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第 3 卷
2015 年
3 月刊
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第 3 卷- 2015 年 3 月刊
砂房及其自动化演变



配备介质回收系统的基本砂房


全自动介质回收


手动“扫入”弹丸介质


配备介质大小分类振动分级器的回收系统


配备机器人操纵喷嘴的砂房

  喷砂清理是一项以操作员在户外操作喷嘴并使用砂子作为磨料清理目标发展而来的工艺,之后出现了砂房和可回收磨料的概念,并逐渐朝着全自动、半自动回收的方向发展,从那时起,该行业及其用户在设备、应用多样性和工艺可重复性方面经历了漫长的岁月,航空航天业内的CNC喷丸强化设备、医疗植入体的喷丸强化以及喷砂设备中机器人的引入是其中的一些演变步骤,未来肯定充满希望,表面处理的可重复性、准确性、一致性和速度均是设备制造商正在解决的问题,随着全世界大部分地区都在制造优质设备,全球创新得以实现。

  借助这些发展,整个行业将工程时间投入到高度通用并且相当基本的砂房中。以上设计改进使得以DIY(自己动手)为特点的最小型喷砂企业也能轻松购买这些砂房,而其他企业继续扩展砂房的所及范围,从而将自动化融入到操作喷嘴和被处理工件中去。

  砂房的某些特征提供了自动化的余地,然而,必须了解这样做在喷丸强化和专业清理应用中使用是否实际。

砂房的要素

  砂房最基本的配置是在某个角落配备一个斜槽,操作员在喷砂周期结束时(或在磨料耗尽时,以先发生者为准!)将弹丸介质引入其中。回收自动化存在不同的阶段,从简单的斜槽到全自动回收系统,在全自动回收系统中介质自动排放到下游的回收系统部件中,如果您期望完全不由操作员参与处理磨料,后一种是唯一的选择。两种常见的回收系统为:真空回收系统,包括用于排出磨料的旋风回收装置和排风扇,第二种为配备斗式提升机和空气分离器的机械式回收系统,前一种通常用于传输非铁磨料和小颗粒铁磨料,机械式回收系统通常用于传输铁磨料。

  除回收系统外,砂房处理工件的方法也需要设计,这些工件通常位于作业车、单轨车或叉车(一些情况下也会使用)。如果您打算将砂房用于手动喷砂之外的其他用途,从基本配置着手并在其上逐步建立,下面将讨论一些可能的改装。

喷丸强化应用的喷丸室

  喷丸强化是一项必须非常仔细地监控和测量的工艺,工艺参数的微小变化都可能引起喷丸强化结果的巨大波动,进而导致工件中产生不正确的残余压应力及工件可能过早破坏,有时甚至会产生致命破坏,需控制的主要工艺参数包括介质速度、介质形状和大小以及介质流速。

  介质速度通过带闭合反馈环路的喷罐/压力容器的气压(正比例)进行控制,通过比较罐压力与预设值,如果变化超出允许死区则关闭系统,所有砂房均配有压力容器,并不是所有砂房都装有PLC进行控制,虽然喷罐的这一改进相对简单,但是需要强制执行反馈环路的PLC是确保这项改进能够控制系统更新的关键部分。

  介质大小使用位于旋风回收装置(如果是机械式回收系统,则位于空气分离器)下游的振动筛进行监控,振动筛的配备能够确保每个连续喷丸强化周期中使用的磨料(玻璃丸、陶瓷、钢丸或钝化钢丝切丸)大小一致,尽管需要略微改装回收管或斗式提升机以覆盖住额外高度,添加分级器并不是一项非常困难的事情。

  介质流速使用罐出口处的流量控制阀(每个喷嘴一个)进行监控,此类流量控制阀还备有控制器,控制器提供了能够使介质流经每个出口/喷嘴的闭合环路。

砂房的复杂喷丸强化应用

  用于喷丸强化或专业清理(喷砂清理、蚀刻等)的砂房的相关改装几乎均会涉及喷嘴运动自动化,通过(i)顶部安装式喷嘴滑架改进,或(ii)砂房内/外安装的机器人实现自动化,两种喷嘴操作布置都能够确保相对于被喷丸强化或清理的部件准确且可重复地定位喷嘴,最佳喷砂角度的重要性和喷射距离的一致性再怎么强调都不为过,自动化操作系统能够确保这些变量都保持在所需公差范围内。

  当工件几何结构不是特别复杂,并且大量生产的工件样式预期相同时,优先选用喷嘴滑架,随着喷砂清理和喷丸强化设备的发展,设备用户对工业机器人灵活性的喜爱超过了喷嘴滑架,对于工件样式(有时也可能是尺寸)多样化的车间和制造工厂也同样如此,工业机器人(无论安装在砂房内部还是外部),都能够以相对简单的“教”技术提供追踪零件轮廓的灵活性,因此,在砂房内安装机器人是将砂房变为高度灵活、自动化设备的一种非常高效的方法,为使机器人臂能够进入(如果是外部安装机器人),此类砂房必须进行改装,使用弹性密封和适当的防护罩,从而使粉尘和磨料对机器人的损害最小化。

总结

  已经使用数十年的简单砂房在使用以上改进实现自动喷丸强化或清理后能够被赋予新生命,即便如此,期望此类改进始终可行仍不合理,砂房的当前使用率和状况可能仍不能实现所有改装。

  经过此类改进,砂房仍能够继续用于手动操作,然而,不建议经常改变介质大小/类型来适应这种灵活性,介质污染可对喷丸强化效果和饱和曲线造成严重破坏,因此,在开始这一具有挑战性的改装前,必须考虑(a)添加振动筛、流量控制阀和压力检测装置的经济可行性,及(b)自动模式的利用率。



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