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      鋼托盤拋丸工藝的設(shè)備選型

      2019-08-02 02:52:44李衛(wèi)東
      天津科技 2019年7期
      關(guān)鍵詞:我司拋丸吊鉤

      李衛(wèi)東

      (天津中集物流裝備有限公司 天津300457)

      0 引 言

      鋼托盤是由金屬管、板、網(wǎng)、棒等材料通過焊接加工而成的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,可滿足汽車、風(fēng)電、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域的通用化和個(gè)性化應(yīng)用需求。鋼托盤傳統(tǒng)加工工藝為:金屬原材料經(jīng)過剪、沖、鋸、壓等加工后進(jìn)行零部件焊接,下線的黑活產(chǎn)品經(jīng)過酸洗磷化處理后進(jìn)行靜電粉末涂裝。在國家出臺(tái)新的環(huán)保戰(zhàn)略背景下,尋求一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的表面處理方法迫在眉睫。

      1 拋丸工藝的提出

      為研究切實(shí)可行的環(huán)保型鋼托盤表面前處理工藝,我們圍繞“酸洗磷化”做了大量的環(huán)保型工藝試驗(yàn),但效果都不理想。受集裝箱拋丸前處理工藝啟發(fā),擬將這種純物理表面處理方式應(yīng)用于鋼托盤并提出鋼托盤拋丸工藝。但由于托盤箱產(chǎn)品采用的大多為薄壁型原材料,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸多屬非標(biāo),結(jié)構(gòu)規(guī)格繁雜,拋丸工藝的應(yīng)用需要根據(jù)行業(yè)特色進(jìn)行個(gè)性化研究與配置。

      2 拋丸機(jī)選擇

      2.1 拋丸機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)及適用性對(duì)比

      拋丸機(jī)按工件承載體的結(jié)構(gòu)不同,分為滾筒式、輥道式、懸鏈?zhǔn)?、吊鉤式、履帶式、臺(tái)車式、鼠籠式、轉(zhuǎn)臺(tái)式等?,F(xiàn)結(jié)合上述各類拋丸機(jī)的性能特點(diǎn)和適用范圍,對(duì)其在鋼托盤產(chǎn)品上應(yīng)用的適用性進(jìn)行分析(表 1)。

      表1 適用性分析Tab.1 Applicability analysis

      通過對(duì)比可知,我司產(chǎn)品屬于單體、中小體積和重量的鋼結(jié)構(gòu)件,懸鏈?zhǔn)健⑤伒朗胶偷蹉^式 3種類型拋丸機(jī)比較適合我司產(chǎn)品。

      2.2 懸鏈?zhǔn)?、輥道式和吊鉤式拋丸機(jī)適用性對(duì)比

      懸鏈?zhǔn)?、輥道式和吊鉤式拋丸機(jī)適用性及成本對(duì)比如表2所示。

      表2 懸鏈?zhǔn)?、輥道式和吊鉤式拋丸機(jī)適用性及成本對(duì)比Tab.2 Applicability and cost comparison of catenary,roller and hook shot blasting machines

      圖1 運(yùn)行成本對(duì)比圖Fig.1 Operating cost comparison chart

      運(yùn)行成本數(shù)據(jù),采自自行車車架拋丸和我司產(chǎn)品外協(xié)(嘗試中)的數(shù)據(jù),具體見圖1。

      人字軌吊鉤式改善空間不大,但應(yīng)用范圍廣,可對(duì)一些一體式或尺寸較大的產(chǎn)品進(jìn)行前處理加工。懸鏈連續(xù)通過式改善空間較大,如:采用雙拋丸室體,提高拋丸速度等能提高效率;改進(jìn)室體結(jié)構(gòu),拋丸鋼砂耗量會(huì)有一定程度的下降;使用平衡吊等設(shè)備能夠進(jìn)一步改善,實(shí)現(xiàn)少人化,降低費(fèi)用。輥道式因適用產(chǎn)品大小的局限性和維修成本高,被剔除備選項(xiàng)。綜上,確定采用懸鏈通過式拋丸機(jī)與人字軌拋丸機(jī)相結(jié)合的加工方式。從成本角度考慮,需估算設(shè)備運(yùn)行所需電能和鋼丸的支出。

      3 拋丸器電機(jī)的選擇

      3.1 總拋丸量計(jì)算

      根據(jù)我司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn),拋丸器配置數(shù)量單側(cè)3×2臺(tái),雙面 12臺(tái)(懸鏈通過式);按面積計(jì)算的生產(chǎn)效率在200~600m2/h。質(zhì)量要求:鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)金屬光澤,表面粗糙度符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定GB 8923—1988,Sa2.5級(jí)(level)。

      按所需清理工件表面積計(jì)算總丸量的公式:

      式中:GF為按工件表面積計(jì)算的每小時(shí)清理用總丸量(kg/h);Q 為按面積計(jì)算的最大生產(chǎn)率(m2/h),我司取 480m2/h;gf為清理每平方米工件表面積所需彈丸量(kg/m2),按表 3選取中間值 130;η為考慮工件裝卸和運(yùn)輸時(shí)間的工作時(shí)間利用系數(shù),取值范圍0.5~0.85,單件小批量生產(chǎn)取較小值,大批量生產(chǎn)取較大值,我司多品種小批量,取η=0.5。則:

      表3 清理效率選用Tab.3 Selection of cleaning efficiency

      3.2 每臺(tái)拋丸器的拋丸量計(jì)算

      式中:ga為每個(gè)拋丸器的平均拋丸量(kg/min);GF為清理工件用的總拋丸量(kg/h);n為拋丸器數(shù)量。則:

      3.3 拋丸器功率的近似計(jì)算

      式中:N為拋丸器所述電動(dòng)機(jī)功率(kW);Q 為拋丸量(kg/min);n為拋丸器葉輪轉(zhuǎn)速(r/min);D 為拋丸器葉片旋轉(zhuǎn)圓外徑(m);C為修正系數(shù),取 1.3~1.4的中間值。則:

      查通用電機(jī)型號(hào),為保證清理效率和質(zhì)量,拋丸器選配15kW電機(jī)。為節(jié)約電能安裝獨(dú)立變頻器,以調(diào)節(jié)輸出頻率降低能耗。

      4 鋼丸選擇

      工件厚度大部分介于1.2~6mm之間,以熱軋型材和管材為主。所以選擇鋼丸時(shí),要充分考慮較厚的氧化皮、工件較易變形和鋼丸的性價(jià)比,具體見表4—表6所示。

      表4 丸徑選用Tab.4 Pill diameter selection

      表5 磨料的粒度與粗糙度關(guān)系Tab.5 Relationship between abrasive particle size and roughness

      表6 鋼丸材質(zhì)的使用效果對(duì)比Tab.6 Contrast of use effect of steel pill material

      綜合考慮,我司鋼托盤產(chǎn)品適合使用鋼絲段,丸徑規(guī)格0.8~1.0mm。

      現(xiàn)在,兩臺(tái)設(shè)備均已投產(chǎn),質(zhì)量達(dá)標(biāo),成本和工效均超出預(yù)期,既為新形勢下企業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn),也為行業(yè)的工藝變革探索了新思路。

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