① 全自動飼料添加劑生產線都有哪些生產工藝需要什麼設備
首先,經過沖控後進入傳送帶灌裝工位,檢測定位開始灌裝,質量計量到達設定數值,灌裝閥關閉,滿桶出灌裝工位通過電眼檢測轉向封蓋機進行掛蓋、旋蓋和壓蓋,接著通過熱傳輸帶進入收縮機進行瓶口包裝收縮,烘乾,最後,傳輸輸送到產品檢測,進行貼標,整個過程就完成了。
--米目米
② 乾燥機下下料裝置設計圖
乾燥是很多行業生產流程中重要的和不可少的一個環節,乾燥設備的選型合理和使用好壞直接影響到產品質量、生產效率、生產成本、能源消耗、人員勞動強度等指標,由於乾燥方法和乾燥設備多種多樣,同一種物料有多種乾燥方式,可使用多種類型的乾燥設備,同一種乾燥設備又能乾燥多種物料,因此,乾燥設備的合理選型和正確使用是非常正要的。為了便於用戶選擇一種理想的乾燥設備,在此對一些相關問題作個簡要說明。
一、乾燥方法
乾燥就是從各種物料中去除濕分的過程,各種物料可以是固體、液體或氣體,固體又可分大塊料、纖維料、顆粒料、細粉料等等,而濕分一般是物料中的水分,也可以是其它溶劑。在此以水分為對象。
乾燥方法有三類:
(1) 機械脫水法
機械脫水法就是通過對物料加壓的方式,將其中一部分水分擠出。常用的有壓榨、沉降、過濾、離心分離等方法。機械脫水法只能除去物料中部分自由水分,結合水分仍殘留在物料中,因此,物料經機械脫水後物料含水率仍然很高,一般為40~60%。但機械脫水法是一種最經濟的方法。
(2) 加熱乾燥法
也就是我們常說的乾燥,它利用熱能加熱物料,氣化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的熱能。通常是利用空氣來乾燥物料,空氣預先被加熱送入乾燥器,將熱量傳遞給物料,氣化物料中的水分,形成水蒸汽,並隨空氣帶出乾燥器。物料經過加熱乾燥,能夠除去物料中的結合水分,達到產品或原料所要求的含水率。
(3) 化學除濕法
是利用吸濕劑除去氣體、液體、固體物料中的少量水分,由於吸濕劑的除濕能力有限,僅用於除去物料中的微量水分。因此生產中應用很少。
在實際生產過程中,對於高濕物料一般均盡可能先用機械脫水法去除大量的自由水分,之後再採取其它乾燥方式進行乾燥。
二、物料與水分的結合方式
根據物料中所含水分去除的難易程度分為下列兩種:
(1)、非結合水分:
非結合水分包括存在於物料表面的潤濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時,被物料吸收的水分。由於與物料的結合強度小,故易於去除。
(2)、結合水分:
包括物料細胞或纖維管璧及毛細管中所含的水分。這種水分又可細分為化學結合水、物理化學結合水和機械結合水。其中,化學結合水主要包括結晶水,結合強度大,故難以去除,脫去結晶水的過程不屬於乾燥過程;物理化學結合水包括吸附、滲透和結構的水分,吸附水與物料的結合最強,水分既可被物料的外表面吸附,也可吸附於物料的內部表面,在吸附水分結合時有熱量放出,脫去時則需吸收熱量,滲透水分與物料的結合是由於物料組織壁的內外溶解物的濃度有差異而產生的滲透壓所造成,結合強度相對弱小,結構水分存在於物料組織內部,在膠體形成時將水結合在內,此類水分的離解可由蒸發、外壓或組織的破壞;機械結合水分包括有毛細管水分等,毛細管水分存在於纖維或微小顆粒成團的濕物料中,它與物料的結合強度較弱。含結合水分的物料稱為吸水物料,如:木材、糧食、皮革、纖維及其織物、紙張、合成樹脂顆粒等。僅含有非結合水分的物料,稱為非吸水性物料,如鑄造用型砂、各種結晶顆粒等。就乾燥的難易來說,非吸水性物料要比吸水性物料容易乾燥得多。物料的結晶水為化學結合水,乾燥過程一般是不能去除結晶水的。不同結構的水分的結合能大約為100~3000J/mol。物料和水分的不同結合形式,使排除水分耗費的能量不同,這就說明乾燥所需要的熱能也不一樣。
根據物料在一定的乾燥條件下,其水分能否用乾燥方法除處可分為平衡水分和自由水分。在生活中,常會遇到一些物料在濕度較大的空氣中"返潮"的現象,而這些返潮的物料在干空氣中又會回復其"乾燥"狀態。不管"返潮"或"乾燥"過程,進行到一定限度後,物料中的含水量必將趨於一定值,此值即稱為在此空氣狀態下的平衡水分。物料中所含的大於平衡水分的那一部水分,可以在乾燥過程中從濕物料中去除,稱之自由水分。
三、濕物料的乾燥過程
1、濕物料的乾燥過程
乾燥的條件為乾燥介質(通常為熱空氣)的流動速度、濕度和溫度。
當熱空氣從濕物料表面穩定地流過時,由於空氣的溫度高,物料的溫度低,因此空氣與物料之間存在著傳熱推動力,空氣以對流的方式把熱量傳遞給物料,物料接受了這項熱量,用來氣化其中的水分,並不斷地被氣流帶走,而物料的濕含量不斷下降。當物料的濕含量下降到平衡水分時,乾燥過程結束。
物料乾燥過程中,存在著傳熱和傳質兩個相互的過程,所謂傳熱就是熱空氣將熱量傳遞給物料,用於氣化其中的水分並加熱物料,傳質就是物料中的水分蒸發並遷移到熱空氣中,使物料水分逐漸降低,得到乾燥。
2、乾燥過程的特點
在乾燥過程中,由於物料總是具有一定的幾何尺寸大小,即使是很細的粉料,從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒,實際上上述傳熱傳質過程在熱氣流與物料顆粒之間和物料顆粒內部的機理是不相同的,在乾燥理論上就將傳熱傳質過程分為熱氣流與物料表面的傳熱傳質過程和物料內部的傳熱傳質過程。由於這兩種過程的不同而影響了物料的乾燥過程,兩者在不同乾燥階段起著不同的主導和約束作用,這就導致了一般濕物料乾燥時前一階段總是以較快且穩定的速度進行,而後一階段則是以越來越慢的速度進行,所以我們就將乾燥過程分為等速乾燥階段和降速乾燥階段。
(1) 等速乾燥階段
在等速乾燥段內,物料內部水分擴散至表面的速度,可以使物料表面保持著充分的濕潤,即表面的濕含量大於乾燥介質的最大吸濕能力,所以乾燥速度取決於表面氣化速度。換句話說,等速段是受氣化控制的階段。由於乾燥條件(氣流溫度、濕度、速度)基本保持不變,所以乾燥脫水速度也基本一致,故稱為等速乾燥階段,此一階段熱氣流與物料表面之間的傳熱傳質過程起著主導作用。因此,提高氣流速度和溫度,降低空氣濕度就都有利於提高等速階段的乾燥速度。等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用於蒸發水分,物料很少升溫,故熱效率很高。可以說等速段內的脫水是較容易的,所去除的水分,純屬非結合水分。
(2) 降速乾燥階段
隨著物料的水分含量不斷降低,物料內部水分的遷移速度小於物料表面的氣化速度,乾燥過程受物料內部傳熱傳質作用的制約,乾燥的速度越來越慢,此階段稱為降速乾燥階段,有以下幾個特點:
降速段的乾燥速率與物料的濕含量有關,濕含量越低,乾燥速率越小。這是與等速段不同的第一個特點;
降速段的乾燥速率與物料的厚度或直徑很有關系,厚度越厚,乾燥速率越小。這是第二個特點;
當降速階段開始以後,由於乾燥速率逐漸減小,空氣傳給物料的熱量,除作為氣化水分用之外,尚有一部分將使物料的溫度升高,直至最後接近於空氣的溫度。這是第三個特點;
降速段的水分在物料內部進行氣化,然後以蒸汽的形態擴散至表面,所以降速階段的乾燥速率完全取決於水分和蒸汽在物料內部的擴散速度。因此也把降速段稱作內部擴散控制階段。這是第四個特點。
在降速階段,提高乾燥速度的關鍵不再是改善乾燥介質的條件,而是提高物料內部濕份擴散速度的問題。提高物料的溫度,減小物料的厚度都是很有效的辦法。這是第五個特點。
相對等速乾燥階段,降速段的乾燥脫水要困難得多,能耗也要高得多。
所以為了提高乾燥速度,降低能耗,保證產品品質,在生產工藝允許的情況下,應盡可能採取打散、破碎、切短等方法減小物料的幾何尺寸,以有利於乾燥過程的進行。
四、乾燥設備選型前需要確定的條件
由於乾燥過程中濕物料的種類很多,乾燥特性又差別很大,所以需要不同類型的乾燥方法和設備。這樣就帶來了乾燥方法和設備的選型問題。如果選擇不當,就必然會帶來設備投資過大,或操作費用上升,或產品質量不符合要求,在極端情況下乃至不能操作運行。所以,必須對選型問題給予足夠的重視。
1、 物料性能及乾燥特性
(1) 物料的形態
大至成型的木材、陶瓷製品以及片狀、纖維狀、顆粒狀、細粉狀直至膏糊狀和液體物料,都是工業上需要乾燥的物料。故選擇乾燥機應首先依據物料的形態。
(2)物料的各種物理特性
包括密度、堆密度、粒徑分布、熱容以及物料的粘附性能等。粘附性能的高低,對進出料和某些形式的乾燥機的工作有很大的影響,粘附嚴重時乾燥過程無法進行。
(3)物料在乾燥過程中的特性
包括受熱的熱敏性,有些物料在受熱後會變色和分解變質。另外,乾燥過程中物料的收縮將使成型製品開裂或變形,從而使產品品質降低甚至報廢。
(4)物料與水分結合的狀態
它決定了乾燥的難易程度、能量消耗水平和在乾燥機內所需停留時間的長短,這與選型有很大的關系。例如,對難乾燥的物料主要是給予較長的停留時間,而不是強化乾燥的外部條件。
2、 對乾燥產品的要求
(1) 對乾燥產品形態的要求
在某些情況下這一點顯得特別重要。如在食品乾燥中,對產品幾何形狀的要求是能否使產品含水率達到乾燥要求的關鍵。再如象洗衣粉、染料等為利於速溶並避免粉塵飛揚,選擇乾燥機時必須應用噴霧造粒裝置。
(2) 對乾燥均勻性的要求
(3) 對產品的衛生的要求
(4) 對產品的一些特殊要求
如對咖啡、香菇、蔬菜等物料的乾燥,要求產品能保持其特有的香味,故不能採用高風溫的快速乾燥。
3、 濕物料含水量的波動情況及乾燥前的脫水
進入乾燥機的物料含水率應盡可能避免較大的波動,若含水量變大,將使乾燥機產量下降或乾燥產品達不到含水率要求,若含水率變小,則出口排氣溫度上升,產品過度乾燥,不單會使乾燥機熱效率下降,有時還會使產品溫度上升,從而影響產品質量。
對於高濕物料(含水率60%以上),在乾燥前應盡可能應用機械脫水(壓濾、離心脫水等)給予預脫水。機械脫水的設備費用雖較高,但其操作費用之低廉是熱風乾燥無法相比的。
五、 乾燥機選用需注意的問題
乾燥機選擇一般會涉及這樣幾個問題:
1、 物料形態
乾燥設備選型主要是根據被乾燥物料的形態來確定,物料形態不僅決定其乾燥方式,同時對乾燥機的乾燥效率、乾燥質量、乾燥均勻性及進、出料裝置等都有很大的影響,所以如工藝允許,對被乾燥的物料應盡可能採取粉碎、篩分、切短等預處理。因此乾燥設備不僅僅是一個選型的問題,還應該制定科學的乾燥工藝,才能達到滿意的效果。
2、 影響乾燥機生產能力的因素
由於同種乾燥方法,乾燥脫水一公斤所消耗的熱能基本一致,而乾燥機所配套熱源(熱風爐、蒸汽散熱器等)容量也是一定的,因此乾燥機的主要技術指標--乾燥能力往往以每小時的脫水量(或最大脫水量)為依據。此指標是在一定條件下測定的,如濕物料種類、初始含水率、最終含水率、熱風溫度、環境溫濕度等。其中只要有一個條件發生變化,對乾燥機生產能力就都有影響,有時影響還較大。下面分別說明。
(1) 濕物料種類
濕物料種類這里是指物料與水分的結合形式。濕物料可以分為①毛細管多孔物料,水分主要靠毛細管力而結合在物料中,如砂子、二氧化硅、活性炭、素燒陶瓷等,水分與物料的結合強度較小,乾燥較容易;②膠體物料,水分與物料的滲透結合形式佔主導地位,如膠、麵粉團等,這種物料一般表現粘度大,水分與物料的結合強度較大,乾燥較困難;③毛細管多孔膠體物料,則具有以上兩類物質的性質,如泥煤、粘土、木材、織物、穀物、皮革等這類物料種類最多,但此類物料之間的水分結合形式也有差別,決定了在同等條件下脫水的難易也不相同。 物料的形態對乾燥也有很大的影響,如顆粒物料,顆粒大比顆粒小難乾燥,而大塊料,厚度小比厚度大容易乾燥。
(2) 濕物料含水率
含水率(濕含量)是水分在濕物料總重中所佔的百分率。
W×100 W×100
m = ———————— = ———————— (%)
G Go+W
式中:W--水分重量;
G--濕物料重量;
G0--絕干物料重量。
初始含水率是指進入乾燥機之前濕物料的含水量,通常是濕物料只要能在乾燥機內工作,初始含水率越高,乾燥機所表現出來的脫水能力就發揮得越充分。反過來說,初始含水率越高,最終含水率一定時,乾燥機越能達到最大脫水能力,但出乾料量反而下降。
例如:某台乾燥機設計脫水能力為100kg/h,當初始含水率為40%左右時,乾料產量為200 kg/h。假定乾燥脫水能力保持100kg/h和乾料含水率12%不變,根據:乾燥前濕物料中絕干物質重量=乾燥後干物料中絕干物質重量,可計算出不同濕物料含水率情況下的相應乾燥產量,列表如下:
乾燥脫水能力初始含水率乾料含水率濕物料產量乾料產量
100 kg(水)/h35%↑ 12%382.6 kg/h282.6 kg/h ↓
40%314.3 kg/h214.3 kg/h
45%266.7 kg/h166.7 kg/h
50%231.6 kg/h131.6 kg/h
55%204.7 kg/h104.7 kg/h
60%183.3 kg/h83.3 kg/h
說明:上表為某乾燥機乾燥脫水能力為100 kg/h時,在不同初始含水率情況下的乾料產量從上表可以看出,濕料含水率增加,乾燥機乾燥能力(脫水能力)保持不變時,實際生產乾料產量會相應下降很多,這是乾燥機選型和使用時應特別注意的。
(3) 最終含水率
一般乾燥後段均處於降速乾燥階段,要求最終含水率越低,乾燥難度就越大,所需乾燥時間越長、熱效率也越低,因此也影響產量。
(4) 熱風溫度
熱風溫度或稱乾燥介質溫度,是乾燥中最敏感的一個條件。熱風溫度越高,則所含熱能越多,同時熱風的相對濕度也越低,吸收水分、攜帶水分的能力也越強,非常有利於乾燥,而且乾燥熱效率也很高。在許多乾燥設備中,當其它條件不變,乾燥機的脫水能力基本與熱風溫度的變化成正比。在選擇乾燥設備時,一定要對破壞物料的極限溫度有充分的數據,在物料允許的情況下,盡量選擇高溫介質。特別應注意的是,許多種乾燥方法,特別是快速乾燥,乾燥後的物料溫度大大低於乾燥介質溫度,例如氣流乾燥機熱風溫度雖然高達250℃以上,而出料溫度一般均在60℃以下。
(5) 環境溫濕度
這里主要是指天氣的變化對乾燥的影響,一般乾燥機都是以大氣加熱作乾燥介質的,大氣的溫度越高,濕度越低,就越有利於乾燥,而南方春夏季,天雨潮濕,空氣濕度很大,就不利於乾燥機能力的發揮,影響產量。
我國幅員遼闊,南北方空氣濕度相差很大。在南方某些地方,冬季的濕度僅為0.008 kg水/kg絕干空氣,而到春夏季,其大氣濕度卻高達0.025 kg水/kg絕干空氣,是前者的三倍多,因此,在較低排氣溫度(<90℃)下操作的熱風乾燥,在春夏季時大氣濕度增高,其乾燥速率必然下降,而所需的時間將上升。由於大氣濕度的增高,物料的平衡水含量亦必然上升,這些因素均將使乾燥產量下降,在某些情況下會使產量下降50%以上。
3、熱源的選擇
作為乾燥設備配套的熱源設備很多,通常是按消耗的燃料來分類,有燃煤、燃油、燃氣、電力等,按換熱情況又可分為乾燥介質直接加熱和間接加熱。 譬如鍋爐加熱水形成水蒸汽,水蒸汽再通過散熱器加熱乾燥介質,這就是兩次間接加熱,這種方式總的熱效率很低,僅40%左右,在某些工廠生產中有多處用熱點,為便於集中供熱和管理,採用較多。
燃煤熱風爐有間接加熱的和直接用燃燒煙氣作乾燥介質的(直火爐),間接加熱的熱空氣清潔干凈,熱效率60~70%。而直接加熱的因受煙塵的污染而影響產品質量,但熱能利用很充分,熱效率很高,對乾燥時物料中混入少量煙塵而無影響時,可優先採用。油燃燒器目前也使用越來越多,具有操作簡便、升溫迅速、溫度穩定、控制方便的優點,且使用成本較低。
熱源選擇合理與否影響很大,涉及到設備的投資費用、熱風溫度、物料的乾燥質量、乾燥成本、環境保護、人員勞動強度、自動控制水平等。
4、關於乾燥設備的保溫
乾燥設備的保溫投入的費用不高,但乾燥機的熱效率一般可以提高10-30%,所以應引起足夠的重視。
排出物料的回收
所有的乾燥設備都有排濕口,特別是採用熱風乾燥方式,排濕口或多或少總會夾帶一些超細粉末物料。對一些價值較高或排放量有限制的物質,物料的回收顯得格外重要。物料的回收有專門的裝置,在乾燥系統中,對乾燥機的工作參數有影響,在設備選型時要一並考慮。
乾燥設備選型前的計算
(1)、 物料含水率
W×100 W×100
m = —————— = —————— (%)
G Go+W
式中:W--水分重量,kg;
G--濕物料重量,kg;
Go--絕干物料重量,kg。
(2)、 乾燥脫水量
不計乾燥中物料的損耗(一般僅有尾氣中帶有很微量的超細粉末,可以忽略不計),則:
乾燥前濕物料中絕干物質重量=乾燥後干物料中絕干物質重量,
即:
G1×(1-m1)= G2×(1-m2)
式中:G1--濕物料產量,kg/h;
G2--乾燥後物料產量,kg/h;
m1--濕物料含水率;
m2--乾燥後物料含水率;
上式中,G2、m1、m2均為已知,可計算得出G1,那麼:
乾燥脫水量
W0 = G1 - G2 (kg/h)
前面已介紹,乾燥機的生產能力受物料種類、形狀、初始含水率變動、熱風溫度、環境空氣溫濕度等很多因素的影響,為了確保乾燥生產能力穩定正常,一般應該將計算的乾燥脫水量放大20~30%來進行乾燥機選型,即:
選用乾燥機脫水量 =W0 (計算乾燥脫水量)× ( 1.2 ~ 1.3 )
否則,因受前述因素的影響,就可能造成有時生產能力達不到預計的產量,而影響全生產線的正常生產。
乾燥設備選型時,首先應按濕物料的形態對乾燥機機型進行初選,而後根據處理量的大小計算出所需小時脫水量並放大20~30%來確定乾燥機脫水量,另外還須考慮自身生產條件、投資大小、工人素質、衛生要求等,選擇操作方式(連續或間接)、熱源(蒸汽散熱器、熱風爐、油燃燒等)、設備材質(普通碳鋼、鋁材、不銹鋼)等。
你什麼學校的? 怎麼作業和我以前的 一樣的??????
③ 快速成型的工作原理
RP系統可以根據零件的形狀,每次製做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面,然後再把它們逐層粘結起來,就得到了所需製造的立體的零件。當然,整個過程是在計算機的控制下,由快速成形系統自動完成的。不同公司製造的RP系統所用的成形材料不同,系統的工作原理也有所不同,但其基本原理都是一樣的,那就是分層製造、逐層疊加。這種工藝可以形象地叫做增長法或加法。
每個截面數據相當於醫學上的一張CT像片;整個製造過程可以比喻為一個積分的過程。
RP技術的基本原理是:將計算機內的三維數據模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數據,計算機據此信息控制激光器(或噴嘴)有選擇性地燒結一層接一層的粉末材料(或固化一層又一層的液態光敏樹脂,或切割一層又一層的片狀材料,或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑)形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實體,再採用熔結、聚合、粘結等手段使其逐層堆積成一體,便可以製造出所設計的新產品樣件、模型或模具。自美國3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形機以來,已經有十幾種不同的成形系統,其中比較成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分別介紹如下: Stereo lithography Appearance的縮寫,即立體光固化成型法.
用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由點到線,由線到面順序凝固,完成一個層面的繪圖作業,然後升降台在垂直方向移動一個層片的高度,再固化另一個層面.這樣層層疊加構成一個三維實體.
SLA是最早實用化的快速成形技術,採用液態光敏樹脂原料,工藝原理如圖所示。其工藝過程是,首先通過CAD設計出三維實體模型,利用離散程序將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的數據將精確控制激光掃描器和升降台的運動;激光光束通過 數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑 照射到液態光敏樹脂表面 , 使表面特定區域內的一層樹脂固化後, 當一層加工完畢後,就生成零件的一個截面;然後 升降台下降一定距離 , 固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二固化層牢固地粘結在前一固化層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出後,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。
SLA技術主要用於製造多種模具、模型等;還可以在原料中通過加入其它成分,用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快,精度較高,但由於樹脂固化過程中產生收縮,不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。
3D Systems 推出的Viper Pro SLA system
SLA 的優勢
⒈ 光固化成型法是最早出現的快速原型製造工藝,成熟度高,經過時間的檢驗.
⒉ 由CAD數字模型直接製成原型,加工速度快,產品生產周期短,無需切削工具與模具.
⒊可以加工結構外形復雜或使用傳統手段難於成型的原型和模具.
⒋ 使CAD數字模型直觀化,降低錯誤修復的成本.
⒌ 為實驗提供試樣,可以對計算機模擬計算的結果進行驗證與校核.
⒍ 可聯機操作,可遠程式控制制,利於生產的自動化.
SLA 的缺憾
⒈ SLA系統造價高昂,使用和維護成本過高.
⒉ SLA系統是要對液體進行操作的精密設備,對工作環境要求苛刻.
⒊ 成型件多為樹脂類,強度,剛度,耐熱性有限,不利於長時間保存.
⒋ 預處理軟體與驅動軟體運算量大,與加工效果關聯性太高.
⒌ 軟體系統操作復雜,入門困難;使用的文件格式不為廣大設計人員熟悉.
⒍ 立體光固化成型技術被單一公司所壟斷.
SLA 的發展趨勢與前景
立體光固化成型法的的發展趨勢是高速化,節能環保與微型化.
不斷提高的加工精度使之有最先可能在生物,醫葯,微電子等領域大有作為. 選擇性激光燒結(以下簡稱SLS)技術最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的Carl ckard於1989年在其碩士論文中提出的。後美國DTM公司於1992年推出了該工藝的商業化生產設備Sinter Sation。幾十年來,奧斯汀分校和DTM公司在SLS領域做了大量的研究工作,在設備研製和工藝、材料開發上取得了豐碩成果。德國的EOS公司在這一領域也做了很多研究工作,並開發了相應的系列成型設備。
國內也有多家單位進行SLS的相關研究工作,如西安交通大學機械學院,快速成型國家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心,華中科技大學、南京航空航天大學、西北工業大學、中北大學和北京隆源自動成型有限公司等,也取得了許多重大成果,如南京航空航天大學研製的RAP-I型激光燒結快速成型系統、北京隆源自動成型有限公司開發的AFS一300激光快速成型的商品化設備。
選擇性激光燒結是採用激光有選擇地分層燒結固體粉末,並使燒結成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括CAD模型的建立及數據處理、鋪粉、燒結以及後處理等。SLS技術的快速成型系統工作原理見圖1。
整個工藝裝置由粉末缸和成型缸組成,工作時粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均勻鋪上一層,計算機根據原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡,有選擇地燒結固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層後,工作活塞下降一個層厚,鋪粉系統鋪上新粉.控制激光束再掃描燒結新層。如此循環往復,層層疊加,直到三維零件成型。最後,將未燒結的粉末回收到粉末缸中,並取出成型件。對於金屬粉末激光燒結,在燒結之前,整個工作台被加熱至一定溫度,可減少成型中的熱變形,並利於層與層之間的結合。
與其它快速成型(RP)方法相比,SLS最突出的優點在於它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說,任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由於SLS成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設計和製造復雜的支撐系統,所以SLS的應用越來越廣泛。
SLS技術的金屬粉末燒結方法
3.1金屬粉末和粘結劑混合燒結
首先將金屬粉末和某種粘結劑按一定比例混合均勻,用激光束對混合粉末進行選擇性掃描,激光的作用使混合粉末中的粘結劑熔化並將金屬粉末粘結在一起,形成金屬零件的坯體。再將金屬零件坯體進行適當的後處理,如進行二次燒結來進一步提高金屬零件的強度和其它力學性能。這種工藝方法較為成熟,已經能夠製造出金屬零件,並在實際中得到使用。南京航空航天大學用金屬粉末作基體材料(鐵粉),加人適量的枯結劑,燒結成形得到原型件,然後進行後續處理,包括燒失粘結劑、高溫焙燒、金屬熔滲(如滲銅)等工序,最終製造出電火花加工電極(見圖2)。並用此電極在電火花機床上加工出三維模具型腔(見圖3)。
3.2金屬粉末激光燒結
激光直接燒結金屬粉末製造零件工藝還不十分成熟,研究較多的是兩種金屬粉末混合燒結,其中一種熔點較低,另一種較高。激光燒結將低熔點的粉末熔化,熔化的金屬將高熔點金屬粉末粘結在一起。由於燒結好的零件強度較低,需要經過後處理才能達到較高的強度。美國Texas大學Austin分校進行了沒有聚合物粘結劑的金屬粉末如CuSn NiSn青銅鎳粉復合粉末的SLS成形研究,並成功地製造出金屬零件。他們對單一金屬粉末激光燒結成形進行了研究,成功地製造了用於F1戰斗機和AIM9導彈的工NCONEL625超合金和Ti6A 14合金的金屬零件。美國航空材料公司已成功研究開發了先進的欽合金構件的激光快速成形技術。中國科學院金屬所和西安交通大學等單位正致力於高熔點金屬的激光快速成形研究,南京航空航天大學也在這方面進行了研究,用Ni基合金混銅粉進行燒結成形的試驗,成功地製造出具有較大角度的倒錐形狀的金屬零件(見圖4)。
3.3金屬粉末壓坯燒結
金屬粉末壓坯燒結是將高低熔點的兩種金屬粉末預壓成薄片坯料,用適當的工藝參數進行激光燒結,低熔點的金屬熔化,流人到高熔點的顆粒孔隙之間,使得高熔點的粉末顆粒重新排列,得到緻密度很高的試樣。吉林大學郭作興等用此方法對FeCu,Fe C等合金進行試驗研究,發現壓坯激光燒結具有與常規燒結完全不同的緻密化現象,激光燒結後的組織隨冷卻方式而異,空冷得到細珠光體,淬火後得到馬氏體和粒狀。
4 SLS技術金屬粉末成型存在的問題
SLS技術是非常年輕的一個製造領域,在許多方面還不夠完善,如製造的三維零件普遍存在強度不高、精度較低及表面質量較差等問題。SLS工藝過程中涉及到很多參數(如材料的物理與化學性質、激光參數和燒結工藝參數等),這些參數影響著燒結過程、成型精度和質量。零件在成型過程中,由於各種材料因素、工藝因素等的影響,會使燒結件產生各種冶金缺陷(如裂紋、變形、氣孔、組織不均勻等)。
4.1粉末材料的影響
粉末材料的物理特性,如粉末粒度、密度、熱膨脹系數以及流動性等對零件中缺陷形成具有重要的影響。粉末粒度和密度不僅影響成型件中缺陷的形成,還對成型件的精度和粗糙度有著顯著的影響。粉末的膨脹和凝固機制對燒結過程的影響可導致成型件孔隙增加和抗拉強度降低。
4.2工藝參數的影響
激光和燒結工藝參數,如激光功率、掃描速度和方向及間距、燒結溫度、燒結時間以及層厚度等對層與層之間的粘接、燒結體的收縮變形、翹曲變形甚至開裂都會產生影響。上述各種參數在成型過程中往往是相互影響的,如Yong Ak Song等研究表明降低掃描速度和掃描間距或增大激光功率可減小表面粗糙度,但掃描間距的減小會導致翹曲趨向增大。
因此,在進行最優化設計時就需要從總體上考慮各參數的優化,以得到對成型件質量的改善最為有效的參數組。製造出來的零件普遍存在著緻密度、強度及精度較低、機械性能和熱學性能不能滿足使用要求等一些問題。這些成型件不能作為功能性零件直接使用,需要進行後處理(如熱等靜壓HIP、液相燒結LPS、高溫燒結及熔浸)後才能投人實際使用。此外,還需注意的是,由於金屬粉末的SLS溫度較高,為了防止金屬粉末氧化,燒結時必須將金屬粉末封閉在充有保護氣體的容器中。
5 總結與展望
快速成型技術中,金屬粉末SLS技術是人們研究的一個熱點。實現使用高熔點金屬直接燒結成型零件,對用傳統切削加工方法難以製造出高強度零件,對快速成型技術更廣泛的應用具有特別重要的意義。展望未來,SLS形技術在金屬材料領域中研究方向應該是單元體系金屬零件燒結成型,多元合金材料零件的燒結成型,先進金屬材料如金屬納米材料,非晶態金屬合金等的激光燒結成型等,尤其適合於硬質合金材料微型元件的成型。此外,根據零件的具體功能及經濟要求來燒結形成具有功能梯度和結構梯度的零件。我們相信,隨著人們對激光燒結金屬粉末成型機理的掌握,對各種金屬材料最佳燒結參數的獲得,以及專用的快速成型材料的出現,SLS技術的研究和引用必將進入一個新的境界。 分層實體製造(LOM——Laminated Object Manufacturing)法,LOM又稱層疊法成形,它以片材(如紙片、塑料薄膜或復合材料)為原材料,其成形原理如圖所示,激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線數據,將背面塗有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層後,送料機構將新的一層紙疊加上去,利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起,然後再進行切割,這樣一層層地切割、粘合,最終成為三維工件。LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以製造模具、模型外,還可以直接製造結構件或功能件。該方法的特點是原材料價格便宜、成本低。
成形材料:塗敷有熱敏膠的纖維紙;
製件性能:相當於高級木材;
主要用途:快速製造新產品樣件、模型或鑄造用木模。 熔積成型(FDM——Fused Deposition Modeling)法,該方法使用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲)為原料,利用電加熱方式將絲材加熱至略高於熔化溫度(約比熔點高 1℃),在計算機的控制下,噴頭作x-y平面運動,將熔融的材料塗覆在工作台上,冷卻後形成工件的一層截面,一層成形後,噴頭上移一層高度,進行下一層塗覆,這樣逐層堆積形成三維工件。該方法污染小,材料可以回收,用於中、小型工件的成形。下圖為FDM成形原理圖。
成形材料:固體絲狀工程塑料;
製件性能:相當於工程塑料或蠟模;
主要用途:塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。
特點:1、優點:(1)操作環境干凈,安全,在辦公室課進行;(2)工藝干凈、簡單、易於操作且不產生垃圾;(3)尺寸精度高,表面質量好,易於裝配,可快速構建瓶狀或中空零件;(4)原材料以卷軸絲的形式提供,易於搬運和金額快速更換;(5)原料價格便宜;(6)材料利用率高;(7)可選用的材料較多,如染色的ABS、PLA和醫用ABD、PC、PPSF、人造橡膠、鑄造用蠟。
2、缺點:(1)精度較低,難以構建結構復雜的零件;(2)與截面垂直方向的強度小;(3)成型速度相對較慢,不適合構建大型零件。
④ 粉煤灰烘乾機原理和優點
粉煤灰烘乾機產品說明:粉煤灰烘乾機在結構形式上獨特新穎,在技術性能上處於國內同類產品中的領先地位,主要用於建材、化工生產中的粉煤灰、粘土、礦渣、煤炭和礦石等物料的烘乾;粉煤灰烘乾機是由三個不同直徑的同心圓彼此相嵌組合而成,做為烘乾機的主體。主體通過兩端的輪帶4水平旋轉在兩端的四個托輪5上,筒體的入料端設有燃油、燃汽、燃煤等熱風爐裝置。卸料端設有防塵罩及自動下料裝置。防塵罩通過管道與除塵器相聯,除塵設備、喂料設備及輸送設備可根據用戶工藝條件和要求另行設計。 套筒式三筒烘乾機的烘乾過程是這樣實現的,被烘乾的物料由入料端喂入烘乾機內筒,物料通過內筒的螺旋導向板進入內筒,內筒內部設有許多螺旋狀揚料板,物料通過筒體的回轉,被揚料板不斷的撥起並作縱向運動,物料到達內筒的左端因自重的作用落入中筒,對過導向板,在筒體回轉作用下物料被推回中筒,在中筒揚料板的作用下物料向右運動,直到中筒右端,物料在自重作用下落入外筒。同樣道理,物料在外筒螺旋揚料板的作用下折迴向左運動,直到外筒左端。在封堵外導料錐的作用下落入出料端筒體內。
粉煤灰烘乾機主體的1、2、3、三個同心圓筒內,設有不同數量、不同角度的曲面螺旋狀揚料板,每個筒體的端部設有導向板。套筒式短筒烘乾機的主體通過兩個減速電機,分別驅動兩端的兩個傳動托輪,使輪帶繞中心轉動。待烘乾機的濕物料經喂料設備,入料管喂入內筒3的入料端,濕物料通過螺旋導向板迅速推向螺旋揚料板,隨著筒體的旋轉,設在四個筒內的螺旋式揚料板臻使物料被舉升的同時,不斷的翻滾、拋散並向出料端作縱向運動。與此同時從熱風爐來的熱氣流,先後進入內筒、中筒、外筒1與物料進行強烈的熱交換。由於金屬鋼板比被烘乾的物料導熱快,筒體的鋼板、揚料板首先受熱,然後又把熱量以傳導和輻射的方式傳給物料,物料受熱後溫度升高,當溫度升高到水份蒸發的溫度時,水蒸汽從物料中分離出來,隨煙塵經除塵器後排入大氣中,從而達到物料烘乾的目的 。
粉煤灰烘乾機優點:
1、設備所需投資是國外進口產品1/6。
2、物料終水份確保0.5%以下,是粉煤灰及礦渣粉生產線首先產品。
3、筒體自我保溫熱效率高達80%以上(傳統單筒烘乾機熱效率僅為35%)提高熱效率45%。
4、燃料可適用煤 油 汽。能烘乾20mm以下的塊料 粒料粉狀物料。
5、比單筒烘乾機減少佔地面積50%左右,土建投資降低50%左右,電耗降低於60%。
6、採用和合金鋼板製造比普通鋼耐磨4倍。
7、可根據用戶要求輕松調控所需要的終水份指標。
8、出氣溫度低,除塵設備使用時間長。
9、無需大小齒輪轉動,採用拖輪轉動。你可以在網路搜索鞏義新興機械廠來找到我們
⑤ 顆粒包裝機的工作原理是什麼
賽爾包裝抄將以持續穩健的發襲展步伐,逐步締造成為全球用戶提供更高品質的產品和服務,為全社會共榮共贏帶來更多助力的名牌企業。
螺桿計量:日本德國進口PLC+觸屏人機界面,伺服控制螺桿計量;伺服、同步帶雙拉膜裝置;便捷的程序設定模式,光電跟蹤色標,可快速更換制帶器以及計量螺桿,螺桿上料機(含振動給料機),螺桿填充機全自動立式包裝機適用於各種流動性比較差的食品類、五金類、農產品類、醫葯類、日化類等多個行業領域的粉劑類、粉末狀等的產品等。
螺絲包裝機www.cerpacking.com:自動計數光電系統,便捷的程序設定模式、光電跟蹤色標、主動力模式氣動,設備更加節能,更加穩定;下料部分根據物料採取振動盤供料光纖計數模式,外形特殊振盤難以實現自動下料的物料採用人工投料模式
⑥ 橡膠製品粉末冶金小料自動配料稱量系統是什麼
小料自動配料稱量系統是我公司經過多年精心研發的高科技產品,可廣泛應用於摩擦材料自動配料、橡膠製品自動配料、塑料自動配料、PVC自動配料、粉末冶金自動配料、新材料自動配料、橡塑自動配料等行業的小料自動配料稱量過程,自動配料系統採用高精度有軸螺旋給料器或無軸螺旋給料機與變頻調速控制模組,實現自動配料稱量過程智能化、一體化和連續性,確保系統的穩定、高效、連續。系統包括密封機架台、存貯料倉、防架橋破拱裝置、螺旋給料器、自動計量秤、吸塵器、解包倉、控制櫃與主控計算機。系統適應各種粉末、顆粒、纖維、片狀原料的自動稱量控制,具有操作簡單、性能可靠、控制精度高、結構緊湊、美觀等技術特點:1.配料過程全自動控制,工人工作環境得到有效改善,使員工與化工原料的接觸大大降低,有效降低工人勞動強度、提高自動配料工作效率。2.
消除了人為因素對配料工藝過程的影響,確保產品質量的穩定。3. 採用高精度給料器與變頻調速技術完美結合,實現並滿足原料最小10g用量與精度要求。4.
根據原料的特性,採用不同規格給料機構與控制方式,提高配料效率,滿足最大生產要求。5.
性能可靠的控制器件與精確的機械加工,確保系統的穩定性;6、具備異常報警功能,保證每個配料批次的可靠性。7.
採用高性能計算機作為上位機管理,自動保存每個批次稱量記錄及原料使用批號,實現質量的可追溯性。8. 操作簡便,可實現連續自動工作9、
可實現配方保密功能,只有特定的工作人員才能查看和更改配方。10、 可實現自動記錄配料作業控制與過程。11、
系統可存貯和編制多個生產配方,供作業人員調用和修改。12、 系統自動保存每次配料的實時稱量、操作員、時間,能夠實現質量的可追溯性管理。13、
異常報警,確保稱量的准確與可靠性。14、 系統許可權管理。
⑦ 德國豪邁生產線包括什麼設備
包括高壓輥磨機,球磨機,磁選機,顎式破碎機,振動篩,選礦搖床,皮帶輸送機,浮選機,烘乾機,分級機,電磁振動給料機,螺旋溜槽等磨礦選礦設備及配套機器。
球磨機
球磨機是物料被破碎之後,再進行粉碎的關鍵設備。這種類型磨礦機是在其筒體內裝入一定數量的鋼球作為研磨介質。
它廣泛應用於水泥,硅酸鹽製品,新型建築材料、耐火材料、化肥、黑與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產行業,對各種礦石和其它可磨性物料進行乾式或濕式粉磨。球磨機適用於粉磨各種礦石及其它物料,被廣泛用於選礦,建材及化工等行業,可分為乾式和濕式兩種磨礦方式。根據排礦方式不同,可分格子型和溢流型兩種。
磁選機
磁選機是使用於再利用粉狀粒體中的除去鐵粉等篩選設備。礦漿經給礦箱流入槽體後,在給礦噴水管的水流作用下,礦粒呈鬆散狀態進入槽體的給礦區。在磁場的作用,磁性礦粒發生磁聚而形成「磁團」或「磁鏈」,「磁團」或「磁鏈」在礦漿中受磁力作用,向磁極運動,而被吸附在圓筒上。
由於磁極的極性沿圓筒旋轉方向是交替排列的,並且在工作時固定不動,「磁團」或「磁鏈」在隨圓筒旋轉時,由於磁極交替而產生磁攪拌現象,被夾雜在「磁團」或「磁鏈」中的脈石等非磁性礦物在翻動中脫落下來,最終被吸在圓筒表面的「磁團」或「磁蓮」即是精礦。
振動篩
振動篩是利用振子激振所產生的往復旋型振動而工作的。振子的上旋轉重錘使篩面產生平面迴旋振動,而下旋轉重錘則使篩面產生錐面回轉振動,其聯合作用的效果則使篩面產生復旋型振動。其振動軌跡是一復雜的空間曲線。
該曲線在水平面投影為一圓形,而在垂直面上的投影為一橢圓形。調節上、下旋轉重錘的激振力,可以改變振幅。而調節上、下重錘的空間相位角,則可以改變篩面運動軌跡的曲線形狀並改變篩面上物料的運動軌跡。
(7)德國產自動粉狀下料裝置擴展閱讀
生產線發展趨勢
①繼續向大型化發展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達 440公里以上。帶式輸送機的單機長度已近15公里,並已出現由若乾颱組成聯系甲乙兩地的"帶式輸送道"。不少國家正在探索長距離、大運量連續輸送物料的更完善的輸送機結構。
②擴大輸送機的使用范圍。發展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環境中工作的,以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性的物料的輸送機。
③使輸送機的構造滿足物料搬運系統自動化控制對單機提出的要求。如郵局所用的自動分揀包裹的小車式輸送機應能滿足分揀動作的要求等。
④降低能量消耗以節約能源,已成為輸送技術領域內科研工作的一個重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機選型的重要指標之一。
⑤減少各種輸送機在作業時所產生的粉塵、雜訊和排放的廢氣。
⑧ 各位好朋友,我想知道一下現在自動稱粉機的情況,有知道的嗎
1. 概況
1.1 粉末塗料
粉末塗料又稱粉體塗料,英文powder coatings,是一種以空氣為分散介質,由樹脂、顏填料和各種添加劑組成的粉末狀塗料,一般可以劃分為熱塑性(thermoplastic)和熱固性(thermosetting)兩種。熱塑性粉末塗料是指在施工過程中不起交聯反應的粉末塗料,如果對熱塑性粉末塗料塗膜進行加熱時,塗膜會再度熔融。熱塑性粉末塗料是由熱塑性樹脂、顏填料、增塑劑和穩定劑等經過干混合或熔融混合、粉碎、過篩分級而得到的,應用較為廣泛的幾種熱塑性粉末塗料品種有聚醯胺(又稱尼龍)、聚烯烴(包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯)、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯(PVDF)等,由於熱塑性粉末塗料分子量較高,具有較高的物理機械性能,一般作為功能性粉末塗料使用。它們難於粉碎成細粒度,一般採用流化床塗裝工藝,施工過後為較厚的塗膜,通常一般可以達250um以上,雖然粉末塗料是先從熱塑性粉末開始的,但目前市場佔有率不到10%。
相對於熱塑性粉末,熱固性粉末塗料是由分子量小的粉末塗料樹脂,在加熱烘烤的條件下,與固化劑發生化學交聯反應,才能得到性能良好的塗膜,熱固性粉末塗料食慾熱固性樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑構成,經預混合、熔融擠出、粉碎、分級過篩而成,目前市場上主要幾種熱固性粉末品種有純環氧、環氧-聚酯、純聚酯、丙烯酸、聚氨酯等,熱固性粉末塗料具有熔融粘度低、流平好、交聯後形成不熔融的塗膜,非常適用性能技術要求較高的防腐蝕或裝飾性的工件表面,是目前市場主流產品,施工方法用的最多的是靜電噴塗和流化床侵塗。
粉末塗料的應用、增長如此之快的原因在於:
●粉末塗料VOC接近於零,更加符合環保法的要求
●粉末塗料所帶來的直接和間接經濟效益高
●金屬結構產品的質量標准更高,如越來越多的汽車製造商採用粉末塗料塗裝車身底部零件(如散熱器、發動機、減震器等),從而提高工件的防腐蝕能力,延長汽車的使用壽命。
●粉末塗料的原材料供應商提出了更高的承諾,有力地促進了粉末塗料的新產品新技術的開發。
●噴塗設備的改進,使粉末塗料塗裝的效率和安全性提高,噴粉利用率可達到96%以上。
●粉末塗料設備的大量應用,為粉末塗料替代傳統的液體塗料提供了保證。
2.粉末塗料生產技術
上世紀三十年代,火焰噴塗將不溶於溶劑的聚乙烯聚合物成功地應用與金屬的塗裝揭開了粉末塗料生產應的序幕,1952年Gemmer company發明流化床塗裝技術,50年代末美國誕生了第一代熱固性純環氧型,1961年出現了熔融擠出機和靜電噴塗技術標志粉末塗料開始進入高速發展階段。
2.1粉末塗料的組成
粉末塗料的基本組成是由樹脂、固化劑、顏填料、助劑等組成,塗膜質量取決於配方組成、加工方法及客戶處塗裝條件,所以粉末塗料配方是根據具體條件的不同而不同,不論如何變化,基本組成配比是相似的。
樹脂分為熱塑性和熱固性兩種,是粉末塗料的主要成分之一,起到成膜和均勻展色的作用,並能很好地附著在底材上,熱塑性如聚醯胺、聚烯烴、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯等熱固性的如環氧、聚酯、純聚酯、丙烯酸、聚氨酯等。
固化劑是應用於熱固性粉末塗料中、在塗裝施工過程中,達到一定的固化條件下,與樹脂起化學交聯反應形成體型結構,從而得到性能優良的塗膜。一般按樹脂可大致分為三個系列,即環氧固化劑、聚酯固化劑、丙烯酸固化劑,通常固化劑應是粉末狀、片狀或粒狀淺色的固體。
作為有色粉末塗料的重要作組成部分,顏料主要祈禱遮蓋、裝飾和保護被塗物的作用,通常顏料是粉狀(或粒狀),不溶於基料,具有光學保護和裝飾等作用的有色物質,可以分為有機顏料和無機顏料。填料是滿足化學性質不活潑、對光和熱的穩定性好等條件的無機物質,且不具備遮蓋力和著色力,常用的填料有硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、雲母粉等,在粉末塗料中起骨架作用,增強塗膜性能,也可以降低粉末塗料的生產成本,還可以提高粉末的上粉率和噴塗面積等。
除以上主要基料外,還有一種明顯影響塗膜外觀及固化程度的重要物質—助劑,粉末塗料助劑是專門應用於粉末塗料而是聚合物基料順利生產獲得的應用性能而添加到粉末塗料基料中的化學品,一般可以分為兩種:一種是只改變聚合物的物理性能而不使聚合物的化學結構發生變化,如消泡劑、潤濕劑、乾粉流動促進劑等;一種是聚合物的化學結構發生或多或少的變化,如固化劑、反應性的消光劑等。
2.2粉末塗料的生產工藝
粉末塗料製造在某種程度上類似於塑料的加工方法,大多數粉末塗料以同一種方法程序製造:預混合、熔融擠出、粉碎、分級過篩.
粉末塗料的生產有干法和濕法兩種:干法中又分為干混混合法和熔融混合法,濕法中可分為蒸發法、噴霧乾燥法、沉澱法,熔融混合法 濕當前應用最廣泛採用的生產方法,其工藝流程分以下幾個步驟:
原料的預混合,濕預先把塊狀或片狀等物料破碎到一定粒度的工藝,將樹脂、固化劑、顏填料、助劑等稱量好後放入預混合機破碎至一定的顆粒大小,預混合機分高速和低速兩種,現行的粉末塗料生產中大多採用具有破碎功能的高速預混機,判斷預混效果的優劣,一般是根據成膜後塗膜的性能而定。
熔融擠出,預混合好的物料從加料口進入擠出機機筒,經機筒第一段為加料段,物料在此階段不會熔融,隨螺桿傳動,物料被帶入第二段為壓縮段,該段為加熱階段,物料開始熔融,物料間的摩擦力增加,形成高粘體,繼續隨螺桿傳動進入高剪切的第三段為均化段,使它很有效分離顏料聚集體,達到充分分散的目的。目前,應用於粉末塗料中使用的擠出機設備於雙螺桿擠出機、單螺桿擠出機和星型螺桿擠出機等,雖然擠出機的類型、內部構造各不相同,但是設計目的是一致的,即最大限度的使物料均勻分散,因此擠出機的好壞直接決定物料的分散程度。
破碎、粉碎過篩,擠出後物料經壓片、成型,採用金屬板運用風冷或水冷後,用輥式破碎機,得到均勻薄片狀物。目前,粉末塗料生產多採用空氣旋風分級磨(ACM),其工作原理式片狀物料有送料裝置加入粉碎機,粉碎機轉子上裝有銷柱,高速旋轉的銷柱不斷碰撞粉末顆粒使其破碎,自上而下的氣流將粉碎過的顆粒帶入分級室進行分級,大顆粒粉末受重力、離心力的作用返回銷柱旋轉區域繼續粉碎,過細的顆粒被空氣夾帶至吸塵器中,改變粉碎轉子、分級轉子的速度,進料量的空氣壓力,可以調節粉末塗料的粒徑分布。通過顆粒粒徑范圍通常在30-80um之間,該粉碎設備製得的粉末塗料粒度不可能完全達到施工的要求,總有一些過粗和過細的粒子,所以必須進行分級過篩,通常過篩設備有離心篩、滾筒式、振動式等。
較新方法生產工藝,如使超臨界CO2法、懸浮法製造等,主要優勢在於基料組分分散優良,粒徑分布更狹窄。
⑨ 膨潤土生產過程中有哪些環節會污染環境
對於濕型鑄鐵件而言,煤粉的抗粘砂效果是不言而喻的。此外,煤粉的優點是價格低廉,供應充分易得,應用靈活方便,可按不同粒度生產,加入量稍多或稍少也對鑄件質量影響不大。但是煤粉還有多種缺點,煤粉骯臟,污染環境和惡化條件;揮發分和光亮碳含量不夠大;澆鑄後產生的灰分和焦炭殘留在型砂中,需要加入更多的水分和膨潤土才能保持合適的造型性能;散裝的煤粉有可能引起自燃,必要時需在煤粉斗中插入CO2管。多年來鑄造工作者就努力研究尋找煤粉的代有用品。從美國通用汽車公司的雪弗蘭鑄造廠應用煤粉的過程即可看出這種傾向。該廠直到40年代末還是使用普通粘土混制型砂,當時型砂中有效煤粉量為8~10%,後來改用膨潤土,有效煤粉量減為6~7%,又後來提高了混砂機的功率,煤粉量繼續減為4~5%。改用高壓造型機以後的有效煤粉量更減為3~4%。由於多年來該廠自行磨製煤粉,70年代初起,希望找到適用的煤粉代用品,為此而進行了一系列試驗研究工作。歐美等國對煤粉代用品的研究可能自四、五十年代開始的,陸續有些工廠應用,七十年代起,煤粉代用品、復合商品煤粉、混合應用煤粉成為高潮。我國自五十年代末起就有混合應用煤粉的實例,七十年代末期也開始研究煤粉代用品,至今仍不斷出現各種新的煤粉代用品和新型的復合煤粉商品。以下將分門別類簡單介紹國外與國內的情況。
3.5.1煤粉代用品
是指可以完全替代煤粉的材料和部分替代煤粉的材料而言,前者的型砂中不需加入煤粉,後者在混砂時與煤粉共同加入,相互配合使用。做為濕型鑄造的煤粉代用品種類繁多,將在以下綜合分類介紹:
(1) 油類 主要是石油煉制過程中的油狀產品或副產品。光亮碳形成能力約40%。常用的渣油在常溫下比較粘稠,天氣寒冷時粘度更大,為了便於運送、定量、混砂,必須採取措施降低渣油的粘度,例如將○1容器和管路加熱和保溫:當渣油本身粘度不高、天氣較熱和回用砂溫度較高時型砂容易混合均勻。渣油型砂流動性好,破碎指數提高,型砂鑄件表面光潔。型砂的保水性改善,防止砂型表面和稜角變干。加入量約只需煤粉的1/3左右。油能粘結型砂中的粉塵,可使鑄造車間空氣中粉塵的結晶狀SiO2平均含量由3.47%降為1.69%。缺點是澆注時冒煙多,定量和加料需用專門裝置。○2用柴油稀釋:六十年代初期清華大學採用柴油稀釋渣油的辦法解決了濕型鑄造大型鑄鐵件的粘砂和夾砂缺陷。渣油與柴油的配合比例大約為90∶10至60∶40,因天氣溫度而異。渣油液能提高型砂的韌性和起模性。還能同時提高型砂的堅實流動性,砂型表面密實,減小砂粒間孔隙,使鐵水難以鑽入,從而改善鑄件表面的光潔度。但是渣油液中的柴油在澆注後發出大量煙氣,會惡化車間環境,還可能使薄壁鑄件發生冷隔或澆不足等缺陷。所以不能全部替代型砂中的煤粉,而應與煤粉配合使用。稀釋後的渣油液熱解速度比煤粉稍快,與煤粉互相配合可增強煤粉的防粘砂效果,面砂中渣油液的加入量一般為0.5―1.0%,如加入過多會產生較多煙氣。有人利用廢機油代替部分煤粉,面砂中加入煤粉2-3%,廢機油0.6-1%。徹底消除了電機殼鑄件的表面粘砂,起模性好,氣孔缺陷大為下降。○3製成乳化液:渣油液中所含有柴油只起稀釋劑作用,揮發溫度較低,是澆注後產生大量煙氣的根本原因,並不生成光亮碳。因此,採用乳化渣油方法降低渣油的粘度引起了人們的重視。乳化液中含有渣油20-40%,鈉基膨潤土10-20%,少量表面活性劑和助劑,其餘為水。在使用中發現,如果乳化液含水較多,加入型砂中會使緊實率過高,假如乳化液含水較少,型砂的堅實流動性變差。○4含油膨潤土:以上三種油類代用品都是粘稠程度不同的液體,目前通用的高度機械化自動化混砂機缺乏適宜的定量加入裝置。將油類材料與活化膨潤土加熱至130-140℃,油類材料為膨潤土量的10-20%,混合後加工成粉狀含油膨潤土商品,即可利用混砂機原有的粉料定量給料裝置,如果油類材料的比例較大,堆放時有可能壓實結塊。
(2) 瀝青類:可用為鑄造工業煤粉代用品的有煤焦油瀝青、天然瀝青和石油瀝青等三種。揮發分大體為40-60%,揮發分的析出溫度較高和較寬,主要揮發分在400-500℃放出。光亮碳形成能力大約都在26-42%范圍內。過去曾將煤焦油瀝青製成乳化液,或將高軟化點的煤焦油瀝青粉碎後摻入型砂中。也有人將高軟化點的煤焦油瀝青熔化,用蒸汽噴吹製成微細的球狀瀝青粉。據報道1-2%的球狀瀝青可以代替5%以上的煤粉,不影響型砂透氣性,灰分少,鑄件表面光潔,而且能防止夾砂缺陷。但是,煤焦油是潛在的致癌物,因為它含有大量的芳烴聚合物,其中尤其是含有苯並吡。至今還沒有明確證據表明煤粉和其它代用品致癌。所以,煤焦油瀝青現已不再作為煤粉的代用品。天然瀝青的軟化點約為120-150℃,也有良好的抗粘砂和夾砂效果。但產量很小,不能大量供應鑄造工業應用。石油瀝青是石油化學工業的重要產品之一。較低軟化點的可以製成乳化液,較高軟化點的可製成粉狀。型砂中加入量約為煤粉的1/3,作為商品供應的更多為高軟化點石油瀝青與膨潤土的粉狀混舍物,混砂加料時一次加入兩種材料,不但可以代替煤粉,又可以當作濕型粘結劑。
(3) 植物產品類:可以是粉狀的澱粉(包括普通澱粉、α澱粉和麵粉)、植物樹脂、植物纖維粉等材料。雖然澱粉並不生成光亮碳,但其防止粘砂的效果是早已為人所知的。例如有些人在手工造型的濕型砂中摻入1%麵粉就可以使鑄鐵件表面質量大為改善。我國有幾家靜壓造型的鑄造工廠,按照日本汽車鑄造工廠的技術,灰鑄鐵型砂中不加入煤粉,改為加入α澱粉。由於去掉了煤粉,一家工廠的型砂含泥量降為8-9%,緊實率為35-40%時型砂含水量為2.7-3.2%,透氣性200-240。另一家型砂含泥量降為7-11%,型砂含水量為2.7-3.2%,透氣性160-200。由於型砂中加入煤粉也會消耗膨潤土,不加煤粉就可以減少型砂的有效膨潤土含量,這也是含水量降低的原因之一。型砂的流動性好,起模容易,對環境污染少。在較大規模鑄造生產中,使用澱粉完全代替煤粉會使鑄件生產成本提高。如有必要,在混合面砂或局部面砂時,按一定比例共同加入澱粉和煤粉則是可行的。清華大學在六十年代初期曾在生產拖拉機鑄件的面砂中加入了煤粉、麵粉和渣油液,澆注得鑄件的表面極其光潔。
(4) 合成樹脂及聚合物:可以是粉狀的聚苯乙烯、聚丙烯醯胺、聚乙烯、聚丙烯、聚脂等材料。其中以聚苯乙烯在煤粉代用品中最為著名。聚苯乙烯的光亮碳形成能力高達80-85%,揮發分接近100%,平均粒度0.15mm,型砂中加入量僅為煤粉的1/6-1/9。由煤粉更換為聚苯乙烯粉以後,型砂的需水量可降低20%,透氣性提高,氣孔缺陷減少,型砂緊實流動性提高,砂型緊實程度增加,鑄件尺寸精度更精確,車間空氣中CO含量降低,澆注時產生的苯乙烯單體濃度也並未超過允許濃度。用煤粉時車間粉塵中煤粉殘留物約佔50%,而聚苯乙烯不存在這種殘留物,對環境和工作地的壞作用最小。但是在各種煤粉代用品中聚苯乙烯的價格最貴。還有人認為用聚苯乙烯後,砂型的附著力增大,砂型易裂。我國曾有人將生產聚丙烯的副產品無規聚丙烯製成乳化液作為煤粉的代用品,雖然鑄件表面質量尚好,但澆注時煙氣有怪味,無規聚丙烯的貨源也不能保證,因而未得到推廣應用。
(5) 石墨粉:1991年宮澤信夫教授在清華大學講學時談到日本有些工廠應用石墨粉替代煤粉。利用石墨粉受熱形成還原氣氛起防粘砂作用,已生產出一百餘千克的鑄件。例如大和製作所的型砂配方為:原砂100%,膨潤土8%,土石墨0.3%,含水量3%。石墨粉的耐火度高,在澆注過程中只有型腔表層的石墨粉受熱氧化分解,而內層的石墨粉不起反應,所以補加量很少。我國的石墨礦藏豐富,價格低廉。雖然石墨粉並不形成光亮碳,但我國很多鑄造工廠喜用石墨粉抖或刷在濕型的型腔表面上,用來防止鑄鐵件表面粘砂。為了得出石墨粉作為抗粘砂材料的使用條件和應用范圍,清華大學進行了系列的研究工作。結果表明,石墨粉的發氣量極小,不易產生氣孔缺陷。石墨粉有良好的自潤滑作用,使型砂的堅實流動性提高,透氣性下降,試樣頂出阻力減少,改善型砂的起模性能。煤粉和石墨粉分別加入量按6%,配製兩種試驗型砂,澆注階梯試塊結果看出:石墨粉的抗粘砂能力不如優質煤粉,大約為優質煤粉的1/2。煤粉砂鑄件少加清理後即可露出金屬表面,呈銀灰色。石墨粉砂要輕刷後才露出表面,呈暗灰色。落砂後不補加煤粉和石墨粉,反復多次澆注,到第8輪時煤粉砂的鑄件表面已不如石墨粉砂鑄件。到第12輪時,煤粉砂鑄件表面嚴重粘砂,而石墨粉砂在整個澆注循環中鑄件表面基本保持不變。用鋼絲刷輕刷即可清理干凈,說明石墨粉的耐用性比煤粉好的多,石墨粉在我國能否推廣應用,尚有待進一步實踐考驗。
(6) 其它:我國還有多種"抗粘砂添加劑"、"光亮劑"、"濕型覆膜劑"在市場上銷售。可能是出於商業考慮,都不曾明確說明它們的有效組分是什麼,提不出令人信服的改善鑄件表面質量的機理,而且也不給出與鑄件質量有關的檢驗指標(如光亮碳形成能力、焦碴特徵、灰分、揮發分等)。這些商品的價格都較昂貴,可能是煤粉的5-10倍。其中有的使用效果還難以從一兩篇文章得到證實。也有幾種在生產中使用一段時間後型砂性能出現嚴重問題。例如有的型砂流動性越來越差,鑄件表面越來越粗糙。還有些鑄造工廠使用某種煤粉代用品後,型砂的含泥量和含水量越來越高,鑄件廢品率也不斷增高。因此,建議鑄造工廠在選用任何新型煤粉代用品之前,一定先按本文前面介紹的進行一箱四件階梯試塊試驗。必須注意的是需將試驗用砂的透氣性調整一致,控制好型砂的堅實率,使型腔表面的硬度相同,用同樣鐵水一次澆出四隻試塊進行比較,才能比較准確地得出一種煤粉代用品的效果好壞如何。總之,對煤粉的代用品的選用一定要慎重。不僅要計算一下經濟上是否合算,也要防止鑄件質量遭受到災難性後果。
3.5.2新型煤粉商品
長期以來,人們一直在努力設法取消濕型鑄鐵件用型砂中的煤粉。但是,直到今天,完全取代煤粉的工作進展仍不夠理想。據國外的資料介紹:其原因首先是任何煤粉的代用品價格都比煤粉貴得多。此外,很多鑄造工廠換用代用品後,發現一系列新的問題。例如有的代用品在澆注和落砂時發出大量煙氣,必須加強通風。有些代用品使膨潤土中毒而不再吸水,破壞了膨潤土的粘結和可塑性能。有的代用品是液體,運輸、貯放、溫度控制、定量都增加困難。有些工廠發現砂子從鑄件上脫落比用煤粉時難,可鍛件更是如此。大多數工廠發現由於去掉了細粉使型砂性能的控製成問題,有的工廠需要加入石英細砂或紅砂代替細粉的作用。美國有一可鍛鑄鐵工廠的高壓造型線在1976年用聚苯乙烯代替煤粉,50循環後舊砂中的煤粉消耗凈,鑄件產生夾砂缺陷和表面光潔度變壞。換用聚丙烯和石油瀝青比單用聚苯乙烯好些,但仍不如用煤粉。試驗完了後又改回使用煤粉,鑄件質量才又變好。德國一生產供搪瓷用薄壁大面積鑄鐵件的鑄造工廠在使用煤粉代用品時,也發現經若干次循環後鑄件表面光潔度有變壞的情況。因此,國外大多認為煤粉代用品的性能如今還不夠穩定,對大鑄件尤其有問題。目前距生產出鑄造工廠普遍接受的代用品為時尚早。60年代和70年代考慮到環境而趨於否定煤粉,80年代起鑄造工廠高壓造型的使用日趨廣泛,人們又回到了煤粉。當前的趨勢是煤粉中摻入其它碳質材料製成"合成煤粉"商品,以及將煤粉、膨潤土及其它材料混合製成"復合附加物"商品,在國外合成煤粉和附加物的包裝和運輸基本上是採用散料罐裝車運輸,送至鑄造車間後,靠氣力輸送到儲料倉中待用,使煤粉材料處於全封閉系統中,工作場地的環境和工人的勞動條件得以保證。只有在用戶特殊要求下才採用紙袋包裝,以下將分別簡單介紹合成煤粉和復合附加物。
⑴合成煤粉(高亮碳煤粉、高效煤粉):從70年代起,歐洲的煤粉供應廠商考慮到天然煤粉的不足,製成"合成煤粉"商品供應鑄造工廠使用。所謂"合成煤粉"實際上是煤粉與瀝青類摻加物的混合物。典型的配比是煤粉80-60%,摻加物20-40%。過去曾經用煤焦油瀝青為摻加物,現已改用特殊的石油瀝青。合成煤粉混合有兩種成分,從而可以取長補短,得到有益性能的綜合發揮,與天然煤粉相比,合成煤粉的揮發分和光亮碳形成能力較高,軟化區間加寬,灰分和硫分降低,加入量下降,澆注時煙氣減少。合成煤粉的光亮碳形成能力大多在12-20%之間,我國目前也有兩家企業生產合成煤粉,稱為"高效煤粉"和"高亮碳煤粉"。較理想的合成煤粉應是水洗焦煤和高軟化點特製石油瀝青材料配合製成,型砂中加入量只是天然煤粉的1/2左右。可以使型砂的水分下降,並可節省相應的運輸和儲存費用,使用後鑄件表面光潔和易清理,氣孔缺陷減少。
⑵復合附加物:在機械化大量生產的鑄造工廠中,各造型線的產品基本固定,而且都有自己的砂處理工部。混砂時各種原材料的配比也是相當穩定的。因此,供應廠商有可能將各種附加物(包括煤粉、膨潤土、澱粉和其它材料)按比例預先混合在一起運送銷售。在鑄造工廠中,材料的儲放簡化,又可防止煤粉自燃。用戶在混砂加料時可只加一種加入物,使生產控制更加方便和精確。Novelli介紹歐洲灰鑄鐵生產用標准復合預混物含有鈉基膨潤土65%,煤粉35%。根據用戶的需要,還可以再含有其它材料,例如α澱粉、普通澱粉、糊精、木粉、瀝青粉等。據美國膠體公司介紹,在美國只有中、小型鑄造工廠才單獨購買煤粉、膨潤土、澱粉、木粉等造型材料,混砂時分別逐樣加入混砂機中。一些大型鑄造工廠絕大多數是定購復合的附加物。以美國膠體公司的復合附加物"Additrol"為例,可以含有優質的鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、耐火粘土、碳素物、澱粉、硬木粉、胡桃殼粉、褐煤粉等材料。其中木粉、胡桃殼粉和褐煤粉用來提高型砂的流動性。澆注時褐煤粉燃燒能氧化煙煤的分解物,減少膨潤土吸收分解物而粘結力下降,節省膨潤土加入量。褐煤粉還能減少澆注時的煙氣,有利於環境保護。美國膠體公司將每種原材料都給出詳細的技術條件供用戶核驗。我國目前暫時尚無類似的復合附加物商品供應。