CN107020349A - 一种砂型3d打印旧砂处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砂型3D打印旧沙处理装置，所述旧沙处理装置包括供料装置、焙烧炉、输送装置和收集装置；所述供料装置设于焙烧炉上方且与焙烧炉相连，输送装置设于焙烧炉底部，可以将焙烧炉中的物料输送到收集装置中。同时也公开了一种砂型3D打印旧沙处理方法，首先将旧砂加入到焙烧炉中，之后对旧砂进行加热焙烧，加热到预定温度后保持温度恒定一段时间并将焙烧完的旧沙移出焙烧炉并过筛。本发明提供的装置可以快速批量的处理旧砂；采用本发明提供的方法处理过的旧砂的性能与新砂接近，可完全替代新砂进行使用，降低了成本，减少了物料消耗和因旧砂废弃造成的污染。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别是一种砂型3D打印旧沙处理装置及方法。
背景技术
砂型3D打印工作原理是先将铸造石英砂与固化剂混合好，在打印平台铺一层砂后，打印头在砂层上根据该层砂型芯轮廓特征喷射树脂粘接剂，如此铺砂、喷射树脂层层反复堆积粘接，最终形成所需砂型芯实体，常温自硬化后从工作箱取出，清理干净表面浮砂即可用于浇铸生产。
由于受打印砂芯的轮廓形状、数量等影响，打印工作箱内砂不可能完全利用，打印成砂型芯。这部分没有喷树脂的砂便在取出成品砂型芯的过程中被清理掉，成为“旧砂”。旧砂虽然可以回收，在短期内可以掺入新砂中继续打印使用，但是旧砂与新砂的配比量不能超过2:8，否则会影响铺砂质量，降低打印砂芯的强度、表面质量等性能，因此旧砂利用率很低，大部分处于闲置状态。另外旧砂堆积时间过久，容易吸潮、结块、混入其他杂质等，不能再和新砂配比使用，从而随着打印机工作时间的延长，回收的旧砂的积攒量越来越多。
根据实际打印生产情况总结发现，工作箱的平均砂型芯打印占有率在55％左右，也就是说每打满一次工作箱，就要产生近半箱的打印旧砂。这些打印用原砂质量要求很高，都是从国外进口而来，成本为国内普通铸造用砂的10倍，如果将旧砂废弃处理，不但加剧了打印运营成本，也浪费了资源、对环境造成一定污染。
因鉴于此，特提出此发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以对砂型3D打印中产生的旧砂进行回收再利用使之性能可以达到新砂标准的处理装置和方法。
为了实现上述目的，本发明提供的一种砂型3D打印旧沙处理装置，所述旧沙处理装置包括供料装置、焙烧炉、输送装置和收集装置；所述供料装置设于焙烧炉上方且与焙烧炉相连，输送装置设于焙烧炉底部，可以将焙烧炉中的物料输送到收集装置中。
优选的，所述供料装置为一个旧砂斗，所述旧砂斗下端设有一个阀门，所述阀门下端为一个砂位计，所述砂位计下端设有一个下砂管与焙烧炉连通。
优选的，所述下砂管中部构造有一水平布置的排气管，所述排气管与所述下砂管连通。
优选的，所述焙烧炉中部设有若干均匀排列、水平布置的电热管。
优选的，所述焙烧炉中部设有一测温偶。
优选的，所述输送装置为一水平布置的螺旋输送装置。
优选的，所述收集装置为一接砂斗，接砂斗的入口处设有一个筛网，所述筛网位于所述输送装置末端下侧。
一种采用前文所述砂型3D打印旧沙处理装置实施的砂型3D打印旧砂处理方法，依次按照以下步骤进行：
(1)将旧砂加入到焙烧炉中；
(2)对旧砂进行加热焙烧；
(3)加热到预定温度后保持温度恒定一段时间；以及
(4)将焙烧完的旧砂移出焙烧炉并过筛。
优选的，所述步骤(2)中加热焙烧的温度为350-750℃。
优选的，所述步骤(3)中保温时间为30-80min。
本发明提供的砂型3D打印旧沙处理装置及方法，具有如下有益效果：
采用本方式可以对砂型3D打印产生的旧砂进行回收利用，使之性能达到和新砂差不多的水平，极大的降低了成本，节约了物料，同时避免了环境的污染；
采用本装置可以快速的批量处理旧砂，处理效率高。
附图说明
图1为本发明所提供的砂型3D打印旧沙处理方法流程示意图。
图2为本发明所提供的砂型3D打印旧沙处理装置结构示意图。
图中：
1.旧砂斗 2.阀门 3.砂位计 4.下砂管 5.排气管 6.焙烧炉 7.电热管8.测温偶9.螺旋输送装置 10.振动筛 11.接砂斗
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
请参考图2，本实施例提供了一种用于砂型3D打印旧沙处理的装置。
所述装置包括供料装置、焙烧炉6、输送装置和收集装置。
所述供料装置为一个用于容纳旧砂的旧砂斗1，旧砂斗1的下端设有一个阀门2，用于控制旧砂斗1中旧砂的进料。
阀门2下端设有一个砂位计3，当砂位计3监测到旧砂斗1中无砂时，则会停止整个装置的运行。
砂位计3下端设有一条下砂管4，使供料装置与焙烧炉6连接。下砂管4中部设有一水平布置的旁路管线，为一排气管5，用于排出旧砂焙烧时表面物质受热分解产生的气体，防止有害气体在炉内堆积。
焙烧炉6中设有若干水平布置均匀排列的电热管7，用于对进入到焙烧炉6中旧砂进行加热。
电热管7下端设有一测温偶8，用于监测焙烧炉6中的温度。
焙烧炉6外围包裹有隔热材料，防止焙烧时高温对周围设备造成损害。
输送装置设于焙烧炉6的底端，本实施例中输送装置为一水平布置的螺旋输送装置9，用于将处理完的旧砂输送出焙烧炉6。本实施例中螺旋输送装置9的叶片为金属材质，以便承受焙烧时的高温。
螺旋输送装置9的末端下侧为收集装置，本实施例中收集装置为一接砂斗11，接砂斗11的入口处还设有一震动筛10，用于筛去较大的颗粒物。经本装置处理过的旧砂会被接砂斗11收集，以便之后的使用。
实施例二
请参考图1，本实施例提供了一种砂型3D打印旧沙处理的方法，采用实施例一中的装置进行处理。
将回收旧砂集中于旧砂斗中，当达到一定量砂后，开启下端阀门靠砂自重流动将焙烧炉充满，由于砂自堆积形成的沙丘会在焙烧炉中留出空间，便于之后焙烧过程中的排气。
开启电源，通过加热管升温对焙烧炉中旧砂加热，同时焙烧炉中的测温偶对旧砂温度进行检测，当达到预设焙烧温度350℃后开始保温计时。
保温80分钟，保温时间到后，信号启动螺旋输送装置电机，推砂螺杆缓慢将焙烧后的砂退出焙烧炉冷却，而后落到振动筛，筛去较大杂质颗粒物，最后落入接砂斗中待用。
出砂的同时焙烧炉顶部进砂口继续补充待处理旧砂，当测温偶监测到温度降低至低于规定温度10℃时，停止出砂。之后重复加热保温出砂冷却过筛收集的步骤以便对旧砂斗中的旧砂进行连续处理。
当砂位计检测到旧砂斗中无砂时，停止整个装置的运行。
实施例三
请参考图1，本实施例提供了一种砂型3D打印旧沙处理的方法，采用实施例一中的装置进行处理。
本实施例中采用的方法与实施例二中的方法基本一致，区别在于，本实施例中的预设焙烧温度为450℃，保温时间为60分钟。
实施例四
请参考图1，本实施例提供了一种砂型3D打印旧沙处理的方法，采用实施例一中的装置进行处理。
本实施例中采用的方法与实施例二中的方法基本一致，区别在于，本实施例中的预设焙烧温度为600℃，保温时间为70分钟。
实施例五
请参考图1，本实施例提供了一种砂型3D打印旧沙处理的方法，采用实施例一中的装置进行处理。
本实施例中采用的方法与实施例二中的方法基本一致，区别在于，本实施例中的预设焙烧温度为750℃，保温时间为30分钟。
取经实施例二至五中提供的砂型3D打印旧沙处理方法处理过的旧砂试样和新砂，分别向其中加入等量的固化剂和呋喃树脂，混合，制备出标准试块，测试24小时硬化强度，结果如表1所示。
表1旧砂试样和新砂制标准试块24小时硬化强度对比表
从表1中可以看出，新砂和焙烧处理旧砂试块抗拉强度接近，即旧砂的性能完全可以替代新砂进行砂型3D打印作业，焙烧过程中对打印砂粒度分布的轻微改变不影响砂芯使用强度。
因此采用本发明中提供的方式对砂型3D打印的旧砂处理，可以极大的降低成本，节约物料，同时避免因废弃旧砂造成的环境污染。
同时，采用本发明中提供的砂型3D打印旧砂处理装置处理旧砂，可以连续循环处理，处理效率高，效果好，可以批量处理大量旧砂。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述旧沙处理装置包括供料装置、焙烧炉、输送装置和收集装置；所述供料装置设于焙烧炉上方且与焙烧炉相连，输送装置设于焙烧炉底部，可以将焙烧炉中的物料输送到收集装置中。
2.根据权利要求1所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述供料装置为一个旧砂斗，所述旧砂斗下端设有一个阀门，所述阀门下端为一个砂位计，所述砂位计下端设有一个下砂管与焙烧炉连通。
3.根据权利要求2所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述下砂管中部构造有一水平布置的排气管，所述排气管与所述下砂管连通。
4.根据权利要求1所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述焙烧炉中部设有若干均匀排列、水平布置的电热管。
5.根据权利要求1所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述焙烧炉中部设有一测温偶。
6.根据权利要求1所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述输送装置为一水平布置的螺旋输送装置。
7.根据权利要求1所述的砂型3D打印旧沙处理装置，其特征在于，所述收集装置为一接砂斗，接砂斗的入口处设有一个筛网，所述筛网位于所述输送装置末端下侧。
8.一种采用权利要求1中所述砂型3D打印旧沙处理装置实施的砂型3D打印旧砂处理方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：
(1)将旧砂加入到焙烧炉中；
(2)对旧砂进行加热焙烧；
(3)加热到预定温度后保持温度恒定一段时间；以及
(4)将焙烧完的旧砂移出焙烧炉并过筛。
9.根据权利要求8所述的砂型3D打印旧砂处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热焙烧的温度为350-750℃。
10.根据权利要求8所述的砂型3D打印旧砂处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中保温时间为30-80min。
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