① 全自动饲料添加剂生产线都有哪些生产工艺需要什么设备
首先,经过冲控后进入传送带灌装工位,检测定位开始灌装,质量计量到达设定数值,灌装阀关闭,满桶出灌装工位通过电眼检测转向封盖机进行挂盖、旋盖和压盖,接着通过热传输带进入收缩机进行瓶口包装收缩,烘干,最后,传输输送到产品检测,进行贴标,整个过程就完成了。
--米目米
② 干燥机下下料装置设计图
干燥是很多行业生产流程中重要的和不可少的一个环节,干燥设备的选型合理和使用好坏直接影响到产品质量、生产效率、生产成本、能源消耗、人员劳动强度等指标,由于干燥方法和干燥设备多种多样,同一种物料有多种干燥方式,可使用多种类型的干燥设备,同一种干燥设备又能干燥多种物料,因此,干燥设备的合理选型和正确使用是非常正要的。为了便于用户选择一种理想的干燥设备,在此对一些相关问题作个简要说明。
一、干燥方法
干燥就是从各种物料中去除湿分的过程,各种物料可以是固体、液体或气体,固体又可分大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等等,而湿分一般是物料中的水分,也可以是其它溶剂。在此以水分为对象。
干燥方法有三类:
(1) 机械脱水法
机械脱水法就是通过对物料加压的方式,将其中一部分水分挤出。常用的有压榨、沉降、过滤、离心分离等方法。机械脱水法只能除去物料中部分自由水分,结合水分仍残留在物料中,因此,物料经机械脱水后物料含水率仍然很高,一般为40~60%。但机械脱水法是一种最经济的方法。
(2) 加热干燥法
也就是我们常说的干燥,它利用热能加热物料,气化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的热能。通常是利用空气来干燥物料,空气预先被加热送入干燥器,将热量传递给物料,气化物料中的水分,形成水蒸汽,并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥,能够除去物料中的结合水分,达到产品或原料所要求的含水率。
(3) 化学除湿法
是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分,由于吸湿剂的除湿能力有限,仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。
在实际生产过程中,对于高湿物料一般均尽可能先用机械脱水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式进行干燥。
二、物料与水分的结合方式
根据物料中所含水分去除的难易程度分为下列两种:
(1)、非结合水分:
非结合水分包括存在于物料表面的润湿水、孔隙水等物料与水分直接接触时,被物料吸收的水分。由于与物料的结合强度小,故易于去除。
(2)、结合水分:
包括物料细胞或纤维管璧及毛细管中所含的水分。这种水分又可细分为化学结合水、物理化学结合水和机械结合水。其中,化学结合水主要包括结晶水,结合强度大,故难以去除,脱去结晶水的过程不属于干燥过程;物理化学结合水包括吸附、渗透和结构的水分,吸附水与物料的结合最强,水分既可被物料的外表面吸附,也可吸附于物料的内部表面,在吸附水分结合时有热量放出,脱去时则需吸收热量,渗透水分与物料的结合是由于物料组织壁的内外溶解物的浓度有差异而产生的渗透压所造成,结合强度相对弱小,结构水分存在于物料组织内部,在胶体形成时将水结合在内,此类水分的离解可由蒸发、外压或组织的破坏;机械结合水分包括有毛细管水分等,毛细管水分存在于纤维或微小颗粒成团的湿物料中,它与物料的结合强度较弱。含结合水分的物料称为吸水物料,如:木材、粮食、皮革、纤维及其织物、纸张、合成树脂颗粒等。仅含有非结合水分的物料,称为非吸水性物料,如铸造用型砂、各种结晶颗粒等。就干燥的难易来说,非吸水性物料要比吸水性物料容易干燥得多。物料的结晶水为化学结合水,干燥过程一般是不能去除结晶水的。不同结构的水分的结合能大约为100~3000J/mol。物料和水分的不同结合形式,使排除水分耗费的能量不同,这就说明干燥所需要的热能也不一样。
根据物料在一定的干燥条件下,其水分能否用干燥方法除处可分为平衡水分和自由水分。在生活中,常会遇到一些物料在湿度较大的空气中"返潮"的现象,而这些返潮的物料在干空气中又会回复其"干燥"状态。不管"返潮"或"干燥"过程,进行到一定限度后,物料中的含水量必将趋于一定值,此值即称为在此空气状态下的平衡水分。物料中所含的大于平衡水分的那一部水分,可以在干燥过程中从湿物料中去除,称之自由水分。
三、湿物料的干燥过程
1、湿物料的干燥过程
干燥的条件为干燥介质(通常为热空气)的流动速度、湿度和温度。
当热空气从湿物料表面稳定地流过时,由于空气的温度高,物料的温度低,因此空气与物料之间存在着传热推动力,空气以对流的方式把热量传递给物料,物料接受了这项热量,用来气化其中的水分,并不断地被气流带走,而物料的湿含量不断下降。当物料的湿含量下降到平衡水分时,干燥过程结束。
物料干燥过程中,存在着传热和传质两个相互的过程,所谓传热就是热空气将热量传递给物料,用于气化其中的水分并加热物料,传质就是物料中的水分蒸发并迁移到热空气中,使物料水分逐渐降低,得到干燥。
2、干燥过程的特点
在干燥过程中,由于物料总是具有一定的几何尺寸大小,即使是很细的粉料,从微观也可看成是有一定尺寸的颗粒,实际上上述传热传质过程在热气流与物料颗粒之间和物料颗粒内部的机理是不相同的,在干燥理论上就将传热传质过程分为热气流与物料表面的传热传质过程和物料内部的传热传质过程。由于这两种过程的不同而影响了物料的干燥过程,两者在不同干燥阶段起着不同的主导和约束作用,这就导致了一般湿物料干燥时前一阶段总是以较快且稳定的速度进行,而后一阶段则是以越来越慢的速度进行,所以我们就将干燥过程分为等速干燥阶段和降速干燥阶段。
(1) 等速干燥阶段
在等速干燥段内,物料内部水分扩散至表面的速度,可以使物料表面保持着充分的湿润,即表面的湿含量大于干燥介质的最大吸湿能力,所以干燥速度取决于表面气化速度。换句话说,等速段是受气化控制的阶段。由于干燥条件(气流温度、湿度、速度)基本保持不变,所以干燥脱水速度也基本一致,故称为等速干燥阶段,此一阶段热气流与物料表面之间的传热传质过程起着主导作用。因此,提高气流速度和温度,降低空气湿度就都有利于提高等速阶段的干燥速度。等速阶段物料吸收的热量几乎全部都用于蒸发水分,物料很少升温,故热效率很高。可以说等速段内的脱水是较容易的,所去除的水分,纯属非结合水分。
(2) 降速干燥阶段
随着物料的水分含量不断降低,物料内部水分的迁移速度小于物料表面的气化速度,干燥过程受物料内部传热传质作用的制约,干燥的速度越来越慢,此阶段称为降速干燥阶段,有以下几个特点:
降速段的干燥速率与物料的湿含量有关,湿含量越低,干燥速率越小。这是与等速段不同的第一个特点;
降速段的干燥速率与物料的厚度或直径很有关系,厚度越厚,干燥速率越小。这是第二个特点;
当降速阶段开始以后,由于干燥速率逐渐减小,空气传给物料的热量,除作为气化水分用之外,尚有一部分将使物料的温度升高,直至最后接近于空气的温度。这是第三个特点;
降速段的水分在物料内部进行气化,然后以蒸汽的形态扩散至表面,所以降速阶段的干燥速率完全取决于水分和蒸汽在物料内部的扩散速度。因此也把降速段称作内部扩散控制阶段。这是第四个特点。
在降速阶段,提高干燥速度的关键不再是改善干燥介质的条件,而是提高物料内部湿份扩散速度的问题。提高物料的温度,减小物料的厚度都是很有效的办法。这是第五个特点。
相对等速干燥阶段,降速段的干燥脱水要困难得多,能耗也要高得多。
所以为了提高干燥速度,降低能耗,保证产品品质,在生产工艺允许的情况下,应尽可能采取打散、破碎、切短等方法减小物料的几何尺寸,以有利于干燥过程的进行。
四、干燥设备选型前需要确定的条件
由于干燥过程中湿物料的种类很多,干燥特性又差别很大,所以需要不同类型的干燥方法和设备。这样就带来了干燥方法和设备的选型问题。如果选择不当,就必然会带来设备投资过大,或操作费用上升,或产品质量不符合要求,在极端情况下乃至不能操作运行。所以,必须对选型问题给予足够的重视。
1、 物料性能及干燥特性
(1) 物料的形态
大至成型的木材、陶瓷制品以及片状、纤维状、颗粒状、细粉状直至膏糊状和液体物料,都是工业上需要干燥的物料。故选择干燥机应首先依据物料的形态。
(2)物料的各种物理特性
包括密度、堆密度、粒径分布、热容以及物料的粘附性能等。粘附性能的高低,对进出料和某些形式的干燥机的工作有很大的影响,粘附严重时干燥过程无法进行。
(3)物料在干燥过程中的特性
包括受热的热敏性,有些物料在受热后会变色和分解变质。另外,干燥过程中物料的收缩将使成型制品开裂或变形,从而使产品品质降低甚至报废。
(4)物料与水分结合的状态
它决定了干燥的难易程度、能量消耗水平和在干燥机内所需停留时间的长短,这与选型有很大的关系。例如,对难干燥的物料主要是给予较长的停留时间,而不是强化干燥的外部条件。
2、 对干燥产品的要求
(1) 对干燥产品形态的要求
在某些情况下这一点显得特别重要。如在食品干燥中,对产品几何形状的要求是能否使产品含水率达到干燥要求的关键。再如象洗衣粉、染料等为利于速溶并避免粉尘飞扬,选择干燥机时必须应用喷雾造粒装置。
(2) 对干燥均匀性的要求
(3) 对产品的卫生的要求
(4) 对产品的一些特殊要求
如对咖啡、香菇、蔬菜等物料的干燥,要求产品能保持其特有的香味,故不能采用高风温的快速干燥。
3、 湿物料含水量的波动情况及干燥前的脱水
进入干燥机的物料含水率应尽可能避免较大的波动,若含水量变大,将使干燥机产量下降或干燥产品达不到含水率要求,若含水率变小,则出口排气温度上升,产品过度干燥,不单会使干燥机热效率下降,有时还会使产品温度上升,从而影响产品质量。
对于高湿物料(含水率60%以上),在干燥前应尽可能应用机械脱水(压滤、离心脱水等)给予预脱水。机械脱水的设备费用虽较高,但其操作费用之低廉是热风干燥无法相比的。
五、 干燥机选用需注意的问题
干燥机选择一般会涉及这样几个问题:
1、 物料形态
干燥设备选型主要是根据被干燥物料的形态来确定,物料形态不仅决定其干燥方式,同时对干燥机的干燥效率、干燥质量、干燥均匀性及进、出料装置等都有很大的影响,所以如工艺允许,对被干燥的物料应尽可能采取粉碎、筛分、切短等预处理。因此干燥设备不仅仅是一个选型的问题,还应该制定科学的干燥工艺,才能达到满意的效果。
2、 影响干燥机生产能力的因素
由于同种干燥方法,干燥脱水一公斤所消耗的热能基本一致,而干燥机所配套热源(热风炉、蒸汽散热器等)容量也是一定的,因此干燥机的主要技术指标--干燥能力往往以每小时的脱水量(或最大脱水量)为依据。此指标是在一定条件下测定的,如湿物料种类、初始含水率、最终含水率、热风温度、环境温湿度等。其中只要有一个条件发生变化,对干燥机生产能力就都有影响,有时影响还较大。下面分别说明。
(1) 湿物料种类
湿物料种类这里是指物料与水分的结合形式。湿物料可以分为①毛细管多孔物料,水分主要靠毛细管力而结合在物料中,如砂子、二氧化硅、活性炭、素烧陶瓷等,水分与物料的结合强度较小,干燥较容易;②胶体物料,水分与物料的渗透结合形式占主导地位,如胶、面粉团等,这种物料一般表现粘度大,水分与物料的结合强度较大,干燥较困难;③毛细管多孔胶体物料,则具有以上两类物质的性质,如泥煤、粘土、木材、织物、谷物、皮革等这类物料种类最多,但此类物料之间的水分结合形式也有差别,决定了在同等条件下脱水的难易也不相同。 物料的形态对干燥也有很大的影响,如颗粒物料,颗粒大比颗粒小难干燥,而大块料,厚度小比厚度大容易干燥。
(2) 湿物料含水率
含水率(湿含量)是水分在湿物料总重中所占的百分率。
W×100 W×100
m = ———————— = ———————— (%)
G Go+W
式中:W--水分重量;
G--湿物料重量;
G0--绝干物料重量。
初始含水率是指进入干燥机之前湿物料的含水量,通常是湿物料只要能在干燥机内工作,初始含水率越高,干燥机所表现出来的脱水能力就发挥得越充分。反过来说,初始含水率越高,最终含水率一定时,干燥机越能达到最大脱水能力,但出干料量反而下降。
例如:某台干燥机设计脱水能力为100kg/h,当初始含水率为40%左右时,干料产量为200 kg/h。假定干燥脱水能力保持100kg/h和干料含水率12%不变,根据:干燥前湿物料中绝干物质重量=干燥后干物料中绝干物质重量,可计算出不同湿物料含水率情况下的相应干燥产量,列表如下:
干燥脱水能力初始含水率干料含水率湿物料产量干料产量
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
说明:上表为某干燥机干燥脱水能力为100 kg/h时,在不同初始含水率情况下的干料产量从上表可以看出,湿料含水率增加,干燥机干燥能力(脱水能力)保持不变时,实际生产干料产量会相应下降很多,这是干燥机选型和使用时应特别注意的。
(3) 最终含水率
一般干燥后段均处于降速干燥阶段,要求最终含水率越低,干燥难度就越大,所需干燥时间越长、热效率也越低,因此也影响产量。
(4) 热风温度
热风温度或称干燥介质温度,是干燥中最敏感的一个条件。热风温度越高,则所含热能越多,同时热风的相对湿度也越低,吸收水分、携带水分的能力也越强,非常有利于干燥,而且干燥热效率也很高。在许多干燥设备中,当其它条件不变,干燥机的脱水能力基本与热风温度的变化成正比。在选择干燥设备时,一定要对破坏物料的极限温度有充分的数据,在物料允许的情况下,尽量选择高温介质。特别应注意的是,许多种干燥方法,特别是快速干燥,干燥后的物料温度大大低于干燥介质温度,例如气流干燥机热风温度虽然高达250℃以上,而出料温度一般均在60℃以下。
(5) 环境温湿度
这里主要是指天气的变化对干燥的影响,一般干燥机都是以大气加热作干燥介质的,大气的温度越高,湿度越低,就越有利于干燥,而南方春夏季,天雨潮湿,空气湿度很大,就不利于干燥机能力的发挥,影响产量。
我国幅员辽阔,南北方空气湿度相差很大。在南方某些地方,冬季的湿度仅为0.008 kg水/kg绝干空气,而到春夏季,其大气湿度却高达0.025 kg水/kg绝干空气,是前者的三倍多,因此,在较低排气温度(<90℃)下操作的热风干燥,在春夏季时大气湿度增高,其干燥速率必然下降,而所需的时间将上升。由于大气湿度的增高,物料的平衡水含量亦必然上升,这些因素均将使干燥产量下降,在某些情况下会使产量下降50%以上。
3、热源的选择
作为干燥设备配套的热源设备很多,通常是按消耗的燃料来分类,有燃煤、燃油、燃气、电力等,按换热情况又可分为干燥介质直接加热和间接加热。 譬如锅炉加热水形成水蒸汽,水蒸汽再通过散热器加热干燥介质,这就是两次间接加热,这种方式总的热效率很低,仅40%左右,在某些工厂生产中有多处用热点,为便于集中供热和管理,采用较多。
燃煤热风炉有间接加热的和直接用燃烧烟气作干燥介质的(直火炉),间接加热的热空气清洁干净,热效率60~70%。而直接加热的因受烟尘的污染而影响产品质量,但热能利用很充分,热效率很高,对干燥时物料中混入少量烟尘而无影响时,可优先采用。油燃烧器目前也使用越来越多,具有操作简便、升温迅速、温度稳定、控制方便的优点,且使用成本较低。
热源选择合理与否影响很大,涉及到设备的投资费用、热风温度、物料的干燥质量、干燥成本、环境保护、人员劳动强度、自动控制水平等。
4、关于干燥设备的保温
干燥设备的保温投入的费用不高,但干燥机的热效率一般可以提高10-30%,所以应引起足够的重视。
排出物料的回收
所有的干燥设备都有排湿口,特别是采用热风干燥方式,排湿口或多或少总会夹带一些超细粉末物料。对一些价值较高或排放量有限制的物质,物料的回收显得格外重要。物料的回收有专门的装置,在干燥系统中,对干燥机的工作参数有影响,在设备选型时要一并考虑。
干燥设备选型前的计算
(1)、 物料含水率
W×100 W×100
m = —————— = —————— (%)
G Go+W
式中:W--水分重量,kg;
G--湿物料重量,kg;
Go--绝干物料重量,kg。
(2)、 干燥脱水量
不计干燥中物料的损耗(一般仅有尾气中带有很微量的超细粉末,可以忽略不计),则:
干燥前湿物料中绝干物质重量=干燥后干物料中绝干物质重量,
即:
G1×(1-m1)= G2×(1-m2)
式中:G1--湿物料产量,kg/h;
G2--干燥后物料产量,kg/h;
m1--湿物料含水率;
m2--干燥后物料含水率;
上式中,G2、m1、m2均为已知,可计算得出G1,那么:
干燥脱水量
W0 = G1 - G2 (kg/h)
前面已介绍,干燥机的生产能力受物料种类、形状、初始含水率变动、热风温度、环境空气温湿度等很多因素的影响,为了确保干燥生产能力稳定正常,一般应该将计算的干燥脱水量放大20~30%来进行干燥机选型,即:
选用干燥机脱水量 =W0 (计算干燥脱水量)× ( 1.2 ~ 1.3 )
否则,因受前述因素的影响,就可能造成有时生产能力达不到预计的产量,而影响全生产线的正常生产。
干燥设备选型时,首先应按湿物料的形态对干燥机机型进行初选,而后根据处理量的大小计算出所需小时脱水量并放大20~30%来确定干燥机脱水量,另外还须考虑自身生产条件、投资大小、工人素质、卫生要求等,选择操作方式(连续或间接)、热源(蒸汽散热器、热风炉、油燃烧等)、设备材质(普通碳钢、铝材、不锈钢)等。
你什么学校的? 怎么作业和我以前的 一样的??????
③ 快速成型的工作原理
RP系统可以根据零件的形状,每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件。当然,整个过程是在计算机的控制下,由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同,系统的工作原理也有所不同,但其基本原理都是一样的,那就是分层制造、逐层叠加。这种工艺可以形象地叫做增长法或加法。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程可以比喻为一个积分的过程。
RP技术的基本原理是:将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据,计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地烧结一层接一层的粉末材料(或固化一层又一层的液态光敏树脂,或切割一层又一层的片状材料,或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂)形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体,再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体,便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来,已经有十几种不同的成形系统,其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下: Stereo lithography Appearance的缩写,即立体光固化成型法.
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.
SLA是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料,工艺原理如图所示。其工艺过程是,首先通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过 数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 , 使表面特定区域内的一层树脂固化后, 当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后 升降台下降一定距离 , 固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
3D Systems 推出的Viper Pro SLA system
SLA 的优势
⒈ 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验.
⒉ 由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具.
⒊可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.
⒋ 使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本.
⒌ 为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核.
⒍ 可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化.
SLA 的缺憾
⒈ SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高.
⒉ SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻.
⒊ 成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存.
⒋ 预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高.
⒌ 软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉.
⒍ 立体光固化成型技术被单一公司所垄断.
SLA 的发展趋势与前景
立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化.
不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为. 选择性激光烧结(以下简称SLS)技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl ckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。
国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如西安交通大学机械学院,快速成型国家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心,华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果,如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS一300激光快速成型的商品化设备。
选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。SLS技术的快速成型系统工作原理见图1。
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉.控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。
与其它快速成型(RP)方法相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用越来越广泛。
SLS技术的金属粉末烧结方法
3.1金属粉末和粘结剂混合烧结
首先将金属粉末和某种粘结剂按一定比例混合均匀,用激光束对混合粉末进行选择性扫描,激光的作用使混合粉末中的粘结剂熔化并将金属粉末粘结在一起,形成金属零件的坯体。再将金属零件坯体进行适当的后处理,如进行二次烧结来进一步提高金属零件的强度和其它力学性能。这种工艺方法较为成熟,已经能够制造出金属零件,并在实际中得到使用。南京航空航天大学用金属粉末作基体材料(铁粉),加人适量的枯结剂,烧结成形得到原型件,然后进行后续处理,包括烧失粘结剂、高温焙烧、金属熔渗(如渗铜)等工序,最终制造出电火花加工电极(见图2)。并用此电极在电火花机床上加工出三维模具型腔(见图3)。
3.2金属粉末激光烧结
激光直接烧结金属粉末制造零件工艺还不十分成熟,研究较多的是两种金属粉末混合烧结,其中一种熔点较低,另一种较高。激光烧结将低熔点的粉末熔化,熔化的金属将高熔点金属粉末粘结在一起。由于烧结好的零件强度较低,需要经过后处理才能达到较高的强度。美国Texas大学Austin分校进行了没有聚合物粘结剂的金属粉末如CuSn NiSn青铜镍粉复合粉末的SLS成形研究,并成功地制造出金属零件。他们对单一金属粉末激光烧结成形进行了研究,成功地制造了用于F1战斗机和AIM9导弹的工NCONEL625超合金和Ti6A 14合金的金属零件。美国航空材料公司已成功研究开发了先进的钦合金构件的激光快速成形技术。中国科学院金属所和西安交通大学等单位正致力于高熔点金属的激光快速成形研究,南京航空航天大学也在这方面进行了研究,用Ni基合金混铜粉进行烧结成形的试验,成功地制造出具有较大角度的倒锥形状的金属零件(见图4)。
3.3金属粉末压坯烧结
金属粉末压坯烧结是将高低熔点的两种金属粉末预压成薄片坯料,用适当的工艺参数进行激光烧结,低熔点的金属熔化,流人到高熔点的颗粒孔隙之间,使得高熔点的粉末颗粒重新排列,得到致密度很高的试样。吉林大学郭作兴等用此方法对FeCu,Fe C等合金进行试验研究,发现压坯激光烧结具有与常规烧结完全不同的致密化现象,激光烧结后的组织随冷却方式而异,空冷得到细珠光体,淬火后得到马氏体和粒状。
4 SLS技术金属粉末成型存在的问题
SLS技术是非常年轻的一个制造领域,在许多方面还不够完善,如制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。SLS工艺过程中涉及到很多参数(如材料的物理与化学性质、激光参数和烧结工艺参数等),这些参数影响着烧结过程、成型精度和质量。零件在成型过程中,由于各种材料因素、工艺因素等的影响,会使烧结件产生各种冶金缺陷(如裂纹、变形、气孔、组织不均匀等)。
4.1粉末材料的影响
粉末材料的物理特性,如粉末粒度、密度、热膨胀系数以及流动性等对零件中缺陷形成具有重要的影响。粉末粒度和密度不仅影响成型件中缺陷的形成,还对成型件的精度和粗糙度有着显著的影响。粉末的膨胀和凝固机制对烧结过程的影响可导致成型件孔隙增加和抗拉强度降低。
4.2工艺参数的影响
激光和烧结工艺参数,如激光功率、扫描速度和方向及间距、烧结温度、烧结时间以及层厚度等对层与层之间的粘接、烧结体的收缩变形、翘曲变形甚至开裂都会产生影响。上述各种参数在成型过程中往往是相互影响的,如Yong Ak Song等研究表明降低扫描速度和扫描间距或增大激光功率可减小表面粗糙度,但扫描间距的减小会导致翘曲趋向增大。
因此,在进行最优化设计时就需要从总体上考虑各参数的优化,以得到对成型件质量的改善最为有效的参数组。制造出来的零件普遍存在着致密度、强度及精度较低、机械性能和热学性能不能满足使用要求等一些问题。这些成型件不能作为功能性零件直接使用,需要进行后处理(如热等静压HIP、液相烧结LPS、高温烧结及熔浸)后才能投人实际使用。此外,还需注意的是,由于金属粉末的SLS温度较高,为了防止金属粉末氧化,烧结时必须将金属粉末封闭在充有保护气体的容器中。
5 总结与展望
快速成型技术中,金属粉末SLS技术是人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件,对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件,对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来,SLS形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型,多元合金材料零件的烧结成型,先进金属材料如金属纳米材料,非晶态金属合金等的激光烧结成型等,尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外,根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。我们相信,随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握,对各种金属材料最佳烧结参数的获得,以及专用的快速成型材料的出现,SLS技术的研究和引用必将进入一个新的境界。 分层实体制造(LOM——Laminated Object Manufacturing)法,LOM又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以制造模具、模型外,还可以直接制造结构件或功能件。该方法的特点是原材料价格便宜、成本低。
成形材料:涂敷有热敏胶的纤维纸;
制件性能:相当于高级木材;
主要用途:快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 熔积成型(FDM——Fused Deposition Modeling)法,该方法使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高 1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。该方法污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形。下图为FDM成形原理图。
成形材料:固体丝状工程塑料;
制件性能:相当于工程塑料或蜡模;
主要用途:塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
特点:1、优点:(1)操作环境干净,安全,在办公室课进行;(2)工艺干净、简单、易于操作且不产生垃圾;(3)尺寸精度高,表面质量好,易于装配,可快速构建瓶状或中空零件;(4)原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和金额快速更换;(5)原料价格便宜;(6)材料利用率高;(7)可选用的材料较多,如染色的ABS、PLA和医用ABD、PC、PPSF、人造橡胶、铸造用蜡。
2、缺点:(1)精度较低,难以构建结构复杂的零件;(2)与截面垂直方向的强度小;(3)成型速度相对较慢,不适合构建大型零件。
④ 粉煤灰烘干机原理和优点
粉煤灰烘干机产品说明:粉煤灰烘干机在结构形式上独特新颖,在技术性能上处于国内同类产品中的领先地位,主要用于建材、化工生产中的粉煤灰、粘土、矿渣、煤炭和矿石等物料的烘干;粉煤灰烘干机是由三个不同直径的同心圆彼此相嵌组合而成,做为烘干机的主体。主体通过两端的轮带4水平旋转在两端的四个托轮5上,筒体的入料端设有燃油、燃汽、燃煤等热风炉装置。卸料端设有防尘罩及自动下料装置。防尘罩通过管道与除尘器相联,除尘设备、喂料设备及输送设备可根据用户工艺条件和要求另行设计。 套筒式三筒烘干机的烘干过程是这样实现的,被烘干的物料由入料端喂入烘干机内筒,物料通过内筒的螺旋导向板进入内筒,内筒内部设有许多螺旋状扬料板,物料通过筒体的回转,被扬料板不断的拨起并作纵向运动,物料到达内筒的左端因自重的作用落入中筒,对过导向板,在筒体回转作用下物料被推回中筒,在中筒扬料板的作用下物料向右运动,直到中筒右端,物料在自重作用下落入外筒。同样道理,物料在外筒螺旋扬料板的作用下折回向左运动,直到外筒左端。在封堵外导料锥的作用下落入出料端筒体内。
粉煤灰烘干机主体的1、2、3、三个同心圆筒内,设有不同数量、不同角度的曲面螺旋状扬料板,每个筒体的端部设有导向板。套筒式短筒烘干机的主体通过两个减速电机,分别驱动两端的两个传动托轮,使轮带绕中心转动。待烘干机的湿物料经喂料设备,入料管喂入内筒3的入料端,湿物料通过螺旋导向板迅速推向螺旋扬料板,随着筒体的旋转,设在四个筒内的螺旋式扬料板臻使物料被举升的同时,不断的翻滚、抛散并向出料端作纵向运动。与此同时从热风炉来的热气流,先后进入内筒、中筒、外筒1与物料进行强烈的热交换。由于金属钢板比被烘干的物料导热快,筒体的钢板、扬料板首先受热,然后又把热量以传导和辐射的方式传给物料,物料受热后温度升高,当温度升高到水份蒸发的温度时,水蒸汽从物料中分离出来,随烟尘经除尘器后排入大气中,从而达到物料烘干的目的 。
粉煤灰烘干机优点:
1、设备所需投资是国外进口产品1/6。
2、物料终水份确保0.5%以下,是粉煤灰及矿渣粉生产线首先产品。
3、筒体自我保温热效率高达80%以上(传统单筒烘干机热效率仅为35%)提高热效率45%。
4、燃料可适用煤 油 汽。能烘干20mm以下的块料 粒料粉状物料。
5、比单筒烘干机减少占地面积50%左右,土建投资降低50%左右,电耗降低于60%。
6、采用和合金钢板制造比普通钢耐磨4倍。
7、可根据用户要求轻松调控所需要的终水份指标。
8、出气温度低,除尘设备使用时间长。
9、无需大小齿轮转动,采用拖轮转动。你可以在网络搜索巩义新兴机械厂来找到我们
⑤ 颗粒包装机的工作原理是什么
赛尔包装抄将以持续稳健的发袭展步伐,逐步缔造成为全球用户提供更高品质的产品和服务,为全社会共荣共赢带来更多助力的名牌企业。
螺杆计量:日本德国进口PLC+触屏人机界面,伺服控制螺杆计量;伺服、同步带双拉膜装置;便捷的程序设定模式,光电跟踪色标,可快速更换制带器以及计量螺杆,螺杆上料机(含振动给料机),螺杆填充机全自动立式包装机适用于各种流动性比较差的食品类、五金类、农产品类、医药类、日化类等多个行业领域的粉剂类、粉末状等的产品等。
螺丝包装机www.cerpacking.com:自动计数光电系统,便捷的程序设定模式、光电跟踪色标、主动力模式气动,设备更加节能,更加稳定;下料部分根据物料采取振动盘供料光纤计数模式,外形特殊振盘难以实现自动下料的物料采用人工投料模式
⑥ 橡胶制品粉末冶金小料自动配料称量系统是什么
小料自动配料称量系统是我公司经过多年精心研发的高科技产品,可广泛应用于摩擦材料自动配料、橡胶制品自动配料、塑料自动配料、PVC自动配料、粉末冶金自动配料、新材料自动配料、橡塑自动配料等行业的小料自动配料称量过程,自动配料系统采用高精度有轴螺旋给料器或无轴螺旋给料机与变频调速控制模组,实现自动配料称量过程智能化、一体化和连续性,确保系统的稳定、高效、连续。系统包括密封机架台、存贮料仓、防架桥破拱装置、螺旋给料器、自动计量秤、吸尘器、解包仓、控制柜与主控计算机。系统适应各种粉末、颗粒、纤维、片状原料的自动称量控制,具有操作简单、性能可靠、控制精度高、结构紧凑、美观等技术特点:1.配料过程全自动控制,工人工作环境得到有效改善,使员工与化工原料的接触大大降低,有效降低工人劳动强度、提高自动配料工作效率。2.
消除了人为因素对配料工艺过程的影响,确保产品质量的稳定。3. 采用高精度给料器与变频调速技术完美结合,实现并满足原料最小10g用量与精度要求。4.
根据原料的特性,采用不同规格给料机构与控制方式,提高配料效率,满足最大生产要求。5.
性能可靠的控制器件与精确的机械加工,确保系统的稳定性;6、具备异常报警功能,保证每个配料批次的可靠性。7.
采用高性能计算机作为上位机管理,自动保存每个批次称量记录及原料使用批号,实现质量的可追溯性。8. 操作简便,可实现连续自动工作9、
可实现配方保密功能,只有特定的工作人员才能查看和更改配方。10、 可实现自动记录配料作业控制与过程。11、
系统可存贮和编制多个生产配方,供作业人员调用和修改。12、 系统自动保存每次配料的实时称量、操作员、时间,能够实现质量的可追溯性管理。13、
异常报警,确保称量的准确与可靠性。14、 系统权限管理。
⑦ 德国豪迈生产线包括什么设备
包括高压辊磨机,球磨机,磁选机,颚式破碎机,振动筛,选矿摇床,皮带输送机,浮选机,烘干机,分级机,电磁振动给料机,螺旋溜槽等磨矿选矿设备及配套机器。
球磨机
球磨机是物料被破碎之后,再进行粉碎的关键设备。这种类型磨矿机是在其筒体内装入一定数量的钢球作为研磨介质。
它广泛应用于水泥,硅酸盐制品,新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业,对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料,被广泛用于选矿,建材及化工等行业,可分为干式和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式不同,可分格子型和溢流型两种。
磁选机
磁选机是使用于再利用粉状粒体中的除去铁粉等筛选设备。矿浆经给矿箱流入槽体后,在给矿喷水管的水流作用下,矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用,磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”,“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用,向磁极运动,而被吸附在圆筒上。
由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的,并且在工作时固定不动,“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时,由于磁极交替而产生磁搅拌现象,被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来,最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。
振动筛
振动筛是利用振子激振所产生的往复旋型振动而工作的。振子的上旋转重锤使筛面产生平面回旋振动,而下旋转重锤则使筛面产生锥面回转振动,其联合作用的效果则使筛面产生复旋型振动。其振动轨迹是一复杂的空间曲线。
该曲线在水平面投影为一圆形,而在垂直面上的投影为一椭圆形。调节上、下旋转重锤的激振力,可以改变振幅。而调节上、下重锤的空间相位角,则可以改变筛面运动轨迹的曲线形状并改变筛面上物料的运动轨迹。
(7)德国产自动粉状下料装置扩展阅读
生产线发展趋势
①继续向大型化发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440公里以上。带式输送机的单机长度已近15公里,并已出现由若干台组成联系甲乙两地的"带式输送道"。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。
②扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的,以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。
③使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。
④降低能量消耗以节约能源,已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。
⑤减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。
⑧ 各位好朋友,我想知道一下现在自动称粉机的情况,有知道的吗
1. 概况
1.1 粉末涂料
粉末涂料又称粉体涂料,英文powder coatings,是一种以空气为分散介质,由树脂、颜填料和各种添加剂组成的粉末状涂料,一般可以划分为热塑性(thermoplastic)和热固性(thermosetting)两种。热塑性粉末涂料是指在施工过程中不起交联反应的粉末涂料,如果对热塑性粉末涂料涂膜进行加热时,涂膜会再度熔融。热塑性粉末涂料是由热塑性树脂、颜填料、增塑剂和稳定剂等经过干混合或熔融混合、粉碎、过筛分级而得到的,应用较为广泛的几种热塑性粉末涂料品种有聚酰胺(又称尼龙)、聚烯烃(包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯)、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯(PVDF)等,由于热塑性粉末涂料分子量较高,具有较高的物理机械性能,一般作为功能性粉末涂料使用。它们难于粉碎成细粒度,一般采用流化床涂装工艺,施工过后为较厚的涂膜,通常一般可以达250um以上,虽然粉末涂料是先从热塑性粉末开始的,但目前市场占有率不到10%。
相对于热塑性粉末,热固性粉末涂料是由分子量小的粉末涂料树脂,在加热烘烤的条件下,与固化剂发生化学交联反应,才能得到性能良好的涂膜,热固性粉末涂料食欲热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂构成,经预混合、熔融挤出、粉碎、分级过筛而成,目前市场上主要几种热固性粉末品种有纯环氧、环氧-聚酯、纯聚酯、丙烯酸、聚氨酯等,热固性粉末涂料具有熔融粘度低、流平好、交联后形成不熔融的涂膜,非常适用性能技术要求较高的防腐蚀或装饰性的工件表面,是目前市场主流产品,施工方法用的最多的是静电喷涂和流化床侵涂。
粉末涂料的应用、增长如此之快的原因在于:
●粉末涂料VOC接近于零,更加符合环保法的要求
●粉末涂料所带来的直接和间接经济效益高
●金属结构产品的质量标准更高,如越来越多的汽车制造商采用粉末涂料涂装车身底部零件(如散热器、发动机、减震器等),从而提高工件的防腐蚀能力,延长汽车的使用寿命。
●粉末涂料的原材料供应商提出了更高的承诺,有力地促进了粉末涂料的新产品新技术的开发。
●喷涂设备的改进,使粉末涂料涂装的效率和安全性提高,喷粉利用率可达到96%以上。
●粉末涂料设备的大量应用,为粉末涂料替代传统的液体涂料提供了保证。
2.粉末涂料生产技术
上世纪三十年代,火焰喷涂将不溶于溶剂的聚乙烯聚合物成功地应用与金属的涂装揭开了粉末涂料生产应的序幕,1952年Gemmer company发明流化床涂装技术,50年代末美国诞生了第一代热固性纯环氧型,1961年出现了熔融挤出机和静电喷涂技术标志粉末涂料开始进入高速发展阶段。
2.1粉末涂料的组成
粉末涂料的基本组成是由树脂、固化剂、颜填料、助剂等组成,涂膜质量取决于配方组成、加工方法及客户处涂装条件,所以粉末涂料配方是根据具体条件的不同而不同,不论如何变化,基本组成配比是相似的。
树脂分为热塑性和热固性两种,是粉末涂料的主要成分之一,起到成膜和均匀展色的作用,并能很好地附着在底材上,热塑性如聚酰胺、聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯等热固性的如环氧、聚酯、纯聚酯、丙烯酸、聚氨酯等。
固化剂是应用于热固性粉末涂料中、在涂装施工过程中,达到一定的固化条件下,与树脂起化学交联反应形成体型结构,从而得到性能优良的涂膜。一般按树脂可大致分为三个系列,即环氧固化剂、聚酯固化剂、丙烯酸固化剂,通常固化剂应是粉末状、片状或粒状浅色的固体。
作为有色粉末涂料的重要作组成部分,颜料主要祈祷遮盖、装饰和保护被涂物的作用,通常颜料是粉状(或粒状),不溶于基料,具有光学保护和装饰等作用的有色物质,可以分为有机颜料和无机颜料。填料是满足化学性质不活泼、对光和热的稳定性好等条件的无机物质,且不具备遮盖力和着色力,常用的填料有硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母粉等,在粉末涂料中起骨架作用,增强涂膜性能,也可以降低粉末涂料的生产成本,还可以提高粉末的上粉率和喷涂面积等。
除以上主要基料外,还有一种明显影响涂膜外观及固化程度的重要物质—助剂,粉末涂料助剂是专门应用于粉末涂料而是聚合物基料顺利生产获得的应用性能而添加到粉末涂料基料中的化学品,一般可以分为两种:一种是只改变聚合物的物理性能而不使聚合物的化学结构发生变化,如消泡剂、润湿剂、干粉流动促进剂等;一种是聚合物的化学结构发生或多或少的变化,如固化剂、反应性的消光剂等。
2.2粉末涂料的生产工艺
粉末涂料制造在某种程度上类似于塑料的加工方法,大多数粉末涂料以同一种方法程序制造:预混合、熔融挤出、粉碎、分级过筛.
粉末涂料的生产有干法和湿法两种:干法中又分为干混混合法和熔融混合法,湿法中可分为蒸发法、喷雾干燥法、沉淀法,熔融混合法 湿当前应用最广泛采用的生产方法,其工艺流程分以下几个步骤:
原料的预混合,湿预先把块状或片状等物料破碎到一定粒度的工艺,将树脂、固化剂、颜填料、助剂等称量好后放入预混合机破碎至一定的颗粒大小,预混合机分高速和低速两种,现行的粉末涂料生产中大多采用具有破碎功能的高速预混机,判断预混效果的优劣,一般是根据成膜后涂膜的性能而定。
熔融挤出,预混合好的物料从加料口进入挤出机机筒,经机筒第一段为加料段,物料在此阶段不会熔融,随螺杆传动,物料被带入第二段为压缩段,该段为加热阶段,物料开始熔融,物料间的摩擦力增加,形成高粘体,继续随螺杆传动进入高剪切的第三段为均化段,使它很有效分离颜料聚集体,达到充分分散的目的。目前,应用于粉末涂料中使用的挤出机设备于双螺杆挤出机、单螺杆挤出机和星型螺杆挤出机等,虽然挤出机的类型、内部构造各不相同,但是设计目的是一致的,即最大限度的使物料均匀分散,因此挤出机的好坏直接决定物料的分散程度。
破碎、粉碎过筛,挤出后物料经压片、成型,采用金属板运用风冷或水冷后,用辊式破碎机,得到均匀薄片状物。目前,粉末涂料生产多采用空气旋风分级磨(ACM),其工作原理式片状物料有送料装置加入粉碎机,粉碎机转子上装有销柱,高速旋转的销柱不断碰撞粉末颗粒使其破碎,自上而下的气流将粉碎过的颗粒带入分级室进行分级,大颗粒粉末受重力、离心力的作用返回销柱旋转区域继续粉碎,过细的颗粒被空气夹带至吸尘器中,改变粉碎转子、分级转子的速度,进料量的空气压力,可以调节粉末涂料的粒径分布。通过颗粒粒径范围通常在30-80um之间,该粉碎设备制得的粉末涂料粒度不可能完全达到施工的要求,总有一些过粗和过细的粒子,所以必须进行分级过筛,通常过筛设备有离心筛、滚筒式、振动式等。
较新方法生产工艺,如使超临界CO2法、悬浮法制造等,主要优势在于基料组分分散优良,粒径分布更狭窄。
⑨ 膨润土生产过程中有哪些环节会污染环境
对于湿型铸铁件而言,煤粉的抗粘砂效果是不言而喻的。此外,煤粉的优点是价格低廉,供应充分易得,应用灵活方便,可按不同粒度生产,加入量稍多或稍少也对铸件质量影响不大。但是煤粉还有多种缺点,煤粉肮脏,污染环境和恶化条件;挥发分和光亮碳含量不够大;浇铸后产生的灰分和焦炭残留在型砂中,需要加入更多的水分和膨润土才能保持合适的造型性能;散装的煤粉有可能引起自燃,必要时需在煤粉斗中插入CO2管。多年来铸造工作者就努力研究寻找煤粉的代有用品。从美国通用汽车公司的雪弗兰铸造厂应用煤粉的过程即可看出这种倾向。该厂直到40年代末还是使用普通粘土混制型砂,当时型砂中有效煤粉量为8~10%,后来改用膨润土,有效煤粉量减为6~7%,又后来提高了混砂机的功率,煤粉量继续减为4~5%。改用高压造型机以后的有效煤粉量更减为3~4%。由于多年来该厂自行磨制煤粉,70年代初起,希望找到适用的煤粉代用品,为此而进行了一系列试验研究工作。欧美等国对煤粉代用品的研究可能自四、五十年代开始的,陆续有些工厂应用,七十年代起,煤粉代用品、复合商品煤粉、混合应用煤粉成为高潮。我国自五十年代末起就有混合应用煤粉的实例,七十年代末期也开始研究煤粉代用品,至今仍不断出现各种新的煤粉代用品和新型的复合煤粉商品。以下将分门别类简单介绍国外与国内的情况。
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,后者在混砂时与煤粉共同加入,相互配合使用。做为湿型铸造的煤粉代用品种类繁多,将在以下综合分类介绍:
(1) 油类 主要是石油炼制过程中的油状产品或副产品。光亮碳形成能力约40%。常用的渣油在常温下比较粘稠,天气寒冷时粘度更大,为了便于运送、定量、混砂,必须采取措施降低渣油的粘度,例如将○1容器和管路加热和保温:当渣油本身粘度不高、天气较热和回用砂温度较高时型砂容易混合均匀。渣油型砂流动性好,破碎指数提高,型砂铸件表面光洁。型砂的保水性改善,防止砂型表面和棱角变干。加入量约只需煤粉的1/3左右。油能粘结型砂中的粉尘,可使铸造车间空气中粉尘的结晶状SiO2平均含量由3.47%降为1.69%。缺点是浇注时冒烟多,定量和加料需用专门装置。○2用柴油稀释:六十年代初期清华大学采用柴油稀释渣油的办法解决了湿型铸造大型铸铁件的粘砂和夹砂缺陷。渣油与柴油的配合比例大约为90∶10至60∶40,因天气温度而异。渣油液能提高型砂的韧性和起模性。还能同时提高型砂的坚实流动性,砂型表面密实,减小砂粒间孔隙,使铁水难以钻入,从而改善铸件表面的光洁度。但是渣油液中的柴油在浇注后发出大量烟气,会恶化车间环境,还可能使薄壁铸件发生冷隔或浇不足等缺陷。所以不能全部替代型砂中的煤粉,而应与煤粉配合使用。稀释后的渣油液热解速度比煤粉稍快,与煤粉互相配合可增强煤粉的防粘砂效果,面砂中渣油液的加入量一般为0.5―1.0%,如加入过多会产生较多烟气。有人利用废机油代替部分煤粉,面砂中加入煤粉2-3%,废机油0.6-1%。彻底消除了电机壳铸件的表面粘砂,起模性好,气孔缺陷大为下降。○3制成乳化液:渣油液中所含有柴油只起稀释剂作用,挥发温度较低,是浇注后产生大量烟气的根本原因,并不生成光亮碳。因此,采用乳化渣油方法降低渣油的粘度引起了人们的重视。乳化液中含有渣油20-40%,钠基膨润土10-20%,少量表面活性剂和助剂,其余为水。在使用中发现,如果乳化液含水较多,加入型砂中会使紧实率过高,假如乳化液含水较少,型砂的坚实流动性变差。○4含油膨润土:以上三种油类代用品都是粘稠程度不同的液体,目前通用的高度机械化自动化混砂机缺乏适宜的定量加入装置。将油类材料与活化膨润土加热至130-140℃,油类材料为膨润土量的10-20%,混合后加工成粉状含油膨润土商品,即可利用混砂机原有的粉料定量给料装置,如果油类材料的比例较大,堆放时有可能压实结块。
(2) 沥青类:可用为铸造工业煤粉代用品的有煤焦油沥青、天然沥青和石油沥青等三种。挥发分大体为40-60%,挥发分的析出温度较高和较宽,主要挥发分在400-500℃放出。光亮碳形成能力大约都在26-42%范围内。过去曾将煤焦油沥青制成乳化液,或将高软化点的煤焦油沥青粉碎后掺入型砂中。也有人将高软化点的煤焦油沥青熔化,用蒸汽喷吹制成微细的球状沥青粉。据报道1-2%的球状沥青可以代替5%以上的煤粉,不影响型砂透气性,灰分少,铸件表面光洁,而且能防止夹砂缺陷。但是,煤焦油是潜在的致癌物,因为它含有大量的芳烃聚合物,其中尤其是含有苯并吡。至今还没有明确证据表明煤粉和其它代用品致癌。所以,煤焦油沥青现已不再作为煤粉的代用品。天然沥青的软化点约为120-150℃,也有良好的抗粘砂和夹砂效果。但产量很小,不能大量供应铸造工业应用。石油沥青是石油化学工业的重要产品之一。较低软化点的可以制成乳化液,较高软化点的可制成粉状。型砂中加入量约为煤粉的1/3,作为商品供应的更多为高软化点石油沥青与膨润土的粉状混舍物,混砂加料时一次加入两种材料,不但可以代替煤粉,又可以当作湿型粘结剂。
(3) 植物产品类:可以是粉状的淀粉(包括普通淀粉、α淀粉和面粉)、植物树脂、植物纤维粉等材料。虽然淀粉并不生成光亮碳,但其防止粘砂的效果是早已为人所知的。例如有些人在手工造型的湿型砂中掺入1%面粉就可以使铸铁件表面质量大为改善。我国有几家静压造型的铸造工厂,按照日本汽车铸造工厂的技术,灰铸铁型砂中不加入煤粉,改为加入α淀粉。由于去掉了煤粉,一家工厂的型砂含泥量降为8-9%,紧实率为35-40%时型砂含水量为2.7-3.2%,透气性200-240。另一家型砂含泥量降为7-11%,型砂含水量为2.7-3.2%,透气性160-200。由于型砂中加入煤粉也会消耗膨润土,不加煤粉就可以减少型砂的有效膨润土含量,这也是含水量降低的原因之一。型砂的流动性好,起模容易,对环境污染少。在较大规模铸造生产中,使用淀粉完全代替煤粉会使铸件生产成本提高。如有必要,在混合面砂或局部面砂时,按一定比例共同加入淀粉和煤粉则是可行的。清华大学在六十年代初期曾在生产拖拉机铸件的面砂中加入了煤粉、面粉和渣油液,浇注得铸件的表面极其光洁。
(4) 合成树脂及聚合物:可以是粉状的聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、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为著名。聚苯乙烯的光亮碳形成能力高达80-85%,挥发分接近100%,平均粒度0.15mm,型砂中加入量仅为煤粉的1/6-1/9。由煤粉更换为聚苯乙烯粉以后,型砂的需水量可降低20%,透气性提高,气孔缺陷减少,型砂紧实流动性提高,砂型紧实程度增加,铸件尺寸精度更精确,车间空气中CO含量降低,浇注时产生的苯乙烯单体浓度也并未超过允许浓度。用煤粉时车间粉尘中煤粉残留物约占50%,而聚苯乙烯不存在这种残留物,对环境和工作地的坏作用最小。但是在各种煤粉代用品中聚苯乙烯的价格最贵。还有人认为用聚苯乙烯后,砂型的附着力增大,砂型易裂。我国曾有人将生产聚丙烯的副产品无规聚丙烯制成乳化液作为煤粉的代用品,虽然铸件表面质量尚好,但浇注时烟气有怪味,无规聚丙烯的货源也不能保证,因而未得到推广应用。
(5) 石墨粉:1991年宫泽信夫教授在清华大学讲学时谈到日本有些工厂应用石墨粉替代煤粉。利用石墨粉受热形成还原气氛起防粘砂作用,已生产出一百余千克的铸件。例如大和制作所的型砂配方为:原砂100%,膨润土8%,土石墨0.3%,含水量3%。石墨粉的耐火度高,在浇注过程中只有型腔表层的石墨粉受热氧化分解,而内层的石墨粉不起反应,所以补加量很少。我国的石墨矿藏丰富,价格低廉。虽然石墨粉并不形成光亮碳,但我国很多铸造工厂喜用石墨粉抖或刷在湿型的型腔表面上,用来防止铸铁件表面粘砂。为了得出石墨粉作为抗粘砂材料的使用条件和应用范围,清华大学进行了系列的研究工作。结果表明,石墨粉的发气量极小,不易产生气孔缺陷。石墨粉有良好的自润滑作用,使型砂的坚实流动性提高,透气性下降,试样顶出阻力减少,改善型砂的起模性能。煤粉和石墨粉分别加入量按6%,配制两种试验型砂,浇注阶梯试块结果看出:石墨粉的抗粘砂能力不如优质煤粉,大约为优质煤粉的1/2。煤粉砂铸件少加清理后即可露出金属表面,呈银灰色。石墨粉砂要轻刷后才露出表面,呈暗灰色。落砂后不补加煤粉和石墨粉,反复多次浇注,到第8轮时煤粉砂的铸件表面已不如石墨粉砂铸件。到第12轮时,煤粉砂铸件表面严重粘砂,而石墨粉砂在整个浇注循环中铸件表面基本保持不变。用钢丝刷轻刷即可清理干净,说明石墨粉的耐用性比煤粉好的多,石墨粉在我国能否推广应用,尚有待进一步实践考验。
(6) 其它:我国还有多种"抗粘砂添加剂"、"光亮剂"、"湿型覆膜剂"在市场上销售。可能是出于商业考虑,都不曾明确说明它们的有效组分是什么,提不出令人信服的改善铸件表面质量的机理,而且也不给出与铸件质量有关的检验指标(如光亮碳形成能力、焦碴特征、灰分、挥发分等)。这些商品的价格都较昂贵,可能是煤粉的5-10倍。其中有的使用效果还难以从一两篇文章得到证实。也有几种在生产中使用一段时间后型砂性能出现严重问题。例如有的型砂流动性越来越差,铸件表面越来越粗糙。还有些铸造工厂使用某种煤粉代用品后,型砂的含泥量和含水量越来越高,铸件废品率也不断增高。因此,建议铸造工厂在选用任何新型煤粉代用品之前,一定先按本文前面介绍的进行一箱四件阶梯试块试验。必须注意的是需将试验用砂的透气性调整一致,控制好型砂的坚实率,使型腔表面的硬度相同,用同样铁水一次浇出四只试块进行比较,才能比较准确地得出一种煤粉代用品的效果好坏如何。总之,对煤粉的代用品的选用一定要慎重。不仅要计算一下经济上是否合算,也要防止铸件质量遭受到灾难性后果。
3.5.2新型煤粉商品
长期以来,人们一直在努力设法取消湿型铸铁件用型砂中的煤粉。但是,直到今天,完全取代煤粉的工作进展仍不够理想。据国外的资料介绍:其原因首先是任何煤粉的代用品价格都比煤粉贵得多。此外,很多铸造工厂换用代用品后,发现一系列新的问题。例如有的代用品在浇注和落砂时发出大量烟气,必须加强通风。有些代用品使膨润土中毒而不再吸水,破坏了膨润土的粘结和可塑性能。有的代用品是液体,运输、贮放、温度控制、定量都增加困难。有些工厂发现砂子从铸件上脱落比用煤粉时难,可锻件更是如此。大多数工厂发现由于去掉了细粉使型砂性能的控制成问题,有的工厂需要加入石英细砂或红砂代替细粉的作用。美国有一可锻铸铁工厂的高压造型线在1976年用聚苯乙烯代替煤粉,50循环后旧砂中的煤粉消耗净,铸件产生夹砂缺陷和表面光洁度变坏。换用聚丙烯和石油沥青比单用聚苯乙烯好些,但仍不如用煤粉。试验完了后又改回使用煤粉,铸件质量才又变好。德国一生产供搪瓷用薄壁大面积铸铁件的铸造工厂在使用煤粉代用品时,也发现经若干次循环后铸件表面光洁度有变坏的情况。因此,国外大多认为煤粉代用品的性能如今还不够稳定,对大铸件尤其有问题。目前距生产出铸造工厂普遍接受的代用品为时尚早。60年代和70年代考虑到环境而趋于否定煤粉,80年代起铸造工厂高压造型的使用日趋广泛,人们又回到了煤粉。当前的趋势是煤粉中掺入其它碳质材料制成"合成煤粉"商品,以及将煤粉、膨润土及其它材料混合制成"复合附加物"商品,在国外合成煤粉和附加物的包装和运输基本上是采用散料罐装车运输,送至铸造车间后,靠气力输送到储料仓中待用,使煤粉材料处于全封闭系统中,工作场地的环境和工人的劳动条件得以保证。只有在用户特殊要求下才采用纸袋包装,以下将分别简单介绍合成煤粉和复合附加物。
⑴合成煤粉(高亮碳煤粉、高效煤粉):从70年代起,欧洲的煤粉供应厂商考虑到天然煤粉的不足,制成"合成煤粉"商品供应铸造工厂使用。所谓"合成煤粉"实际上是煤粉与沥青类掺加物的混合物。典型的配比是煤粉80-60%,掺加物20-40%。过去曾经用煤焦油沥青为掺加物,现已改用特殊的石油沥青。合成煤粉混合有两种成分,从而可以取长补短,得到有益性能的综合发挥,与天然煤粉相比,合成煤粉的挥发分和光亮碳形成能力较高,软化区间加宽,灰分和硫分降低,加入量下降,浇注时烟气减少。合成煤粉的光亮碳形成能力大多在12-20%之间,我国目前也有两家企业生产合成煤粉,称为"高效煤粉"和"高亮碳煤粉"。较理想的合成煤粉应是水洗焦煤和高软化点特制石油沥青材料配合制成,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,并可节省相应的运输和储存费用,使用后铸件表面光洁和易清理,气孔缺陷减少。
⑵复合附加物:在机械化大量生产的铸造工厂中,各造型线的产品基本固定,而且都有自己的砂处理工部。混砂时各种原材料的配比也是相当稳定的。因此,供应厂商有可能将各种附加物(包括煤粉、膨润土、淀粉和其它材料)按比例预先混合在一起运送销售。在铸造工厂中,材料的储放简化,又可防止煤粉自燃。用户在混砂加料时可只加一种加入物,使生产控制更加方便和精确。Novelli介绍欧洲灰铸铁生产用标准复合预混物含有钠基膨润土65%,煤粉35%。根据用户的需要,还可以再含有其它材料,例如α淀粉、普通淀粉、糊精、木粉、沥青粉等。据美国胶体公司介绍,在美国只有中、小型铸造工厂才单独购买煤粉、膨润土、淀粉、木粉等造型材料,混砂时分别逐样加入混砂机中。一些大型铸造工厂绝大多数是定购复合的附加物。以美国胶体公司的复合附加物"Additrol"为例,可以含有优质的钠基膨润土、钙基膨润土、耐火粘土、碳素物、淀粉、硬木粉、胡桃壳粉、褐煤粉等材料。其中木粉、胡桃壳粉和褐煤粉用来提高型砂的流动性。浇注时褐煤粉燃烧能氧化烟煤的分解物,减少膨润土吸收分解物而粘结力下降,节省膨润土加入量。褐煤粉还能减少浇注时的烟气,有利于环境保护。美国胶体公司将每种原材料都给出详细的技术条件供用户核验。我国目前暂时尚无类似的复合附加物商品供应。