一、核心生產(chǎn)設(shè)備

1. 泡沫模樣制備設(shè)備（消失模核心前置環(huán)節(jié)）

• 預(yù)發(fā)機(jī)：將泡沫顆粒（如 EPS）加熱至軟化膨脹，制備均勻的預(yù)發(fā)珠粒（密度控制在 15-25g/L，大型件需更低密度以減少發(fā)氣量）。常用 “蒸汽加熱式預(yù)發(fā)機(jī)”，需精準(zhǔn)控制溫度（90-100℃）和時(shí)間，避免珠粒結(jié)塊或密度不均。
• 成型機(jī)：將預(yù)發(fā)珠粒注入定制的金屬模具（按鑄件尺寸設(shè)計(jì)，含抽真空通道），通過(guò)蒸汽二次加熱使珠粒融合成型，制成與鑄件一致的泡沫模樣。大型件需大型全自動(dòng)成型機(jī)（鎖模力≥500kN，模具尺寸可覆蓋 2-10m 級(jí)鑄件），并配備模溫控制系統(tǒng)（保證模樣表面光滑、無(wú)縮孔）。
• 粘合設(shè)備：大型鑄件常需分塊制作泡沫模樣（如機(jī)床床身、高爐爐殼），需用 “熱熔膠槍” 或 “自動(dòng)粘合機(jī)” 將分塊模樣粘合成整體，粘合劑需選擇低發(fā)氣、高強(qiáng)度的熱熔膠（如 EVA 型），避免澆注時(shí)粘合處開(kāi)裂導(dǎo)致鑄件錯(cuò)邊。
• 切割 / 修整設(shè)備：對(duì)成型后的泡沫模樣進(jìn)行飛邊切割、細(xì)節(jié)修整，大型件需 “數(shù)控泡沫切割機(jī)”（如 CNC 線(xiàn)切割機(jī)或仿形切割機(jī)），精度控制在 ±0.5mm，避免手工切割導(dǎo)致的尺寸偏差。

2. 型砂處理與造型設(shè)備（保證鑄件成型穩(wěn)定性）

• 砂處理系統(tǒng)：
  • 砂再生機(jī)：將澆注后回收的干砂（石英砂或?qū)氈樯埃６?50-100 目）進(jìn)行篩分、冷卻、除雜（去除泡沫殘?jiān)徒饘傩迹?，再生砂回用率?ge;95%（降低成本）。大型線(xiàn)需 “多級(jí)再生系統(tǒng)”（振動(dòng)篩分→磁選除鐵→風(fēng)冷 / 水冷→除塵），控制再生砂溫度≤40℃（避免泡沫模樣提前軟化）。
  • 砂儲(chǔ)存與輸送設(shè)備：用 “斗式提升機(jī)” 或 “皮帶輸送機(jī)” 將再生砂輸送至砂箱上方，配備 “砂位傳感器”，保證砂箱內(nèi)砂量充足；大型砂箱（容積≥10m³）需配套 “砂流調(diào)節(jié)閥”，控制干砂下落速度，避免砂粒沖擊泡沫模樣導(dǎo)致變形。
• 造型砂箱：定制的大型金屬砂箱（材質(zhì)為 Q235 鋼，壁厚≥16mm，防止負(fù)壓下變形），尺寸需覆蓋鑄件（如長(zhǎng) 6m× 寬 3m× 高 2m），箱壁和底部需均勻開(kāi)設(shè) “抽真空孔”（孔徑 8-12mm，間距 200-300mm），連接負(fù)壓系統(tǒng)。
• 振動(dòng)緊實(shí)設(shè)備：砂箱內(nèi)填入干砂后，通過(guò) “振動(dòng)臺(tái)”（振幅 5-10mm，頻率 20-30Hz）進(jìn)行振動(dòng)緊實(shí)，使干砂填充泡沫模樣的所有縫隙，緊實(shí)度控制在 1.5-1.6g/cm³（過(guò)松易導(dǎo)致鑄件粘砂，過(guò)緊易壓潰泡沫模樣）。大型砂箱需 “多自由度振動(dòng)臺(tái)”（可實(shí)現(xiàn)上下 + 左右振動(dòng)），避免局部砂粒不緊實(shí)。
• 負(fù)壓系統(tǒng)：由 “真空泵”（真空度≥-0.08MPa，抽氣量≥100m³/h，大型件需多臺(tái)并聯(lián)）、真空罐和管道組成，造型后至澆注完成全程保持負(fù)壓，將泡沫燃燒產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，避免鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。

3. 灰鐵熔煉設(shè)備（保證鐵水成分與溫度）

• 中頻感應(yīng)電爐：主流選擇，容量通常為 10-50t（適配大型件單爐澆注需求），通過(guò)電磁感應(yīng)加熱鐵料（生鐵、廢鋼、回爐料），升溫速度快（可達(dá) 100℃/min），溫度控制精準(zhǔn)（出鐵溫度 1450-1520℃，大型件需更高溫度以補(bǔ)償澆注過(guò)程中的溫降）。需配套 “爐前成分分析儀”（如直讀光譜儀），實(shí)時(shí)檢測(cè) C、Si、Mn、S、P 含量，避免成分超標(biāo)導(dǎo)致鑄件脆化或流動(dòng)性不足。
• 熱風(fēng)沖天爐（輔助或替代方案）：若生產(chǎn)規(guī)模大、鐵料以生鐵為主，可使用 “3-10t/h 熱風(fēng)沖天爐”，成本低于電爐，但需控制焦炭質(zhì)量（固定碳≥85%）和熱風(fēng)溫度（≥800℃），避免鐵水含硫量過(guò)高（S≤0.12%）。

4. 澆注與輔助設(shè)備（控制鐵水充型過(guò)程）

• 澆注包：容量 5-50t 的 “底注式澆注包”（避免鐵水沖擊泡沫模樣），內(nèi)襯為高鋁質(zhì)耐火材料（耐溫≥1600℃），配備 “傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)”（電動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)），控制澆注速度（大型件通常為 5-10kg/s），避免速度過(guò)快導(dǎo)致泡沫分解氣體無(wú)法排出，或過(guò)慢導(dǎo)致鐵水降溫凝固。
• 澆注軌道 / 行車(chē)：大型澆注包需通過(guò) “橋式起重機(jī)”（起重量≥50t）或 “澆注軌道車(chē)” 移動(dòng)，保證澆注包對(duì)準(zhǔn)砂箱澆口，偏差控制在 ±10mm，避免鐵水灑出或澆口偏移。
• 澆口杯與澆注系統(tǒng)：雖非設(shè)備，但屬于澆注關(guān)鍵輔件 —— 大型件需設(shè)計(jì) “開(kāi)放式澆口杯”（容積≥鐵水總量的 1/10）和 “底注式澆注系統(tǒng)”（橫澆道、內(nèi)澆道尺寸放大，保證鐵水平穩(wěn)充型），澆口材質(zhì)為耐火磚或一次性陶瓷澆口，避免澆口燒損導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入鑄件。

5. 后處理與檢測(cè)設(shè)備（保證鑄件質(zhì)量達(dá)標(biāo)）

• 落砂設(shè)備：澆注冷卻后（大型件需自然冷卻 24-72h，避免溫差過(guò)大開(kāi)裂），用 “振動(dòng)落砂機(jī)” 或 “液壓翻箱機(jī)” 將砂箱翻轉(zhuǎn)，使干砂與鑄件分離，干砂回收至砂處理系統(tǒng)。
• 清理設(shè)備：
  • 拋丸清理機(jī)：用 “大型臺(tái)車(chē)式拋丸機(jī)”（拋丸量≥200kg/min）去除鑄件表面的殘留干砂和氧化皮，保證表面粗糙度 Ra≤12.5μm。
  • 氣割 / 打磨設(shè)備：用 “半自動(dòng)氣割機(jī)” 切除澆冒口（大型件冒口尺寸大，需預(yù)熱后切割），用 “大型角磨機(jī)” 或 “機(jī)器人打磨系統(tǒng)” 修整飛邊、毛刺。
• 檢測(cè)設(shè)備：
  • 外觀檢測(cè)：用 “內(nèi)窺鏡” 或 “高清相機(jī)” 檢查鑄件表面是否有氣孔、粘砂、裂紋（大型件需重點(diǎn)檢查轉(zhuǎn)角和壁厚不均處）。
  • 內(nèi)部檢測(cè)：用 “超聲波探傷儀”（探頭頻率 2-5MHz）檢測(cè)鑄件內(nèi)部是否有縮孔、疏松（如機(jī)床床身的導(dǎo)軌面、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的水套部位），重要件需進(jìn)行 “X 射線(xiàn)探傷”（針對(duì)壁厚≥50mm 的區(qū)域）。
  • 力學(xué)性能檢測(cè)：取樣檢測(cè)灰鐵的抗拉強(qiáng)度（HT250≥250MPa，HT350≥350MPa）、硬度（HB180-240），需符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 GB/T 9439）。

二、關(guān)鍵工藝控制要點(diǎn)（設(shè)備之外的核心技術(shù)）

1. 泡沫模樣工藝：低發(fā)氣、高強(qiáng)度

• 材料選擇：優(yōu)先使用 STMMA 共聚料（發(fā)氣量比 EPS 低 30%，高溫強(qiáng)度高），避免澆注時(shí)泡沫劇烈分解產(chǎn)生大量氣體導(dǎo)致氣孔。
• 模樣干燥：成型后的泡沫模樣需在 “干燥房”（溫度 25-35℃，濕度≤60%）放置 24-48h，去除內(nèi)部水分（水分會(huì)增加發(fā)氣量），大型件需分層放置，避免自重導(dǎo)致變形。

2. 干砂造型工藝：負(fù)壓穩(wěn)定、緊實(shí)均勻

• 砂粒選擇：選用圓形或近圓形的石英砂（角形砂流動(dòng)性差，易導(dǎo)致局部不緊實(shí)），含泥量≤0.5%（避免堵塞真空孔）。
• 負(fù)壓控制：造型時(shí)真空度≥-0.08MPa，澆注過(guò)程中需保持真空度穩(wěn)定（波動(dòng)≤±0.005MPa），若真空度驟降，需立即停止?jié)沧?，排查是否有砂箱漏氣或泡沫模樣破裂?

3. 熔煉與澆注工藝：鐵水適配、穩(wěn)流充型

• 鐵水成分：控制碳當(dāng)量 CE=3.8-4.0%（保證鐵水流動(dòng)性，避免大型件冷隔），Mn 含量 0.6-1.0%（提高強(qiáng)度），S 含量≤0.10%（避免生成 FeS 導(dǎo)致熱裂）。
• 澆注溫度：比傳統(tǒng)砂型鑄造高 30-50℃（因干砂散熱快），通常為 1480-1520℃，澆注時(shí)間需匹配鑄件體積（如 10t 鑄件澆注時(shí)間≥5min），避免局部鐵水降溫過(guò)快。
• 充型方式：采用 “底注式充型”（鐵水從鑄件底部緩慢上升），避免 “頂注式” 導(dǎo)致的泡沫沖擊和氣體卷入，內(nèi)澆道截面積需放大（比傳統(tǒng)砂型大 20-30%），減少充型阻力。

4. 冷卻與后處理工藝：防裂、去應(yīng)力

• 冷卻控制：大型件澆注后需在砂箱內(nèi)保溫冷卻（保溫時(shí)間≥24h），隨砂箱緩慢降溫至 400℃以下再落砂，避免鑄件因內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生裂紋。
• 去應(yīng)力處理：重要鑄件（如機(jī)床床身、軋機(jī)機(jī)架）需進(jìn)行 “人工時(shí)效處理”（加熱至 550-600℃，保溫 4-8h，隨爐冷卻），消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，避免后續(xù)加工或使用中變形。

三、行業(yè)適配場(chǎng)景

上述設(shè)備和工藝主要適配大型灰鐵鑄件（重量≥1t，尺寸≥1m），如機(jī)床床身、工程機(jī)械底盤(pán)、冶金設(shè)備機(jī)架、大型泵體等，需根據(jù)鑄件具體尺寸（如 10m 級(jí)高爐爐殼）調(diào)整設(shè)備規(guī)格（如更大的成型機(jī)、砂箱、熔煉爐），并強(qiáng)化工藝過(guò)程中的自動(dòng)化監(jiān)控（如用 PLC 系統(tǒng)控制真空度、澆注溫度），減少人為誤差。

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