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芯模振动工艺的生产技术及设备
日期:2015-11-5 10:24:51    作者:沧州宇通建材机械设备有限公司

     芯模振动制管成型工艺现如今已经被越来越多的的企业认可,成为大口径排水管的主要生产工艺,它以生产成本低,生产效率高,环保,劳动强度低而占据绝对优势,尤其是在当前企业用工难的情况下,它更适宜年龄偏大的工人作业。

我公司是从2007年引进芯模振动生产工艺并试生产排水管的,当时引进的是江苏华光双顺生产的设备,规格从Φ1350-Φ3000*2500的承插口和企口,在试生产时因无插口保护罩,导致插口变形严重。在当时,我们是新设备、新工艺、新人员,生产有很大的难度,但在不断探索和改进过程中,摸索出了一些比较成熟的生产经验和方法,芯模振动成了生产大口径排水管的主打成型方法,并于2010年从唐山宏兴机械厂引进了2条生产线(4个坑位)。

目前,我公司已具备了离心、悬辊、立式震动和芯模振动等四种成型工艺。四种工艺特点各异,芯模振动以它独有的优越性占据主导地位。

1  几种成型方法的对比

序号

       工艺型式

项目

芯模振动

离心工艺

悬辊工艺

立式震动

1

生产效率

2

劳动强度

较大

3

自动化程度

4

产品规格(口径)

5

生产规格

6

用工年龄

范围较宽

年轻化

范围较宽

范围较宽

7

品种更换

困难

容易

容易

容易

8

每规格模具数量

一套

多套

多套

多套

9

蒸汽用量

10

生产成本

较低

较低

11

水泥用量

12

钢筋骨架

好控制

好控制

不好控制

好控制

13

一次投入

14

后期投入

15

噪音

较大

16

废浆、污水

17

外压强度

略低

18

抗渗性能

19

成品率

20

外观

内外糙

内外光滑

外光内糙

内外光滑

21

密实度

内有小汽孔

 

其中:芯模振动适合生产大口径管子,离心和悬辊适合生产小口径管子,小口径管子以悬辊效率最高,只是内压效果略差,芯模生产小口径管子既容易出现坍塌现象,密实度也不好,并且效率不高,根本无法按芯模工艺要求那样按0.2-0.25m³/min的速度布料,甚至于控制到0.15m³/min时也达不到与大口径管子同样的密实度。芯模振动管子内部有细小的汽孔存在,虽然不影响内压和外压,按钻芯取样结果来看,密实度不及其它三种成型方法。立式震动成型作业时间长,蒸养时间长,效率太低。

2  芯模制管的关键控制点

    2.1钢筋骨架

2.1.1钢筋骨架要保证有足够的刚度,生产I级管时,因钢筋较细,环向间距(螺距)大,钢筋骨架的支撑作用减小,导致管子外壁会出现细小的环向裂缝。

2.1.2钢筋骨架的长度要求合理控制,一般混凝土纵向保护层厚度控制在15-20mm之间,以防止因钢筋过长造成在脱外模后混凝土回弹出现上端部环向开裂,纵筋过长时会导致插口上端面出现裂缝或有纵筋头弹出。

2.1.3钢筋骨架的内径要合理控制。混凝土的保护层过大时有可能出现坍塌现象(尤以外层为严重);过小时又会造成露筋,或导致管子的抗压能力降低。

    2.2混凝土

2.2.1芯模制管所用混凝土配合比是管子质量的关键所在,它直接影响管子的强度和密实度,我们曾多次做过试验,胶凝材料从340420/m³,砂率从32%50%,石子采用连续级配从520mm531.5mm,从不加减水剂到加入聚羧酸减水剂,通过看外观和钻芯试样,最终确定了最佳方案:容重为2550-2600/m³时,胶凝材料为400(包括掺合料)㎏/m³,砂率为3842%,石子采用531.5mm连续级配,加入减水剂,保证混凝土的和易性和流动性。

2.2.2水灰比控制十分关键,过小会导致管身出现蜂窝,脱模时增加混凝土与外模的摩擦力,容易引起管子上端环向裂缝,搓压时还会增加搓压力而引起搓压纹;过大时会导致内外壁出现鼓包,往下坠落、坍塌等,外壁会因混凝土收缩加大,引起环向收缩裂。我们的经验是:混凝土的维勃稠度控制在2535秒之间为最佳。

2.2.3混凝土的搅拌时间非常重要。因芯模振动所用混凝土为半干硬性混凝土,又加入了减水剂,因此需要延长搅拌时间,以保证混凝土的均匀性。用眼直观时,应以混凝土在皮带上降落时成团落下为宜。

    2.3布料速度(或时间)

2.3.1曾试验过,Φ2600*2500以上口径管子在成型时,将放料口调到最大,也就是超过0.25m³/min的布料速度,成型后的管子也特别光滑,而壁厚小于165㎜的管子需要缩小放料口,以低于0.2m³/min的速度布料,才能达到理想效果。如果壁厚小于100㎜的管子更要放慢速度,以0.15m³/min的速度为宜。

2.3.2旋转皮带的转速对布料也有直接影响。一般将回转盘的转速控制到每圈69秒为宜,以保证喂入模具的混凝土薄且有足够的时间使混凝土表面液化,使混凝土密实。

    2.4激振力和频率

2.4.1经过多次的试验证明,将芯模设备厂家提供的工艺参数略调大一个等级较好,也就是说,将Φ2000的激振力按Φ2200的进行调整,使其激振力更大一些,脱模效果更好。

2.4.2频率(芯棒转速)也是芯模振动工艺中的最重要指标,在激振力调大情况下,转速控制在3500转—4000/分最好,我们曾在Φ1650*180*2500企口上做过试验,将激振力按Φ2400调大,降低转速,控制在35003650/分钟之间,还有降低激振力按Φ15001350调小,而提高转速,结果都不理想,所以说,应合理控制激振力与转速的关系。

    2.5设备

芯模制管设备应该说各有所长,各有所短,即使是国外进口设备,如果在生产过程中不注意控制各道工序,也不会生产出漂亮的合格产品。只要在生产中注意研究,不断克服设备存在的缺陷,国产设备同样会生产出合格的产品,我们在生产过程中不断改进、调整,基本上摸索出了一套比较成熟的制管方法,比如,冷却系统改用本地研发的空调机,效果良好;芯模与十字梁连接的螺丝加粗,并加保险螺丝栓,防止在脱内模时将内模带起;为改进管子端口外观重新定做搓压盘时,内径采用+4mm,使得管子端口肥边变小;激振环与内模接触处的密封槽加宽等,减少芯模与激振环的磨损;芯模全开式封闭盖改为人孔式封闭盖,降低噪音等等。设备各有所长,生产技术也各有千秋,各制管企业应加强联系与沟通,扬长避短,共同促进生产水平的提高。

2.6蒸汽养护

因管子脱模后要进行内外壁抹砂灰作业,因此蒸养制度要求严格,静停时间控制要合理,给汽早了,会造成管子外表面有一层薄皮爆起,晚了又会导致管子外表面发黑色,并且有细小的裂纹。冬季与夏季截然不同,我们一般冬季控制在静停2小时左右(夏季在1小时),并且不能升温太快,防止混凝土结构内部遭到破坏。

生产过程中存在的误区

3.1地面平整度对管子上端环向裂缝的影响:各企业都要求蒸养区(也就是脱模区地面)平整,认为它直接关系着环向裂缝的产生,其实在平时的生产过程中,地面平整固然是好,但地面不平整度相差20mm(也就是对面水平线高度相差),也不一定就会出现环向裂缝。我们知道,钢丝绳在卷筒上按顺序排列,落地时的重心与脱完外模时的重心不可能完全一致,在外模即将脱出时总会出现外模刮碰插口保护罩的现象,但并不是每节都出现环向裂缝;地面稍有不平,也并不是肯定会出现裂缝。出现环向裂缝会有几种情况,比如说,水灰比太小;生产完较长时间内不能脱模,会因混凝土的凝固而导致脱模时摩擦力增大,使得混凝土结构遭到破坏而出现裂缝;气温高时,不能及时将管子罩上通入蒸汽,导致干缩加剧,也会出现不同程度的裂缝。

3.2承插口管承口端脱模后会出现暴露石子或空洞现象:有人认为是混凝土水灰比太大造成,其实不一定。有时会因混凝土水灰比太小而导致钢筋骨架将混凝土托住,因长时间不能降落密实而使混凝土中的水分离析,石子上的水泥浆会与石子分离,造成暴露石子或空洞,给人以水灰比大的假象。解决的办法是:略大一点的水灰比,放慢布料的速度,提前开始振动;在外模的斜坡段处钻孔,以排出内部的汽,使混凝土充分密实,也便于脱外模时顺利。

3.3一般芯模工艺流程中要求喂料到1/41/3高度时开启振动器,其实要根据所生产的管子规格、接口形式、壁厚大小、混凝土水灰比大小等调整开启时间,总体要求是:管子脱模后外观光滑,密实度好。

4  芯模振动生产工艺的灵活性与缺陷性

    芯模振动生产异型管、检查井比其它成型方法简单,质量有充分的保证,比较灵活,克服了其它工艺的缺陷,尤其是生产PVC内衬钢筋混凝土管,比离心和悬辊要简单省事,还有质量保证。

但是,芯模振动也有它的缺陷性。比如说:更换品种太困难,尤其是工程上遇到只差几节管子时,你说是换模还是不换,换模既费工又费时间;管子长度不好控制,如果是成批量的生产,那还可以,每逢换模或坏设备,长度总会出现较大偏差,虽然有限位,但限位并不是保险和万能的。另外,看操作台的人员水平高低、细心程度不同,长度就会相差不少的,与布料时间快慢、混凝土水灰比大小都有关系。

5   芯模振动生产过程中应注意的问题

5.1因液压系统的油路需要循环,故开机前必须先开启制冷空调(制冷系统),保证油温不能升温太快、太高而影响设备性能。

5.2为保证液压油的清洁,作业现场应做好防尘工作,做到既能防尘又可以散热。

5.3进行插口成型作业时应注意做到“轻压慢旋”,并保证搓压盘与外模或内模之间的间隙一致。

5.4为了保证管子插口端光滑完整,可以采用二次搓压的方法,也就是在第一次搓压完后发现存在缺陷时,可人工进行修补,然后再进行二次搓压。

5.5因芯模振动一般用于生产大口径的管子,故安全问题不可忽视。比如:A、天车运行时,链钩或重物要起升到安全高度,注意下边工作人员,并鸣铃警告,且应躲开下方机械设备(必要时应躲开主要设备),严禁带钢丝绳或链钩在物体之间穿行,防止钩住其它物品。B、搓压完毕后关闭振动器,将搓压盘升至最高位置,门架离开工作坑并移至极限位置方可吊成品模具出坑。C、脱模时应注意先慢后快,成品模吊起一定高度后禁止操作人员站在下面观察成品管内壁。D、抱管前应将抱箍的安全销插好进行锁定,然后吊至稍高于翻管的位置,然后缓慢下降到顶杆上,再紧固螺丝。需要翻管时,应确定天车吊钩已经钩住吊杠吊环,再将抱箍的安全销拔出放入外边的槽内,然后示意天车起吊,禁止操作人员站在管身下方。E、进行模具组装作业必须将全部底托钩紧固,在脱内模前要进入基坑内检查底托钩是否有松动或脱落等等。

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