專利名稱：一種旋流器沉沙咀的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種旋流器沉沙咀的制備工藝，屬于礦山機械設備設計與制造技術領 域。
背景技術：
旋流器是在回轉流中利用離心力進行分級、分離的設備，可以用來完成液體澄清、 固相顆粒洗滌、液體除砂、固相顆粒分級與分類，以及兩種非互溶液體的分離。在旋流器的 開發和應用中，如何減少停工檢修次數和時間，降低運行成本，一直是人們普遍關注的重要 課題。旋流器運行時，固-液二相流做強烈的旋轉運動，在二相流劇烈的沖刷下，旋流器內 壁面極易被磨損，特別是底部的沉沙咀，由于受下沉的粗大礦料的劇烈沖擊和磨損，不僅縮 短了沉沙咀的使用壽命，增加停工檢修次數和時間，而且會因關鍵部位的尺寸因受沖擊、磨 操而發生改變，從而導致底流量改變，惡化運行效果。因此旋流器底部的沉沙咀對耐磨性和 抗沖擊性要求較高，一般采用高性能耐磨材料做內襯。現有制作沉沙咀內襯的材料有合金 鑄鐵、陶瓷和聚氨酯材料。其中，合金鑄鐵的內襯耐磨性較差，使用壽命較短；陶瓷內襯重量 輕，耐磨性也較好，但由于陶瓷是脆性材料，容易在運輸、安裝、使用過程中受沖擊而發生碎 裂報廢，在運行過程中受到大尺寸物料沖擊的情況下，會因陶瓷內襯的碎裂而堵塞旋流器 出口，另外陶瓷內襯需要經過高溫燒結，生產工藝復雜、質量不穩定；聚氨酯內襯因其重量 輕、成形性好、耐腐蝕性和耐磨性較高而在近年來有所應用，但使用中發現，聚氨酯內襯在 輸送細小顆粒的物料時，使用效果比較好，但當物料中存在大顆粒尖銳棱角的顆粒時，會因 固_液二相流的高速運動，而遭受高應力沖擊，從而導致聚氨酯內襯變形，甚至成片撕裂， 因而不但影響旋流器的分級、分離效果，而且嚴重時碎片還會堵塞旋流器，從而造成停產。 綜上所述，目前所見的材料還無法滿足旋流器沉沙咀對強度、韌性、耐磨性、耐腐性、易加工 性各方面的綜合性能要求，只有開發出新型的復合材料來生產旋流器沉沙咀，才能滿足選 礦行業對旋流器沉沙咀的生產實際需要。
發明內容
為克服現有旋流器沉沙咀耐磨性差、易碎、易變形等問題，本發明的提供一種旋流 器旋流器沉砂咀的制備工藝，以實現旋流器沉沙咀能承受強烈磨損和沖擊。本發明通過下列技術方案實現一種旋流器旋流器沉砂咀的制備工藝，其特征在 于經過下列步驟A.選用硬質陶瓷顆粒作為抗磨硬質相，加入粘結劑和助滲劑，攪拌均勻后，制作成 預制型塊；B.將A中所得預制型塊鋪設在常規旋流器旋流器沉砂咀鑄型腔內；C.按常規熔化基體金屬后，將金屬液澆入步驟B的鑄型腔內；D.室溫下冷卻金屬液至凝固后，取出鑄件，清砂處理，得工作面上具有抗磨硬質相 及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。
所述A步驟的硬質陶瓷顆粒由碳化硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、碳化鎢中的一種 或幾種構成，粒徑為20 80目。所述A步驟的粘結劑為呋喃樹脂，添加比例為硬質陶瓷顆粒質量的2 5%。所述A步驟的助滲劑為硼砂，添加比例為硬質陶瓷顆粒質量的0. 5 1. 5%。所述B步驟預制型塊沿旋流器沉沙咀鑄型腔內的錐面鋪設一周，鋪設的厚度為 2 IOmm0所述基體金屬為鑄鋼或鑄鐵。本發明利用基體金屬的熱作用使粘結劑氣化排出，以上基體金屬液充滿在陶瓷顆 粒間隙中，從而在陶瓷顆粒與基體金屬間發生微量的溶解和擴散，使兩者間形成良好的冶 金結合，構成了耐磨性與強韌性良好匹配的旋流器沉沙咀。本發明具有以下優點1、由于碳化硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、碳化鎢等陶瓷顆粒具有很高的硬度，一般 是傳統金屬耐磨材料硬度的8 10倍，因此復合到旋流器沉沙咀工作面后，能夠成為良好 的抗磨硬質相，以抵制物料在旋流器沉沙咀內表面運動時對旋流器沉沙咀的切削和鑿削， 提高旋流器沉沙咀的使用壽命。2、粘結劑呋喃樹脂在基體金屬澆鑄瞬間，可防止硬質陶瓷顆粒潰散，而在澆鑄完 成后，呋喃樹脂在基體金屬液高溫作用下氣化并從鑄型排出，從而在硬質陶瓷顆粒間隙中 充入基體金屬，對陶瓷顆粒實現良好的支撐作用，由于高溫下陶瓷顆粒表面發生微量溶解 和原子擴散，因此與基體金屬具有很強的結合力，避免了旋流器沉沙咀使用時在高頻沖擊 載荷下陶瓷顆粒發生脫落。3、助滲劑硼砂促進基體金屬對陶瓷顆粒間的滲透，并在瞬間溶解在金屬液中，從 而降低基體金屬對陶瓷顆粒的浸潤效果，使陶瓷顆粒與基體金屬間發生冶金反應，提高界 面結合力，不需要再外加負壓吸鑄等復雜工藝。4、硬質陶瓷顆粒與基體金屬復合層的厚度可根據實際工況條件需要，在2 IOmm 范圍內進行自由設計，實現對旋流器沉沙咀生產成本的控制。本發明的工藝簡單，可控性強、成品率高、生產質量穩定，便于工業化大規模生產。 生產出的旋流器沉沙咀能夠滿足各種磨損、沖擊等復雜工況，既具有基體金屬的強度和韌 性，又有陶瓷硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受沖擊力和強烈磨損，具有很高的性 價比。
圖1是旋流器沉沙咀制備工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步描述。實施例1A.選用粒徑為40目的碳化鎢顆粒500g作為抗磨硬質相，加入15g呋喃樹脂和5g 硼砂，攪拌均勻后，制作成預制型塊；B.將步驟A所得預制型塊沿常規旋流器沉沙咀鑄型腔內的錐面鋪設一周，鋪設厚度為6mm ；C.把常規熔煉好的鑄鋼液，澆入步驟B所述的旋流器沉沙咀鑄型腔內，注滿為止；D.室溫下冷卻金屬液至凝固后，取出鑄件，清砂處理，得工作面上具有抗磨硬質相 及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。實施例2A.選用粒徑為20目的碳化硅、碳化鈦顆粒600g作為抗磨硬質相，加入12g呋喃樹 脂和9g硼砂，攪拌均勻后，制作成預制型塊；B.將步驟A所得預制型塊沿常規旋流器沉沙咀鑄型腔內的錐面鋪設一周，鋪設厚 度為2mm ；C.把常規熔煉好的鑄鐵液，澆入步驟B所述的旋流器沉沙咀鑄型腔內，注滿為止；D.室溫下冷卻金屬液至凝固后，取出鑄件，清砂處理，得工作面上具有抗磨硬質相 及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。實施例3A.選用粒徑為80目的氮化鈦、碳化鎢顆粒400g作為抗磨硬質相，加入20g呋喃樹 脂和2g硼砂，攪拌均勻后，制作成預制型塊；B.將步驟A所得預制型塊沿常規旋流器沉沙咀鑄型腔內的錐面鋪設一周，鋪設厚 度為IOmm ；C.把常規熔煉好的鑄鐵液，澆入步驟B所述的旋流器沉沙咀鑄型腔內，注滿為止；D.室溫下冷卻金屬液至凝固后，取出鑄件，清砂處理，得工作面上具有抗磨硬質相 及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。
權利要求
一種旋流器沉砂咀的制備工藝，其特征在于經過下列步驟A.選用硬質陶瓷顆粒作為抗磨硬質相，加入粘結劑和助滲劑，攪拌均勻后，制作成預制型塊；B.將A中所得預制型塊鋪設在常規旋流器旋流器沉砂咀鑄型腔內；C.按常規熔化基體金屬后，將金屬液澆入步驟B的鑄型腔內；D.室溫下冷卻金屬液至凝固后，取出鑄件，清砂處理，得工作面上具有抗磨硬質相及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。
2.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述A步驟的硬質陶瓷顆粒由碳化 硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、碳化鎢中的一種或幾種構成，粒徑為20 80目。
3.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述A步驟的粘結劑為呋喃樹脂，添 加比例為硬質陶瓷顆粒質量的2 5%。
4.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述A步驟的助滲劑為硼砂，添加比 例為硬質陶瓷顆粒質量的0. 5 1. 5%。
5.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述B步驟預制型塊沿旋流器沉沙 咀鑄型腔內的錐面鋪設一周，鋪設的厚度為2 10mm。
6.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述基體金屬為鑄鋼或鑄鐵。
全文摘要
本發明提供一種旋流器沉砂咀的制備工藝，將粘結劑和助滲劑加入到陶瓷顆粒中，混合攪拌均勻后，制成預制型塊，將預制型塊鋪設在常規旋流器沉砂咀鑄型腔內，再澆鑄入基體金屬液，室溫下冷卻至金屬液凝固后，脫型、清理，即得工作面上具有抗磨硬質相及基體金屬復合層的旋流器沉沙咀。陶瓷顆粒具有很高的硬度，一般是傳統金屬耐磨材料硬度的8～10倍，因此復合到旋流器沉沙咀工作面后，能夠成為良好的抗磨硬質相，且硬質相不易脫落，再加上基體金屬的塑韌性和抗疲勞性，完全能抵制物料在旋流器沉沙咀內表面運動時對旋流器沉沙咀的切削和鑿削，提高旋流器沉沙咀的使用壽命。本發明工藝參數可控性強，加工操作方便，便于工業化大批量生產。
文檔編號B22D19/08GK101905309SQ20101024646
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者周榮, 周榮鋒, 岑啟宏, 范云鷹, 蔣業華, 黎振華 申請人:昆明理工大學