泡沫陶瓷过滤板上浆机的研究

2019-09-05 版权声明 举报文章

摘 要:本文简单介绍了泡沫陶瓷过滤板上浆机的上浆原理,研发出一种多辊(5辊及以上)对辊上浆的方式。通过对比手工上浆、普通上浆和5辊上浆三种上浆方式对工作效率、坯体及制品性能的影响,得到采用多辊(5辊及以上)对辊上浆的方式,可明显提高上浆工序的效率、改善干燥后坯体质量及产品性能。

关键词:泡沫陶瓷;多辊;上浆机

1 前 言

随着有色金属铸造行业的飞速发展,泡沫陶瓷过滤板(器)得到越来越广泛的应用。据2010年的统计数据,铝制品铸造有约8000万吨的产量,铸造时使用的过滤板(器)80%来自国内产品,按1m3泡沫陶瓷过滤板(器)过滤1500t铝水,那么2010年铝行业对氧化铝泡沫陶瓷过滤板(器)的需求量约为4.3万m3,这个数字确实令人振奋。

随着国内工业的持续发展,2011年对泡沫陶瓷过滤板的需求还将进一步增加。但对于泡沫陶瓷生产厂家而言,改进泡沫陶瓷生产工艺、改善产品性能,成为企业争夺市场的关键。上浆是泡沫陶瓷生产过程中的一道重要工艺,上浆程度的好坏直接影响着陶瓷过滤器产品外观、通孔率及强度等性能。所谓上浆,是指将泡沫陶瓷前驱体(聚氨酯网状多孔海绵)浸渍于配好的浆料中,通过手工或机械设备将浆料均匀地附着在多孔海绵的网络上。同时,通过控制上浆后的重量来保证产品的通孔率和强度。

传统的上浆方法是把多孔海绵浸渍在配好的浆料中,通过操作人员不断地揉捏,使浆料依附在海绵的经络上;然后用木辊棒在其表面来回滚动,直到浆料均匀分布在海绵经络上。此方法的缺点是劳动强度高、效率低且浆料分布不均匀。目前厂家采用较多的是机械上浆法,但大多上浆机为三辊上浆,此上浆机在操作过程中的缺陷是过机次数较多、大件产品过机困难、过机后的重量不易控制等。本研究的目的在于提供一种能够较好地解决此类问题的设备。

2 泡沫陶瓷上浆工序

泡沫陶瓷的上浆特点在于其载体为多孔网状聚氨酯海绵,网孔呈三维立体状,如图1所示。上浆目的是将配制好的浆料均匀地挂在海绵网孔的经络上,如图2所示。

海绵载体会在后期的烧成工序中挥发,而海绵经络上的浆料则被高温烧结成瓷。因此,上浆的好坏直接影响着产品的使用性能,也是保证产品强度和通孔率的前提。

3 上浆设备的结构和工作原理

泡沫陶瓷上浆机是参考食品类加工机械改造而制成的,没有特定的行业标准或规范。因此,生产泡沫陶瓷过滤板的厂家所使用的上浆机一般都自制或委外订制,所以都不完全一样,但是大体相仿。

3.1上浆设备组成

通过对已有泡沫陶瓷上浆机的研究,并在此基础上做进一步的改造,发明了图3所示的5辊对辊上浆机,其机构组成见图3。

3.2上浆设备的工作原理

由齿轮减速电动机带动下辊筒(主动辊),下辊筒通过齿轮带动上辊筒(从动辊)实现对辊,将浸渍挂浆海绵从上、下辊筒中间进入,完成挤压上浆工序。

由于泡沫陶瓷过滤板规格较多,长宽及厚度要求的不同,上浆量要求也不一样,转速的快慢直接影响着上浆后坯体的性能,需根据海绵网孔及尺寸大小的不同,通过变频器来调节选择合适的辊筒转速。还可通过间距调节螺栓来调节上、下辊筒间距,从而调节挤压程度,控制上浆量,使上浆均匀,提高产品通孔率、强度、密度等。

由于氧化铝泡沫陶瓷和碳化硅泡沫陶瓷等浆料都呈酸性,要求上浆机的耐酸腐蚀性良好,若机身(尤其是辊筒)被腐蚀而生锈,锈迹便会带入浆料中而造成后期的产品出现锈斑,所以在设计制作时,要求对上、下辊筒进行表面镀铬处理,浆料储放箱采用不锈钢材质。

4 多辊对辊泡沫陶瓷上浆机的优缺点

4.1优点

相比于传统的手工挫揉工艺和原有的普通上浆设备,本文所改造的5辊泡沫陶瓷上浆机具有较为显著的优点:它不仅提高了生产效率,拓宽了上浆机的适用范围,生产出来的泡沫陶瓷产品也具有很好的一致性。并且产品的通孔率、强度及密度等性能都有很大改善。

生产同种规格的过滤板,采用手工上浆、普通上浆和五辊上浆三种方式,对应的工作效率、干燥后坯体质量及最终的产品性能的比较见表1。

4.2缺点

虽然现有泡沫陶瓷上浆机具有上述诸多的优点,但是其明显的缺点是横向辊间距固定,使尺寸小于200mm的过滤板无法达到均匀上浆的效果,因此建议在生产小规格过滤板时,在下辊筒安装防滑传送带,避免上浆效果不佳的问题,但操作方法比较烦琐,有待进一步提高。(下转第49页)

5 结 论

在泡沫陶瓷上浆过程中,上浆机起着极为重要的作用,新研发改造的5辊对辊上浆机在同等条件下,其工作效率为3.5 h/m3产品,干燥后坯体强度为0.4 MPa,产品通孔率为87%,产品密度为0.45 g/cm3,产品抗折强度为0.7 MPa,较好地满足了提高生产效率、改善上浆质量及产品性能的目的。今后,随着泡沫陶瓷过滤板生产工艺的不断成熟,上浆机也将实现智能机械化和自动化。

参考文献

[1] 李小龙.多孔陶瓷材料[J].中国陶瓷,2000,36(4) :36-39.

[2] 王霞.铸造用泡沫陶瓷过滤器生产工艺的研究[J].佛山陶,2008(12).

[3] 王少怀.机械设计师手册[M].北京:机械工业出版社,1989.

[4] 胡家秀.简明机械零件设计实用手册[M].北京:机械工业出版社,1999.

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