CN101397664A - 一种金属陶瓷复合缸套的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，首先将金属缸套水平固定在离心机上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，启动离心机带动金属缸套高速旋转，使金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上；点燃金属陶瓷混合粉料将其均匀烧结在缸套内壁上形成一层薄壁陶瓷层，关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；对冷却后的缸套内腔航磨加工，达到要求尺寸后，以腔空为基准，精车外圆后进行防腐处理。本发明采用烧结工艺在金属缸套内壁固化一层厚度为2－3mm的陶瓷内衬，其耐热、耐腐蚀性、抗冲击性完全满足石油泥浆泵缸套的要求，大幅提高了缸套的使用寿命。经试验可使普通缸套的寿命提高五至十倍。

Description

一种金属陶瓷复合缸套的加工方法
技术领域
本发明涉及一种金属陶瓷复合缸套的加工方法。
背景技术
现有技术中各种泵体的缸套主要有金属缸套、合金内衬缸套及陶瓷内衬缸套等。金属缸套防腐、耐磨性差，在地质勘探、石油钻井等领域基本上已被淘汰。合金内衬缸套由于采用耐磨合金作内衬，防腐、耐磨性能有了一定的提高，但由于石油钻探过程中所用泥浆泵输送的介质酸碱性大，并含有部分沙粒，缸套最长也只能使用1000小时左右，且更换缸套费时费力，严重影响工作效率。陶瓷内衬缸套是至今为止较为理想的泥浆泵缸套，其结构是将单独制造加工的陶瓷内衬热装在钢套中，在提高缸套防腐、耐磨性上有所突破，但由于其陶瓷内衬必须单独制造加工，其壁厚一般>1cm，且热装在钢套中，使陶瓷内衬与钢套之间存在难以消除的间隙，导致陶瓷内衬耐冲击性较差，因此其使用寿命只有3000小时左右。加之陶瓷内衬单独制造加工，热装工艺复杂，因此其生产成本较高。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，在钢套内壁烧结一层薄壁陶瓷，在保证缸套防腐、耐磨性不变的前提下，大幅度提高缸套的使用寿命，有效降低生产成本。经试验可使普通缸套的使用寿命提高五至十倍。且普通缸套在磨损不能使用的情况下，回收后进行加工处理制成金属陶瓷复合缸套，其防腐、耐磨性和使用寿命与新的金属陶瓷复合缸套基本相同，节约资源，保护环境。
本发明的技术解决方案：一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，首先将金属缸套水平固定在离心机上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，并在缸套的两端固定挡圈；启动离心机带动金属缸套高速旋转，使金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上，点燃金属陶瓷混合粉料使其与金属缸套内壁熔化成一体，将金属陶瓷混合粉料均匀烧结在缸套内壁上，在缸套内壁形成一层薄壁陶瓷层，关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；对冷却后的缸套内腔航磨加工，达到要求尺寸后，以腔空为基准，精车外圆后进行防腐处理。
具体工艺步骤：
①采用离心浇铸方式生产缸体毛胚，将毛胚粗加工成金属缸套，且金属缸套的外径>成品缸套外径3-4mm，内径>成品缸套内径4-5mm；
②将金属缸套水平固定在离心机上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，并在缸套的两端固定挡圈；
③启动离心机带动金属缸套高速旋转使缸套内壁线速度达到300—600米/分，此时金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上；
④点燃金属陶瓷混合粉料高温燃烧3—5秒，金属缸套内腔瞬间温度达到3000-3200℃，将金属陶瓷混合粉料与金属缸套内壁熔化，使金属陶瓷混合粉料均匀烧结在缸套内壁上，在缸套内壁形成2—3mm薄壁陶瓷层；
⑤高温运转3—5分钟后关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；
⑥对冷却后的缸套内腔航磨加工，达到要求尺寸后，以腔空为基准，精车外圆后进行防腐处理。
所述可燃金属陶瓷混合粉料由下述重量比的原料组成：Fe2O3 40—65％，SiO2 15—30％，Al2O3 15-30％。
所述可燃金属陶瓷混合粉料由下述重量比的原料组成：Fe2O3 40—65％，ZrO2 15—30％，Al2O3 15-30％。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
1、本发明采用烧结工艺在金属缸套内壁固化一层厚度为2-3mm的陶瓷内衬，使陶瓷内衬与金属缸套内壁固为一体，二者之间无间隙，因此其耐热、耐腐蚀性完全达到了陶瓷内衬缸套的水平，并克服了陶瓷内衬缸套耐冲击性较差的缺陷，抗冲击性完全满足石油泥浆泵缸套的要求，大幅提高了缸套的使用寿命。经试验可使普通缸套的寿命提高五至十倍。
2、本发明采用烧结工艺在金属缸套内壁固化一层陶瓷内衬，加工工艺简单可行，能有效降低生产成本。
3、本发明可对内壁磨损不能使用的金属缸套回收加工处理，在其内壁固化一层陶瓷内衬，使其防腐、耐磨性和使用寿命与新的金属陶瓷复合缸套基本相同，节约资源，保护环境。
附图说明
图1为本发明离心机的结构示意图。
具体实施方式
结合图1描述本发明的实施例。
1、工艺步骤：
①采用离心浇铸方式生产缸体毛胚，将毛胚粗加工成金属缸套，且金属缸套的外径>成品缸套外径3-4mm，内径>成品缸套内径4-5mm；
②将金属缸套2水平固定在离心机1上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，并在缸套的两端固定挡圈3；
③启动离心机带动金属缸套高速旋转使缸套内壁线速度达到300—600米/分，此时金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上；
④点燃金属陶瓷混合粉料高温燃烧3—5秒，金属缸套内腔瞬间温度达到3000-3200℃，将金属陶瓷混合粉料与金属缸套内壁熔化，使金属陶瓷混合粉料均匀烧结在缸套内壁上，在缸套内壁形成2—3mm薄壁陶瓷层4；
⑤高温运转3—5分钟后关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；
⑥对冷却后的缸套内腔航磨(垂直磨削)加工，达到要求尺寸后，以内腔轴线为基准，精车外圆后进行防腐处理。
2、所述可燃金属陶瓷混合粉料由下述重量百分比的工业原料均匀混合而成：
 
实施例 Fe2O3粉 SiO2粉 ZrO2粉 Al2O3粉
1 40 30 — 30
2 55 23 — 22
3 65 15 — 20
4 40 — 30 30
5 55 — 20 25
6 65 — 15 20
注：Fe2O3粉、SiO2粉、Al2O3粉、ZrO2粉均为工业级原料。

Claims (4)

1.一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，其特征是：将金属缸套水平固定在离心机上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，并在缸套的两端固定挡圈；启动离心机带动金属缸套高速旋转，使金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上，点燃金属陶瓷混合粉料使其与金属缸套内壁熔化成一体，将金属陶瓷混合粉料均匀烧结在缸套内壁上，在缸套内壁形成一层薄壁陶瓷层，关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；对冷却后的缸套内腔航磨加工，达到要求尺寸后，以腔空为基准，精车外圆后进行防腐处理。
2.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，其特征是：
①采用离心浇铸方式生产缸体毛胚，将毛胚粗加工成金属缸套，且金属缸套的外径>成品缸套外径3-4mm，内径>成品缸套内径4-5mm；
②将金属缸套水平固定在离心机上，然后将可燃金属陶瓷混合粉料加入缸套内腔，并在缸套的两端固定挡圈；
③启动离心机带动金属缸套高速旋转使缸套内壁线速度达到300—600米/分，此时金属陶瓷混合粉料均匀附着在缸套内壁上；
④点燃金属陶瓷混合粉料高温燃烧3—5秒，金属缸套内腔瞬间温度达到3000-3200℃，将金属陶瓷混合粉料与金属缸套内壁熔化，使金属陶瓷混合粉料均匀烧结在缸套内壁上，在缸套内壁形成2—3mm薄壁陶瓷层；
⑤高温运转3—5分钟后关闭离心机，金属缸套减速旋转并自然冷却，使薄壁陶瓷层固化在缸套内壁上与缸套成为一体；
⑥对冷却后的缸套内腔航磨加工，达到要求尺寸后，以腔空为基准，精车外圆后进行防腐处理。
3.根据权利要求1或2所述的一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，其特征是所述可燃金属陶瓷混合粉料由下述重量比的原料组成：Fe2O3 40—65％，SiO2 15—30％，Al2O3 15-30％。
4.根据权利要求1或2所述的一种金属陶瓷复合缸套的加工方法，其特征是所述可燃金属陶瓷混合粉料由下述重量比的原料组成：Fe2O3 40—65％，ZrO2 15—30％，Al2O3 15-30％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876073A (zh) * 2010-03-30 2010-11-03 袁茂豪 一种高分子陶瓷管道内衬的搪涂工艺方法及其搪涂装置
CN104831278A (zh) * 2014-02-06 2015-08-12 福特全球技术公司 涂覆内燃发动机的缸膛和气缸体的方法
CN105153724A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 一种缸套用铁基复合材料及其制备方法

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