一種制造全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種制造全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具，所述模具包括：泵軸金屬芯，其為一中空金屬芯，在所述中空的金屬芯的中間部位具有作為內部進料口的小孔；置于所述中空的金屬芯的內腔中的芯棒內桿，分別套在所述芯棒內桿的兩端的兩個中空圓筒狀的定位滑塊，所述定位滑塊的內側端分別插入到所述中空的金屬芯和所述芯棒內桿二者之間的環形腔的兩端，分別連接到每個所述定位滑塊的外側端的兩個定位滑塊拉臂，所述定位滑塊的壁厚等于所述中空的金屬芯內腔半徑和所述芯棒內桿半徑之差，所述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯的內腔形成注塑內腔；利用所述模具制造的全包覆耐腐蝕磁力泵的泵軸將金屬材質的泵軸的強度和剛度與內外層注塑涂層的抗腐蝕效果有效的結合起來，進一步提高了泵軸的使用壽命，有效避免了在實際生產中頻繁更換泵軸以及因此造成的經濟損失。
【專利說明】一種制造全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種磁力泵的泵軸【技術領域】，特別涉及一種制造全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具。
【背景技術】
[0002]磁力泵由于具有全密封、無泄漏、耐腐蝕等特點，目前應用范圍越來越廣，尤其在化工領域，經常用以輸送化學液體。同時由于長期輸送化學液體，對磁力泵接觸腐蝕液體的各部件使用壽命帶來較大影響，尤其是關鍵部件的泵軸，在工作時承受強度很大，溫度較高，同時又要滿足抗腐蝕的要求，通常采用陶瓷泵軸，因機械強度很低，只能是小型磁力泵用，而選用高鎳合金鋼的泵軸強度能夠滿足要求，然而由于工作環境惡劣，使用壽命很短，成為磁力泵中各部件的壽命短板，而更換泵軸不但增加直接成本，更重要的是影響了生產進程，通常在每次大修之間要經歷幾次停機更換泵軸，間接經濟損失非常大。
[0003]聚醚醚酮由于具有耐高溫、耐化學腐蝕特性，并且具有較高的剛性和韌性，很突出的抗疲勞性，也被引入到磁力泵軸工藝上。如專利號ZL200610140246.4，在金屬材質的泵軸外層包覆了聚醚醚酮，然而這種泵軸工藝雖然能提高泵軸壽命，在實際生產中由于泵軸內層金屬和化學液體接觸，使用壽命還是不理想。針對這個問題，行業內的解決方法也較多，不外乎在泵軸內腔增加一根中空塑料管，緊貼金屬材質的泵軸，兩端再用塑料塞密封，其中塑料材質首選的是聚四氟乙烯。用聚醚醚酮外層包覆，聚四氟乙烯內層密封的泵軸，確實能較大幅度提高泵軸的使用壽命，但是在承受壓力較大和溫度變化的工作環境下，聚醚醚酮和聚四氟乙烯的接縫處不可避免滲入腐蝕介質，最終聚四氟乙烯和金屬材質內層之間進入越來越多的腐蝕介質。金屬材質的泵軸提供泵軸的強度和剛度，內外層的塑料起到抗腐蝕的作用，怎樣能將兩者結合是磁力泵行業內迫切需要解決的問題。
實用新型內容
[0004]針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型將金屬材質的泵軸的強度和剛度與內外層注塑涂層的抗腐蝕效果有效的結合起來，提供了一種具有全包覆注塑涂層的磁力泵的泵軸，進一步提高了泵軸的使用壽命，有效避免了在實際生產中頻繁更換泵軸以及因此造成的經濟損失。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸，該全包覆磁力泵泵軸包括中空的金屬芯和全包覆所述中空的金屬芯的注塑涂層，所述注塑涂層是聚醚醚酮涂層、碳纖維增強聚醚醚酮涂層、礦物增強聚醚醚酮涂層或玻纖增強聚醚醚酮涂層中的一種。
[0006]本實用新型進一步提供了一種用于制造上述全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具，所述模具包括:
[0007]泵軸金屬芯，其為一中空金屬芯，在所述中空的金屬芯的中間部位具有作為內部進料口的小孔；[0008]置于所述中空的金屬芯的內腔中的芯棒內桿，分別套在所述芯棒內桿的兩端的兩個中空圓筒狀的定位滑塊，所述定位滑塊的內側端分別插入到所述中空的金屬芯和所述芯棒內桿二者之間的環形腔的兩端，分別連接到每個所述定位滑塊的外側端的兩個定位滑塊拉臂，所述定位滑塊的壁厚等于所述中空的金屬芯內腔半徑和所述芯棒內桿半徑之差，所述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯的內腔形成注塑內腔；
[0009]上述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯組裝后放置到動模或定模上，所述模具的定模和動模的合模線上設置有安裝所述定位滑塊的圓孔，模具的內表面、中空的金屬芯外表面和定位滑塊形成注塑外腔，所述定模上具有與所述內部進料口對應的注塑澆口，所述定位滑塊中的一個的外側端與連接到壓力傳感器的檢測部的彈簧連接；
[0010]進一步地，所述注塑外腔的半徑和所述中空的金屬芯的半徑之差等于所述定位滑塊的壁厚。
[0011]進一步地，所述兩個定位滑塊的外側端都各自連接到彈簧，所述彈簧分別連接到一個壓力傳感器的檢測部。
[0012]進一步地，所述安裝定位滑塊的圓孔的較大部分位于動模上，即所述動模動模大于定模。
[0013]進一步地，所述所述安裝定位滑塊的圓孔的較大部分位于定模上，即所述定模大于動模。
[0014]進一步地，所述模具進一步包含動模固定架及氣缸固定在所述動模固定架上的PLC輸出控制氣缸，所述動模固定架上具有限位裝置。本實用新型還提供的一種全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的制造方法，具體技術方案包括以下步驟:
[0015]I)組裝階段
[0016]a.提供泵軸金屬芯，其為一中空金屬芯；在中空的金屬芯的中間部位鉆出作為內部進料口的小孔；
[0017]b.將一芯棒內桿置于該中空的金屬芯的內腔中，然后將兩個中空圓筒狀的定位滑塊分別套在該芯棒內桿的兩端，并且該定位滑塊的內側端分別插入到中空的金屬芯和芯棒內桿二者之間的環形腔的兩端，每個定位滑塊的外側端都分別連接到一個定位滑塊拉臂，該定位滑塊的壁厚等于中空的金屬芯內腔半徑和芯棒內桿半徑之差，所述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯的內腔形成注塑內腔；
[0018]c.將上述步驟中組裝好芯棒內桿和定位滑塊的中空的金屬芯放置到模具中，所述模具的定模和動模的合模線上設置有安裝定位滑塊的圓孔，該圓孔的直徑等于所述定位滑塊的外徑，模具的內腔、中空的金屬芯的外表面和定位滑塊形成注塑外腔，所述定模上具有與與所述內部進料口對應的注塑澆口，所述定位滑塊中的一個的外側端與連接到壓力傳感器的檢測部的彈簧連接；
[0019]2)注塑第一階段
[0020]首先，根據注塑機設置的每秒注塑量和總共需要的用料量，計算注塑時間，并且將所述聚醚醚酮、碳纖維增強聚醚醚酮、礦物增強聚醚醚酮或玻纖增強聚醚醚酮中的一種注塑涂層材料顆粒預干燥處理，模具保持在180-240°C ；
[0021 ] 然后，將升高料筒溫度至360-400°C時開始注塑，通過注塑澆口向注塑外腔和注塑內腔注入注塑涂層材料，等到接近上述注塑時間時，記錄下此時壓力傳感器數值P，并編入程序；
[0022]3)注塑第二階段
[0023]向外側拉動定位滑塊至壓力傳感器數值顯示數值pQ，然后，注塑過程中每當壓力傳感器顯示所述數值P時即向外側拉動所述定位滑塊至壓力傳感器數值顯示為數值Ptl,如此循環操作，直至所述定位滑塊達到動模固定架上的限位位置；
[0024]4)注塑第三階段
[0025]當定位滑塊移動到動模固定架上的限位裝置時，保壓30秒左右，完成注塑，打開模具，取出注塑件，拔出芯棒內桿。
[0026]步驟I) a所述內部進料口的孔徑優選為為2-5_。
[0027]步驟l)b所述的芯棒內桿優選為兩段式設計，中間通過凸凹緊密對接，并且外接固定桿，該固定桿通過彈性件連接到動模固定架。進一步地，步驟4)優選為通過從兩側拉動固定桿將芯棒內桿從所述中空的金屬芯內腔的兩端拉出。進一步地,芯棒內桿兩端設有連接拔出裝置的內螺紋。
[0028]步驟l)c所述注塑外腔的半徑和中空的金屬芯的半徑之差等于定位滑塊的壁厚。
[0029]所述步驟I) c中兩個定位滑塊的外側端都各自連接到彈簧，該彈簧分別連接到一個壓力傳感器的檢測部。
[0030]所述步驟3)中所述拉動定位滑塊的操作為人工操作。
[0031]所述步驟3)中所述拉動定位滑塊的操作為通過注塑機上的PLC輸出控制氣缸拉動所述定位滑塊，進一步地，該氣缸可固定在動模固定架上，該動模固定架上具有限位裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1A為根據本實用新型的全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的制造方法的一實施例生產的全包覆磁力泵泵軸的外觀示意圖；
[0033]圖1B為圖1A所示的全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的剖面圖，其中，101所示為聚醚醚
酮包覆層。
[0034]圖2A所示為一準備注塑聚醚醚酮包覆層的泵軸的中空金屬芯的立體圖，其中，201顯示在中空金屬芯中部鉆出的內部進料口。
[0035]圖2B顯示圖2A所示準備注塑聚醚醚酮包覆層的泵軸的中空金屬芯的剖視圖。
[0036]圖3A顯示根據本實用新型的一實施例在注塑第一階段的泵軸和模具剖視示意圖。
[0037]圖3B顯示如圖3A所示的實施例在注塑第一階段的泵軸和模具的端面示意圖。
[0038]圖4顯示如圖3A所示的實施例在注塑第二階段的泵軸和模具剖視示意圖。
[0039]圖5顯示如圖3A所示的實施例在注塑第三階段的泵軸和模具剖視示意圖。
[0040]圖6A顯示注塑完畢后具有聚醚醚酮包覆層的泵軸的剖視圖。
[0041 ] 圖6B顯示圖6A所示泵軸的端面圖。
【具體實施方式】
[0042]為了使本實用新型目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0043]圖1A所示為根據本實用新型以聚醚醚酮將泵軸金屬芯全包覆的一示例性實施例的外觀示意圖，其外表可根據泵軸形狀的需求而改變。圖1B為上述實施例的剖示圖，黑色部分表示泵軸中空的金屬芯，而聚醚醚酮注塑涂層101緊密的貼合在泵軸中空的金屬芯的全部表面，將泵軸中空的金屬芯完全包覆起來，由于所示聚醚醚酮注塑涂層是一體注塑形成，不存在接縫，杜絕了腐蝕介質的滲入，從而進一步提高了泵軸壽命。
[0044]下面，參照附圖對本實用新型提供的一種聚醚醚酮全包覆的泵軸的制造方法進行詳細說明。參照圖2A、圖2B，泵軸具有中空的金屬芯，所述金屬芯優選地由45號鋼鑄造。為了實現其內表面和外表面的同步注塑，可以在金屬芯的大概中間的部位鉆孔，以此作為內部進料口 201，該內部進料口的孔徑優選為2-5mm，這樣大小的孔徑既不影響泵軸的強度，注塑時金屬芯的內腔流量也能滿足注塑的要求。
[0045]接下來，參照圖3A，在組裝階段，先將芯棒內桿303插入到泵軸中空的金屬芯302中，兩者之間形成一個空腔，為了在注塑時保持空腔的穩定，在芯棒內桿303兩端分別套上形狀為中空圓筒的定位滑塊306，定位滑塊的壁厚優選地等于所述中空的金屬芯內腔半徑和所述芯棒內桿半徑之差，該定位滑塊306的內側端插入泵軸中空的金屬芯302中，該定位滑塊同時與芯棒內桿以及中空的金屬芯內表面緊密結合，這樣泵軸中空的金屬芯302的內表面、芯棒內桿303和定位滑塊306就形成一個固定的注塑內腔304。將三者的組合體置入由動模308和定模309組成的中空模具中，動模308和定模309的合模線上設置有圓孔，該圓孔的直徑等于定位滑塊306的外徑，每個定位滑塊306的外側端的末端都設置有定位滑塊拉臂310，并且連接彈簧，該彈簧的另一端連接壓力傳感器307的檢測部，彈簧和壓力傳感器307的檢測部也可以僅設置在一側的定位滑塊306上。模具、泵軸中空的金屬芯外表面和定位滑塊306形成注塑外腔305。定模309上具有與內部進料口 201配合的注塑澆口301。芯棒內桿303可以外接固定桿311，該固定桿311可通過彈性件(未示出)連接動模固定架315，固定桿311配合彈性件，有助于在注塑時夾緊芯棒內桿303，并且在注塑完成后，也便于取出芯棒內桿303。優選地，芯棒內桿303可以是兩段式設計，其中間可以通過凸凹接口 312對接，該凸凹接口 312優選地加工精度在IT6以上，并且由于兩端施加了夾持力，注塑時聚醚醚酮液體不會滲入對接部位。芯棒內桿的兩端可以進一步優選地，具有內螺紋313，以便于在注塑后拔出芯棒內桿303。
[0046]參照圖3B所示的模具和定位滑塊306組裝完成后的端面視圖，其中優選地動模308和定模309的合模線上的圓孔其較大部分位于動模308上，即動模308大于定模309，并且上述芯棒內桿、中空金屬芯和定位滑塊等組件組裝固定在動模308上，然后動模308和定模309完成合模。進一步優選地，上述芯棒內桿、中空金屬芯表面、模具表面、定位滑塊的加工精度都在IT6以上。
[0047]在另一實施例中，定模和動模的合模線上的圓孔的較大部分也可以位于定模上，即在模具中定模部分大于動模部分，這樣的話，芯棒內桿、中空金屬芯和定位滑塊等組件要組裝并固定到定模上，然后動模和定模完成合模。
[0048]在注塑開始前，先根據注塑機設置的每秒注塑量和總共需要的用料量，計算注塑時間，并且將所述聚醚醚酮、碳纖維增強聚醚醚酮、礦物增強聚醚醚酮或玻纖增強聚醚醚酮中的一種注塑涂層材料顆粒預干燥處理，模具保持在180-240°C，在注塑開始時，首先將料筒溫度升高至360-400°C，然后開始注塑，如圖3A所示的注塑第一階段，通過注塑澆口 301向注塑外腔305和注塑內腔304注入所述注塑涂層材料液體(如圖中黑色圖形所示，箭頭表示注塑時注塑涂層材料液體流動的方向)，等到接近所述注塑時間時，記錄下此時壓力傳感器307的數值p，并編入程序。
[0049]下面，參照圖4，在注塑涂層材料液體完全充滿注塑外腔305和注塑內腔304時，此時壓力傳感器307正好顯示數值P，此時可以拉動定位滑塊306向外側滑動，直到壓力傳感器307顯示數值P。時即停止。當壓力傳感器307顯示數值再次達到P時再次拉動定位滑塊306，如此重復，直至定位滑塊306達到限位位置，該限位位置由定位滑塊306的長度決定，用于確定定位滑塊306的內側端的末端與模具內側表面齊平(如圖5所示)，即注塑涂層材料液體/注塑涂層材料已經完全包覆中空的金屬芯302。此時，進入注塑第三階段。拉動定位滑塊306的操作可以由人工操作拉動定位滑塊拉臂310，優選地也可以用注塑機上的PLC輸出控制氣缸連接到滑塊拉臂310來拉動定位滑塊306，該氣缸可固定在動模固定架315上，并且安裝有限位裝置。
[0050]參照圖5，在注塑第三階段定位滑塊306達到限位位置時，保壓30秒左右，完成注塑。然后，可依次打開模具，將芯棒內桿303抽出，若芯棒內桿303為一段式設計，可以將其由一端抽出，或為兩段式設計，則可以將其由兩端抽出。
[0051]參照圖6A，可見完成注塑后的泵軸中空的金屬芯的內表面和外表面已經為聚醚醚酮注塑涂層完全包覆，圖6B顯示其端面圖。
[0052]下面以包覆碳纖維增強聚醚醚酮為例進一步解釋本實用新型的注塑步驟:
[0053]在將泵軸中空的金屬芯和各注塑部件組裝好之后或在組裝泵軸中空的金屬芯和各注塑部件的同時，將碳纖維增強聚醚醚酮顆粒在140-160°C下干燥2小時以上，模具溫度保持在210°C左右，當料筒溫度升至380°C時開始注塑。由于碳纖維增強聚醚醚酮的熔點為334°C左右，所以碳纖維增強聚醚醚酮以液體狀態進入注塑澆口，碳纖維增強聚醚醚酮液體通過內部進料口，同時在注塑外腔和注塑內腔擴散，當接近預計的注塑時間時，壓力傳感器顯示壓力數值P=75Pa，此時同時在兩端向外拉動定位滑塊，至壓力傳感器顯示壓力數值Po=70Pa,拉動滑塊期間注塑并不間斷，當壓力再次達到數值p=75Pa時，再次拉動定位滑塊，如此循環操作，直至定位滑塊到達限位位置。在保壓25秒后即可完成注塑。然后，打開模具,取出注塑件,利用芯棒內桿端部的內螺紋拔出芯棒內桿。
[0054]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；如果不脫離本實用新型的精神和范圍，對本實用新型進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型權利要求的保護范圍當中。
【權利要求】
1.一種制造全包覆耐腐蝕磁力泵泵軸的模具，其特征在于，包括: 泵軸金屬芯，其為一中空金屬芯，在所述中空的金屬芯的中間部位具有作為內部進料口的小孔； 置于所述中空的金屬芯的內腔中的芯棒內桿，分別套在所述芯棒內桿的兩端的兩個中空圓筒狀的定位滑塊，所述定位滑塊的內側端分別插入到所述中空的金屬芯和所述芯棒內桿二者之間的環形腔的兩端，分別連接到每個所述定位滑塊的外側端的兩個定位滑塊拉臂，所述定位滑塊的壁厚等于所述中空的金屬芯內腔半徑和所述芯棒內桿半徑之差，所述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯的內腔形成注塑內腔； 上述芯棒內桿、定位滑塊和中空的金屬芯組裝后放置到動模或定模上，所述模具的定模和動模的合模線上設置有安裝所述定位滑塊的圓孔，模具的內表面、中空的金屬芯外表面和定位滑塊形成注塑外腔，所述定模上具有與所述內部進料口對應的注塑澆口，所述定位滑塊中的一個的外側端與連接到壓力傳感器的檢測部的彈簧連接。
2.如權利要求1所述的模具，其特征在于，所述注塑外腔的半徑和所述中空的金屬芯的半徑之差等于所述定位滑塊的壁厚。
3.如權利要求1所述的模具，其特征在于，所述兩個定位滑塊的外側端都各自連接到彈簧，所述彈簧分別連接到一個壓力傳感器的檢測部。
4.如權利要求1所述的模具，其特征在于，所述安裝定位滑塊的圓孔的較大部分位于動模上，即所述動模大于定模。
5.如權利要求1所述的模具，其特征在于，所述安裝定位滑塊的圓孔的較大部分位于定模上，即所述定模大于動模。
6.如權利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具進一步包含動模固定架以及氣缸固定在所述動模固定架上的PLC輸出控制氣缸，所述動模固定架上具有限位裝置。
【文檔編號】B29C45/76GK203611423SQ201320473039
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】曹衛東, 顧建軍, 顧秋林, 宋喜賀 申請人:太倉順達磁力泵科技有限公司