混砂機用雙固化劑系統(tǒng)的研發(fā)

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

混砂機用雙固化劑系統(tǒng)的研發(fā)

李培亮

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

造型過程的砂溫是影響型砂可操作時間（固化速度）的重要因素，為達(dá)到合格的可操作時間，不同砂溫下混砂機所用的固化劑種類不同。在氣溫變化明顯的地區(qū)，鑄造廠會根據(jù)季節(jié)變化使用多達(dá)數(shù)十種固化劑，極易造成現(xiàn)場管理混亂及質(zhì)量的波動。通過研發(fā)一種混砂機雙固化劑液料系統(tǒng)，自動根據(jù)砂溫對兩種酸值固化劑進行調(diào)節(jié)，達(dá)到合格的可操作時間，從而避免因溫度波動造成型砂質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況。

型砂；可操作時間；雙固化劑系統(tǒng)

傳統(tǒng)的混砂機造型時使用一種酸值固化劑液料，來混合樹脂進行固化反應(yīng)。由于砂溫和環(huán)境溫度變化的不確定性，導(dǎo)致型砂的可操作時間無法控制，只能通過一年四季更換不同酸值的固化劑來模糊控制，這就導(dǎo)致工廠在不同季節(jié)不同溫度下頻繁變換固化劑。以作者公司為例，工廠使用的固化劑多達(dá)數(shù)十種，在不同的環(huán)境溫度和砂溫下，操作工依據(jù)經(jīng)驗選擇不同固化劑種類。這種依靠人為主觀控制的方法，極難準(zhǔn)確控制可操作時間。同時依據(jù)造型產(chǎn)品種類、大小、復(fù)雜程度不同，所需要的操作時間也不相同，給現(xiàn)場的操作、質(zhì)量控制帶來了極大困擾。另外固化劑的加入量由人工設(shè)定好后，使用開環(huán)控制液料的加入，液料加入反饋信息相對滯后，導(dǎo)致無法確定實際加入量與設(shè)定值之間的偏差，且沒有糾正偏差的系統(tǒng)。由于這些問題，導(dǎo)致了型砂強度、可操作時間等參數(shù)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響造型的型砂質(zhì)量，而型砂質(zhì)量的好壞則直接決定鑄件生產(chǎn)的合格與否。

1 研發(fā)思路

型砂可操作時間的影響因素較多，有固化劑酸值、加入量、型砂溫度、環(huán)境溫度及模具種類等，其中主要影響因素有固化劑酸值和型砂溫度，且兩者與可操作時間呈函數(shù)比例關(guān)系，在不同溫度下改變對應(yīng)的酸值即可滿足可操作時間的需求。因此，只需調(diào)節(jié)加入的兩種高酸值、低酸值的固化劑配比，便可得到對應(yīng)溫度下所需酸值的固化劑，從而滿足該溫度下的可操作時間。依據(jù)固化劑酸值和型砂溫度與可操作時間之間的函數(shù)關(guān)系，可以判定在某一溫度下，如何調(diào)節(jié)固化劑酸值，來達(dá)到需要的可操作時間。

按照上述思路，該系統(tǒng)功能應(yīng)能夠自動檢測砂溫，并根據(jù)砂溫變化，按照所設(shè)定的可操作時間，自動調(diào)整兩種酸值固化劑的加入比例，從而配合出合適酸值的固化劑。同時系統(tǒng)可檢測當(dāng)前的兩種固化劑的實際加入量，出現(xiàn)偏差能及時反饋并糾正。

可操作時間因鑄件產(chǎn)品種類、大小、復(fù)雜程度而不同，一般將可操作時間控制在2 m in～10 m in.

2 技術(shù)實施過程

2.1 硬件配置

該雙固化劑系統(tǒng)分為液料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

液料系統(tǒng)包括高、低酸值兩種固化劑的加入及檢測模塊，檢測模塊通過接收反饋信息實時調(diào)整兩種固化劑的加入比例。固化劑的加入量采用兩臺高精度泵調(diào)節(jié)控制，且在高精度泵上配套有高端流量計，通過此流量計對固化劑的加入量實時監(jiān)測與計量。傳統(tǒng)混砂機液料系統(tǒng)為單固化劑系統(tǒng)，且固化劑的加入量由樹脂加入量系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)為開環(huán)控制，無法實現(xiàn)實時調(diào)整，無法糾正偏差。雙固化劑控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)固化劑與樹脂加入量單獨控制及兩種固化劑加入量單獨控制，且設(shè)有流量采集反饋回路，可以實現(xiàn)信息的反饋，從而達(dá)到實時調(diào)整兩種固化劑加入量目的。圖1所示為雙固化劑控制系統(tǒng)電氣原理圖。

控制系統(tǒng)使用P L C做為核心控制部分，實施信息采集、分析運算、控制執(zhí)行、反饋調(diào)節(jié)等內(nèi)容。

2.2 控制原理

控制系統(tǒng)的原理為：第一步，將采集的實時砂溫自動輸入到預(yù)設(shè)好的可操作時間函數(shù)z=f（x）g（y）中，計算出兩種固化劑的加入量給定值；第二步，驅(qū)動變頻器控制液料泵按照固化劑給定值加入相應(yīng)的固化劑；第三步，將高端流量計監(jiān)測的固化劑實際加入量反饋至比較器，采用P I D算法比較給定值與實測值，從而實現(xiàn)固化劑加入量的動態(tài)控制。圖2所示為控制系統(tǒng)原理圖。

控制系統(tǒng)工作原理中的可操作時間函數(shù)為方程（1）：

其中:x為砂溫，y為固化劑加入量，z為可操作時間。

控制系統(tǒng)使用的P I D閉環(huán)控制，其傳遞函數(shù)為方程（2）：

其中：Kp為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。

圖1 雙固化劑控制系統(tǒng)電氣原理圖

3 結(jié)論

本文研制的混砂機雙固化劑系統(tǒng)為全自動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)自動采集、檢測、分析、對比、反饋、控制、預(yù)警等全過程，不需要人工干預(yù)。所述混砂機雙固化劑系統(tǒng)已連續(xù)使用半年，設(shè)備運行可靠、型砂質(zhì)量穩(wěn)定，且所生產(chǎn)的型砂質(zhì)量符合率由85%上升至95%，超過了工藝要求的90%.另一方面，所述混砂機雙固化劑系統(tǒng)實現(xiàn)了隨砂溫和環(huán)境溫度變化而實時調(diào)整固化劑加入量的功能，從而確保了可操作時間的基本一致，保證了制芯、造型工序的質(zhì)量。

Development of Double Curing Agent System in Sand Mixer

LI Pei-liang
（Kocel Machinery Company Limited，Yinchuan Ningxia 750021，China）

During the molding process sand temperature is an important factor influencing the sand operating time or curing speed.To ensure the qualified operation time，the different curing agent is used at different sand temperature.In regions where the temperature changes obviously，tens of curing agents may be used in foundry according to the seasonal change，which easily causes the field management confusion and the quality fluctuation.A double curing agent liquid feeding system was developed to automatically regulate two acid curing agents to obtain qualified operation time according to the sand temperature，thus avoiding unstable sand quality caused by temperature fluctuation.

molding sand，operation time，double curing agent system

TG231.2

A

1674-6694（2016）06-0006-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.002

2016-08-10

李培亮（1973-），男，漢族，寧夏銀川人，本科，電氣工程師，現(xiàn)主要從事企業(yè)管理、項目研發(fā)等工作。