引言:矿用浆液泵的主要磨损部件包括叶轮、蜗壳、护板。它们在工作过程中不但要承受物料的冲蚀磨损,而且还要承受气蚀损伤和浆料的腐蚀作用。浆液泵的磨损是一个十分复杂的物理化学过程,它造成了材料的大量消耗,增加了维护费用,降低了生产效率和经济效益。因此必须加强对此方面的研究和分析。
1研究内容概述
1.1金属材料及非金属材料的优选研究
通过研究高铬白口铸铁、超高铬白口铸铁、稀土与常规材料组合、橡胶、陶瓷材料及有机涂层各自性能及适用范围,选出最适合矿用浆液泵的金属材料及非金属材料,从而提高矿用浆液泵的质量。
1.2防腐技术
影响矿用浆液泵使用寿命的重要因素是矿用浆液泵的耐腐蚀性强弱,通过研究适用于PH<2,在细颗粒浆液中有良好抗腐蚀性能的材料、适用于PH>=1的磷肥厂酸性矿浆的材料和适用于含较高氯离子的酸性矿浆的材料,提高矿用浆液泵的耐腐蚀性,从而提高矿用浆液泵的使用寿命。
1.3耐磨技术
矿用浆液泵的过流部件在含有硬质颗粒且具有腐蚀性的浆体的作用下,存在非常严重的磨损、表面剥落等问题。通过研究适用于颗粒较软、浓度较低,冲击载荷较小的磨料磨损工况的材料、适用于较大冲击载荷磨料磨损的材料和研究适用于高浓度、高磨料磨损工况的材料,提高矿用浆液泵的耐磨性。
2关键技术分析
矿用浆液泵的主要磨损部件包括叶轮、蜗壳、护板,其结构如下图所示。
图1常见矿用浆液泵
它们在工作过程中不但要承受物料的冲蚀磨损,而且还要承受气蚀损伤和浆料的腐蚀作用。浆液泵的磨损是一个十分复杂的物理化学过程,它造成了材料的大量消耗,增加了维护费用,降低了生产效率和经济效益。若材料选择不合理,也不会达到理想的运行效果,寿命也难以达到理想状态[1]。
2.1矿用浆液泵碳化硅陶瓷叶轮加工技术
尽管国内渣浆泵产品的生产厂家始终坚持着对现有渣浆泵产品中叶轮件、前护板件和后护板件及泵壳件等关键件进行着耐磨耐腐材料的开发和研究,但目前市场上所销售渣浆泵产品的使用寿命均没取得实质性的技术突破,其使用寿命仍停留在2000小时左右的技术水平上;这与国外同类渣浆泵产品相比,存在品质特征的差异是显而易见的。为解决现有技术渣浆泵产品存在使用寿命短的技术痛点,为实现渣浆泵产品长使用寿命的技术突破,本发明提出了一种“融进小颗粒合金镀层技术的渣浆泵”产品的全新技术方案。
矿用浆液泵碳化硅陶瓷叶轮加工技术的研究与应用,为解决大型泵用叶轮生产过程中存在的效率低,寿命短等问题提供了一种新方法。采用该工艺可在普通车床上进行快速装夹及定位加工,并能有效地保证叶片型面精度和表面粗糙度要求,同时提高了生产效率,降低了生产成本。
对该技术的研究主要从以下几方面展开:第一,分析了碳化硅陶瓷刀具材料性能及其切削特性,明确了碳化硅陶瓷刀具车削加工工艺原理,包括刀杆结构形式以及主要技术参数选择原则,对刀具前刀面,后刀面及刀槽参数进行设计计算;第二,分析叶轮加工所需刀具材料特性和切削参数对叶轮性能的影响,确定了碳化硅陶瓷纤维复合材料作为叶轮毛坯;第三,通过优化工艺流程,选用不同型号的磨料砂轮,制作相应规格的研磨盘,经过磨削和打磨之后便可以完成泥浆输送任务。最后还需要对泥浆输送设备进行调试,以确保其能够正常运行;第四,还应通过试验对目标碳化硅陶瓷刀具加工大型矿浆泵碳化硅陶瓷叶轮的可行性进行验证,并由此来设计主轴回转驱动系统和刀架夹持机构,并利用三维软件建立碳化硅陶瓷纤维基复合材料的实体模型,通过有限元仿真手段获得其最大应力分布云[2]。
2.2矿用浆液泵高分子陶瓷耐磨涂层技修复技术
矿用浆液泵高分子陶瓷耐磨涂层技修复技术是针对现有注浆泵存在的磨损严重,寿命短等问题而开发出来的一项新技术。通过在普通陶瓷表面喷涂一层具有特殊性能和功能的高分子材料制成的耐磨层,使之成为能承受高压流体冲刷、腐蚀和磨蚀破坏的高效耐磨部件,从而提高了目标产品寿命及可靠性。其主要工作原理为:首先将改性后的无机纳米材料与基体结合起来形成一种新型复合材料——纳米陶瓷复合颗粒,然后对该复合材料进行适当烧结处理,得到纳米陶瓷粉末或基体复合材料;最后再对这种复合材料施加一定载荷,以达到预期目的。
就目前现实情况来看,由于制备工艺以及理论研究的不足,所研制出的耐磨层仍未完全满足使用要求,如耐磨性差、抗热震能力差、抗冲击强度低、使用寿命较低等。而矿用浆液泵高分子陶瓷耐磨涂层技修复技术恰好能很好地弥补这些缺陷,有效解决上述难题。具体而言:首先,根据不同工况下的需求选择合适的耐磨材料;其次,合理控制浆料配比和搅拌方式,确保粘结剂充分分散于浆料体系中;最后,要选用适宜的设备,实现高速研磨成型。目前该技术的研究成果已经成功用于矿用浆料泵的制造,并且已实现批量化生产,经济效益显著。
结束语:综上所述,目前我国在流体部件材料选用及防腐耐磨技术的研究还存在一定的上升空间。因此技术人员应及时转变传统思维观念,通过各种方式加深对流体部件材料选用及防腐耐磨技术的了解和认识,并在此基础上站在全局视角下重新审视整个工作,从而实现尽快提高金属材料的耐磨蚀性及非金属材料的耐腐蚀性。参考文献:
[1]罗一旻,杨军华,罗荘竹,张广安,张俊彦等.热带海洋盐雾气氛自润滑耐磨防腐涂层技术研究新进展[J].摩擦学学报,2022,43(01):104-120.
[2]施捷,胡晓亮,俞燕,冯园中.基于热喷涂工艺的叶轮防腐耐磨处理[J].化工装备技术,2020,41(06):66-68.