲得專利的Delta-Phase®落砂機(jī)。
機(jī)械優(yōu)勢(shì)
Delta-Phase®落砂機(jī)使用了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，該技術(shù)簡(jiǎn)單，屬于重型設(shè)計(jì)，其使用經(jīng)久耐用的球面滾柱軸承和偏心重量來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。配重與現(xiàn)有的安裝在支撐腳上的電機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)萬向節(jié)相連接，并且慣性同步，這消除了對(duì)特殊皮帶或變速箱的任何依賴。
McConway&Torley操作員對(duì)雙質(zhì)量自然頻率落砂機(jī)十分熟悉，其結(jié)合了多個(gè)振動(dòng)質(zhì)量、大量螺旋彈簧和昂貴的振動(dòng)電機(jī)。這種設(shè)計(jì)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(duì)任何工況波動(dòng)或預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的中斷異常敏感。任何波動(dòng)，包括粘滯、鑄件堵塞、過載和彈簧松動(dòng)，均會(huì)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(dòng)系統(tǒng)未經(jīng)調(diào)諧，因此對(duì)質(zhì)量和速度變化不敏感，也對(duì)彈簧松動(dòng)不敏感，所有此類均會(huì)導(dǎo)致“超沖程”情況。超沖程是振動(dòng)設(shè)備中結(jié)構(gòu)損壞的主因，得益于直接驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，Delta-Phase®落砂機(jī)不會(huì)出現(xiàn)超沖程，這是McConway&Torley的一大優(yōu)勢(shì)。
流程優(yōu)勢(shì)
Delta-Phase®的真正優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)單可靠的電子設(shè)備，以及靈活多變的振動(dòng)角度。振動(dòng)角度的多個(gè)變化能有效控制鑄件在落砂層板上的輸送速度和停留時(shí)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(yùn)行過程中進(jìn)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(jiǎn)單的VFD和PLC技術(shù)來滿足特定的落砂機(jī)要求。最受歡迎的兩個(gè)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(dá)所需的落砂機(jī)位置，振動(dòng)角度將設(shè)置為垂直。砂石料與鑄件的分離和團(tuán)塊的破裂一直持續(xù)至下一個(gè)鑄模接近落砂機(jī)位置為止。振動(dòng)角度變換為快進(jìn)，當(dāng)下一個(gè)鑄模到位時(shí)，干凈的鑄件被排出。在起停模式下，可以停留多個(gè)鑄模在落砂機(jī)上，以獲得最長(zhǎng)的停留時(shí)間。
在起停模式下，一旦鑄模到達(dá)所需的落砂機(jī)位置，振動(dòng)角度將設(shè)置為垂直。砂石料與鑄件的分離和團(tuán)塊的破裂一直持續(xù)至下一個(gè)鑄模接近落砂機(jī)位置為止。振動(dòng)角度變換為快進(jìn)，當(dāng)下一個(gè)鑄模到位時(shí)，干凈的鑄件被排出。在起停模式下，可以停留多個(gè)鑄模在落砂機(jī)上，以獲得最長(zhǎng)的停留時(shí)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(yùn)營(yíng)商密切合作，解決兩臺(tái)落砂機(jī)中出現(xiàn)的各個(gè)方面，并正確設(shè)計(jì)出新的安裝方案。
沖孔落砂機(jī)設(shè)計(jì)為5英尺寬，16英尺長(zhǎng)。最初的落砂機(jī)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(yàn)，這種撞擊桿足夠軟，不會(huì)對(duì)砂箱造成損壞，且堅(jiān)固耐用，持續(xù)使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一天以上，通常為6至12個(gè)月。這些撞擊桿已安裝在新型落砂機(jī)上。
第二臺(tái)落砂機(jī)為5英尺寬，25英尺長(zhǎng)，它是系統(tǒng)的真正重負(fù)荷機(jī)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(jī)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(dòng)設(shè)于層板下方，以免干擾工藝流程。砂石料將會(huì)直接排放到下面的沙斗中。
兩個(gè)機(jī)組均由雙25馬力的底座安裝型電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每臺(tái)均配備了Delta-Phase®控制器，以及一個(gè)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(shí)間的鑄件；程序5專為要求最長(zhǎng)停留時(shí)間鑄件而設(shè)計(jì)的，為無孔鑄模帶來了極大的優(yōu)勢(shì)。（另外三個(gè)程序介于上述兩個(gè)程序之間。）生產(chǎn)方案面板可控制兩臺(tái)落砂機(jī)。
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(jī)械安裝并培訓(xùn)鑄造廠的操作員如何正確運(yùn)行機(jī)器。啟動(dòng)期間，技術(shù)人員將在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)方案進(jìn)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(hù)型設(shè)備并改進(jìn)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(yùn)行，從未對(duì)機(jī)器進(jìn)行過重大維護(hù)，證明這一切都是難以反駁的。
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