鑄件清理是鑄造生產(chǎn)后端關(guān)鍵工序，復(fù)雜泵體、閥體、重型殼體鑄件存在內(nèi)腔、深槽、密集筋板等特征，屬于典型難清理鑄件。傳統(tǒng)單拋丸器吊鉤拋丸設(shè)備投射方向單一，筋板遮擋造成內(nèi)腔轉(zhuǎn)角型砂、氧化皮清理不徹底；單純延長拋丸時(shí)間，會(huì)造成外露薄壁法蘭、薄筋板發(fā)生過拋損傷，長期存在質(zhì)量不穩(wěn)定、返工率高等問題。

目前國內(nèi)鑄造車間，針對(duì)異形復(fù)雜鑄件大多沿用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，缺少設(shè)備投射系統(tǒng)、工裝配套的定制化優(yōu)化設(shè)計(jì)，裝備與鑄件工況匹配度不足。本文針對(duì)復(fù)雜鑄件清理難點(diǎn)，對(duì)吊鉤式拋丸清理機(jī)的拋丸器布置、室體結(jié)構(gòu)、彈丸分離系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，配套開展工藝試驗(yàn)，形成一套裝備 + 工藝一體化解決方案，在鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場開展驗(yàn)證。

1 原設(shè)備存在問題分析

原有標(biāo)準(zhǔn)吊鉤式拋丸機(jī)配置單組拋丸器，拋射方向固定。在清理帶內(nèi)腔的泵閥鑄件時(shí)，主要存在如下問題： （1）投射射流單一，鑄件背面、內(nèi)腔轉(zhuǎn)角被筋板遮擋，形成清理死角，型砂清理不完全； （2）工件吊具通用性差，鑄件重心偏斜，旋轉(zhuǎn)過程晃動(dòng)，投射距離波動(dòng)，表面紋理不均勻； （3）風(fēng)選分離器篩分精度不足，破碎細(xì)丸無法有效分離，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)細(xì)粉含量偏高，降低清理效率； （4）工藝參數(shù)依靠人工經(jīng)驗(yàn)，同一批次鑄件表面質(zhì)量波動(dòng)大，薄壁區(qū)域容易出現(xiàn)啃傷。

2 裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 拋丸器多角度布置優(yōu)化

主機(jī)采用雙拋丸器傾斜布置方案，兩臺(tái)拋丸器分別安裝于清理室側(cè)壁，設(shè)置不同投射傾角，可同時(shí)從斜上方與側(cè)向?qū)﹁T件進(jìn)行投射。拋丸器底座采用可調(diào)法蘭結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場可微調(diào)投射角度，對(duì)準(zhǔn)鑄件內(nèi)腔、焊縫轉(zhuǎn)角等死角區(qū)域。拋丸器選用高耐磨葉片、定向套組件，提升易損件使用壽命，減少設(shè)備停機(jī)維保頻次。

2.2 專用工裝吊具設(shè)計(jì)

定制可配重式吊具。吊點(diǎn)選取在鑄件厚大、剛度充足位置，避開薄壁與加工面；增設(shè)可拆卸配重塊，校正鑄件偏心重心，保證吊鉤旋轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)，減小晃動(dòng)。吊具框架盡量簡化，減少吊具遮擋鑄件清理表面。吊具模塊化設(shè)計(jì)，同系列鑄件可快速更換吊點(diǎn)，提升工裝通用性。

2.3 彈丸循環(huán)與風(fēng)選系統(tǒng)升級(jí)

提升斗式提升機(jī)輸送能力，增加料位在線監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測彈丸存量。優(yōu)化風(fēng)選分離器風(fēng)道結(jié)構(gòu)，調(diào)整風(fēng)速，分級(jí)分離合格鋼丸、破碎細(xì)丸、型砂粉塵。破碎細(xì)丸及時(shí)排出循環(huán)回路，避免細(xì)粉持續(xù)累積影響拋丸射流穩(wěn)定性。設(shè)置高低料位報(bào)警，提醒操作人員少量分次補(bǔ)丸，穩(wěn)定彈丸流量。

2.4 除塵配套優(yōu)化

優(yōu)化除塵管路布局，減少管路彎頭，降低風(fēng)阻。除塵風(fēng)口布置在清理室上部，維持拋丸室負(fù)壓，抑制粉塵外逸；配套脈沖布袋除塵，增加壓差在線監(jiān)測，布袋堵塞、破損時(shí)系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警，滿足鑄造車間環(huán)保排放要求。

3 清理工藝試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)工件與試驗(yàn)條件

試驗(yàn)工件：鑄鋼泵體鑄件，鑄件存在內(nèi)腔、分流流道、薄壁法蘭；鑄件壁厚區(qū)間 8～45 mm。設(shè)備：優(yōu)化后的吊鉤式拋丸清理機(jī)；彈丸選用 φ1.0mm 高韌性鑄鋼丸。 考察因素：工件旋轉(zhuǎn)速度、拋丸時(shí)間。評(píng)價(jià)指標(biāo)：目視清理效果、除銹等級(jí)、薄壁件變形情況、粗糙度。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）旋轉(zhuǎn)速度：旋轉(zhuǎn)速度過低，局部區(qū)域長時(shí)間受彈丸沖擊，薄壁易損傷；轉(zhuǎn)速過高，彈丸覆蓋次數(shù)不足，死角清理不達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)確定工件旋轉(zhuǎn)最佳區(qū)間為 2.5～3.5 r/min。 （2）拋丸時(shí)間：拋丸時(shí)間不足，內(nèi)腔型砂殘留；拋丸時(shí)間超過閾值，薄壁法蘭出現(xiàn)表面啃傷。采用分段拋丸工藝：主拋階段去除大面積氧化皮與型砂；小幅調(diào)整工件姿態(tài)，對(duì)死角區(qū)域短時(shí)間補(bǔ)拋。 （3）彈丸影響：選用球形鋼丸，避免鋼砂直接長時(shí)間沖擊薄壁部位；鋼丸硬度控制在 HRC40～45，兼顧清理能力與抗破碎性能。

4 工程應(yīng)用效果

將優(yōu)化后的吊鉤拋丸裝備應(yīng)用于鑄造泵閥鑄件生產(chǎn)線，連續(xù)批量生產(chǎn)驗(yàn)證。優(yōu)化后： 1）鑄件內(nèi)腔、筋板轉(zhuǎn)角無清理死角，鑄件表面除銹等級(jí)穩(wěn)定達(dá)到 Sa2.5 級(jí)； 2）薄壁法蘭、薄筋板無變形、啃傷缺陷，鑄件返工率顯著下降； 3）設(shè)備彈丸消耗下降，設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間減少； 4）整套裝備密閉除塵，車間粉塵濃度滿足環(huán)保規(guī)范。

5 結(jié)論

針對(duì)鑄造復(fù)雜內(nèi)腔鑄件清理難題，對(duì)吊鉤式拋丸清理機(jī)開展拋丸器多角度布置、專用配重吊具、風(fēng)選分離系統(tǒng)的一體化裝備優(yōu)化，配套分段拋丸工藝，能夠有效解決鑄件內(nèi)腔清理死角、薄壁過拋損傷問題。 采用可調(diào)角度雙拋丸器 + 定制吊具的吊鉤拋丸裝備方案，裝備適配性強(qiáng)，投入成本可控，適合泵閥、重型裝備鑄造車間復(fù)雜鑄件清理改造。在鑄造裝備設(shè)計(jì)階段，需要結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)做裝備與工藝協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝備、彈丸、工藝參數(shù)匹配，提升鑄件清理質(zhì)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性。

該研究可為同類復(fù)雜鑄件清理裝備開發(fā)、鑄造車間舊拋丸設(shè)備升級(jí)改造提供技術(shù)參考。