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第五章落砂和清理设备概况落砂机是用于分离砂箱、型砂与铸件的设备。根据铸造车间的类型、铸件结构、型砂种类及生产方式的不同，落砂机的结构形式多种多样。目前所用的落砂机多是振动落砂机，利用振动进行能量转换以破坏砂型。也有少数利用其他能量转换形式，如靠动势能转换的滚筒落砂机。落砂机的分类方法很多，按工作原理及结构形式可分成图5—1所示的各种类型。我国落砂机的生产经历了由少品种到多品种的过程。50年代初，大部分工厂用手工开箱，少数大型工厂采用机械式振动落砂机，造型生产线上常采用偏心机械振功落砂机及滚筒落砂机。60年代广泛采用惯性振动及冲击式惯性振动落砂机。70年代初出现了电磁振动落砂机及双轴强迫联系的大型惯性振动落砂机及无强迫联系的双轴惯性振动输送落砂机。70年代国内开始用振动电机驱动落砂机，80年代逐步开始采用无强迫联系的双轴及双振动电机驱动的惯性振动落砂机，大大减化了结构，减少了加工及维修工作量。与此同时也发展了箱式机械激振器的大型惯性振动落砂机，解决了大型落砂机加工及轴承润滑困难等问题。目前国内生产的落砂机品种繁多，而大多数为非定型产品，有的是设计单位或生产厂自定型号，有的虽是符合国家定型要求，但尚未办理正式型号申请。还有一大部分是非标准产品，目前国家定型产品品种不多。落砂清理内容：包括打箱、铸件与型砂（包括砂芯）分离、去掉浇冒口、粘砂层、飞边、毛刺、氧化皮等。落砂清理劳动强度高，工作环境恶劣、生产率低。改变落后面貌，实现自动化势在必行。§5~1落砂设备一、落砂机1．驱动方式的比较与选用机械振动落砂机多以电机驱动激振器(偏心轴或偏心块)实现落砂机的振动。另外还有以电磁力驱动的电磁振动落砂机。目前落砂机的发展多是以驱动方式的改进为主导进行的，因此落砂机的驱动方式多种多样，2．单轴机与双轴机的比较,双轴落砂机的特点。(1)优点1)落砂机重心易落在两轴中间，振动平稳，没有附加扭振动，砂箱在偏移栅床中心位置时对落砂影响没有单轴机大。2)只有上下振动，没有水平摇晃，振动弹簧不受扭力矩。组合成落砂机组使用时两机之间间隙较小，不易因掉砂子及杂物卡住弹簧而影响振动。因此便于组合使用。3)可实现大的激振力。对大型共振落砂机尤其适用。4)可用小轴承代替价格昂贵的大型轴承。根据理论计算用同样的轴承，寿命比单轴机可提高10倍。(2)缺点1)双轴机多一根轴，加工困难，成本比单轴机高。2)两根轴若是强迫联系的，要用齿轮传动，加工制造麻烦，润滑密封困难，结构复杂。若是无强迫联系的，要用两台电机，增加调整、安装、维护的困难，提高成本。双轴多用于大台面、大激振力落砂机及大型惯性振动输送落砂机上。3．栅床的结构比较与选用振动落砂机的栅床〔即机体〕有两种结构：焊接结构及铸钢结构。3、落砂机选样的原则：(1)生产量及生产率(2)铸型尺寸及重量大小(3)生产类型1)铸件类型一般铸钢件铸型难落砂。铸铁及有色铸件易落砂且易振坏铸件，不宜选用大振幅落砂机。铸钢件刚浇完的铸型好落砂，铸铁件一般浇注后放的时间长好落砂。2)砂箱结构一般箱带高而密比低而稀的难落砂。格子形比条形箱带难落，大砂箱比小砂箱好落，无箱更好落砂。3)型砂种类干模砂、水玻璃砂等高强度型砂比粘土砂等低强度砂型难落砂。4)车间工作制平行作业，连续作业，两班作业，三班作业等都与落砂机的生产率及落砂机布置有关。4、生产线上落砂机适合生产线上的落砂机有偏心振动落砂机，惯性振动落砂机、滚筒落砂机、惯性振动输送落砂机及惯性横振动落砂机等。从目前发展趋势看多采用惯性振动输送落砂机，尤其用振动电机驱动的惯性振动输送落砂机有一系列的优点，得到了广泛的运用。(一)．偏心振动落砂机将砂箱放在落砂栅上，落砂栅进行周期性振动，将砂箱和铸型抛起后自由下落，再抛起，再落下，落下时与栅床碰撞，使砂型破坏，铸件及型砂从箱中脱出，达到落砂的目的。L113偏心振动落砂机结构：见图5~·2，在具有偏心的主轴（3）上安装两对轴承。里边一对（7）使主轴与落砂框架相连接。外侧的一对（8）将主轴支承在机座（1）上。原理：当电机往三角皮带9带动偏心主轴旋转时，迫使落砂框架作周期性振动，于是铸型不断被抛起并靠自重落下，与落砂栅相碰撞，将型砂振散而使铸件与砂子分离。砂子从栅格落下，落到传送带上，并被运往砂处理系统。铸件则被运往清理工部，待冷却后进行除芯及表面处理。减震弹簧（或橡胶块）可防止落砂框架出现颠簸现象，保证落砂机平衡工作，减缓对基础的冲击载荷。特点：偏心振动落砂机的振幅由偏心轴的偏心距决定。因此振幅恒定。不受载荷影响。不随载荷而变。栅床与铸型的撞击能量基本上是不变的。能在一定范围内适应不同大小铸型的落砂。图5-+2L113偏心振动落砂机例1.系列振动输送落砂机L25结构特点及使用范围：本机适用于机械化、半自动化和手工造型的型砂强度中等的中小、中大铸型的落砂，使砂型、铸件及砂箱分离，尤其适用于无箱铸型落砂和中大件树脂自硬砂有箱落砂。本机及落砂与砂子输送为一体，省去了落砂机下方占空间很大的砂斗，从而减少了地坑深度，具有结构简单合理，维修操作方便，对基础振动小，基础造价低等特点，是目前较理想的旧砂处理装置。2系列振动输送落砂机L25结构特点及使用范围：本机适用于机械化、半自动化和手工造型的型砂强度中等的中小、中大铸型的落砂，使砂型、铸件及砂箱分离，尤其用于无箱铸型落砂和中大件树脂自硬砂有箱落砂。本机及落砂与砂子输送为一体，省去了落砂机下方占空间很大的砂斗，从而减少了地坑深度，具有结构简单合理，维修操作方便，对基础振动小，基础造价低等特点，是目前较理想的旧砂处理装置。3L12系列振动落砂机（二）惯性振动落砂机结构：见图5~3。落砂栅床（2）被弹簧（4）支承在机床（5）上。落砂栅床上装有带偏重块的主轴3。当主轴旋转时，偏重块会产生离心力（激振力）使落砂栅床振动。并与砂箱碰撞面进行落砂。原理：当驱动装置带动主轴旋转时，偏重块产生惯性力，使落砂框架周期性震动，将铸型连续地抛起，落下。铸型下落与栅床撞击，而将型砂震散，完成落砂。特点：惯性振动落砂机的全部参振重量都支承在弹簧上，弹簧有良好的减缓作用，工作中产生的不平衡惯性力和撞击力有很大一部分被弹簧所吸收。只有一小部分传给基础。这不仅使主轴及轴承使用寿命延长，也降低了对基础的要求，这对大型铸型的落砂，优点明显。惯性振动落砂机的振动是由离心力（激振力）引起的。若工作振幅不是恒定的。随着载荷大小变化面变化。载荷小，振幅大；载荷大，振幅小。振幅减小，使落砂效果不好。当载荷大到一定程度时，激振力无法将铸型抛起，从而不能进行落砂。因而，这种落砂机适于批量大、品种单一的铸造成车间。n实例1：系列惯性振动落砂机L12结构特点及使用范围：•本机适用于手工造型、半自动化和机械化造型的大型铸型落砂，铸型和箱体、型砂和铸体分离。分离后的砂团进一步破碎，穿过格栅孔落到皮带上或振动输送机里运走；铸件和砂箱等物，用起吊设备或人工吊离清除，完成一个铸型落砂过程。•本机主要由框体和底座两部分组成，全部采用焊接结构，为双质体落砂机。结构简单，性能可靠，振击力可调，有效负荷可大可小，可单机使用，可布线使用；启动方便，停机迅速平稳，振动电机过载保护自动进行，具有高效节能、噪音低的特点，是使用范围较广的通用落砂设备。实例2：单质体固定式惯性振动落砂机主要用于铸造车间手工造型和机械化造型浇注后铸型的落砂.使砂箱与型砂分离、铸件与型砂分离。砂圈破碎通过栅格落至回砂皮带。该产品全部采用焊接结构，整体退火，性能可靠，安装方便，维修量小，落砂效果好。停车平稳，噪声低。并可在L128型落砂机基础上安装使用。实例3：输送式惯性振动落砂机主要适用于铸造车间半自动化和机械化造型线上大、中、小型铸型的落砂。铸型在栅格上使型砂与铸件分离，该产品性能可靠、结构简单、安装方便、维修量小、落砂效果好、停车平稳、噪声低等特点。产品出厂时均配套电气控制箱。实例4：双质体固定式惯性振动落砂机主要适用于铸造车间半自动化和机械化造型线上大、中、小型铸型的落砂。铸型在栅格上使型砂与铸件分离，该产品性能可靠、结构简单、安装方便、维修量小、落砂效果好、停车平稳、噪声低等特点。产品出厂时均配套电气控制箱。二、落砂滚筒结构：落砂滚筒（图5~8）是连续作业设备。滚筒由齿轮，齿圈带动，在四个托轮上以15转/分的转速转动。滚筒是双层的，内壁以圆钢焊成笼状，笼内有四根均布的角钢。原理：铸型从左端推入后，铸件在笼内跟着转动，当转到一定高度后，靠自重落下，靠撞击力和摩擦力使型砂与铸件分离。滚筒从入口到出口，直径是逐渐扩大的（呈3~5度角），所以铸件一边滚动，一边向出口处移动。角度大小可控制铸件落砂时间。铸件从滚筒出来后，或落到铸件箱中或经溜槽溜到鳞板输送机上。落下的砂子经滚筒的缝隙漏到外层内壁上。内壁上有螺旋叶片四条（呈30度角）。当滚筒旋转时，砂子沿叶片向出口处流动，旧砂落入砂处理系统中。在出口处有通风除尘设备。适于无箱射压造型生产线。缺点是薄壁件容易挫坏。实例：冷却落砂滚筒落砂设备结构特点及使用范围：设备由筒体、落砂筒体、底座、支座、大小齿轮、电机、减速器、滚轮等组成。滚筒有电机通过皮带轮，带动减速器，经大小齿轮将转矩传递给滚筒，在落砂的前部装有螺旋叶片，在落砂段装有除尘罩。在高生产率的无箱造型生产线上，本机可用于铸型冷却落砂工作。本机可单动，也可通过设在控制台上的按钮进行联动。湿法清砂设备可以消除粉尘，噪声，大大改良劳动条件，降低工人的劳动量。湿法清砂与旧砂再生结合，可节省新砂60—70%的旧砂可再生使用。芯骨不破碎可以重复使用。缺点：装置庞大，投资多，耗水量大，需要进行污水处理。§5~2湿法清砂设备用高压水击掉铸件表面残留的型砂，芯砂。见图5—10水力清砂设备包括：清水池、高压水泵稳压缸、水枪清砂室、工作转台、砂浆池几部分。一、水力清砂设备（一）、高压水泵在水力清砂过程中，对粘砂层的切割，破碎并使其剥落的作用主要取决于水的压力。升高水的压力，则可提高切割破碎作用。但泵压过高，投资越大。所以合理选用压力是很重要的。铸铁件压力一般为10~16MPa。铸钢件压力一般为20MPa.。冲刷作用主要决定于水的流量。流量一般选6~12立方米每小时。1普通型2全防护型该泵的特点：1.泵的结构简单、维护保养容易、部件寿命长。2.动力使用调速电机，只要旋转控制盘上的旋钮就可以很容易地改变泵的排量，因此适合于多种工法。3.低噪音，适合城市土木施工。4.各种按钮、指示表集中设置，因此操作方便。5.全防护形式，可保护设备免受泥水浇灌，使用安全、外形美观、搬运方便。（二）水枪装置：水枪是完成清砂功能的重要部件。为了喷到铸件的不同部位。水枪应该能上、下、左、右摆动。并能前后自由伸缩——以调整喷嘴与铸件之间的距离。常将水枪安装在一个操作装置上，操作装置可以平行和升降。以适应不同铸件的清理需要。载运铸件的台车应该是回转的，可移动的。有利于大型铸件的清理。常用喷嘴见图5~12。A）为普通形式喷嘴。B）为内腔清砂用喷嘴。水力清砂机水力清砂机二、水爆清砂设备水爆清砂设备是我国1965年发明的，当时叫“65清砂”。在国内铸钢车间已普遍应用。它与水力清砂优点是：生产率高。不需要高压泵。节省动力能源，耗水较小。但工艺较难掌握，脆性铸件易产生裂纹，应用范围受限制，多用于铸钢件，特别是塑性好的低碳钢铸件。水爆时有爆炸声，振动剧烈。水爆池、桥式起重机要有良好的减振设施。（一）水爆清砂工作原理原理：将浇注后冷却到一定温度的铸件（ZG一般为400~650摄氏度）铸型打开，取出铸件（带有砂芯和部分型砂），迅速浸入水中。水立即渗入砂芯，砂型受热气化、膨胀、升压，当压力达到一定程度时，便产生爆炸。使砂芯、型砂与铸件分离。(二).形成条件：迅速大量进水是形成水爆的一个基本条件。水通过芯头排气孔、裂缝等处理入砂芯、型砂内部，沿砂粒间隙向里边渗透。迅速气化是水爆的第二个基本条件。铸件入水温度很重要。入水温度低，产生蒸汽少，不足以形成爆炸所需的压力，不能实现水爆。铸件下水