CN107290075A - 耐磨热电偶加工方法及耐磨热电偶 - Google Patents

耐磨热电偶加工方法及耐磨热电偶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨热电偶加工方法及耐磨热电偶，热电偶加工方法主要包括根据设计要求选取合适的金属管，对金属管的一端进行热锻缩径处理获得闷头端，对闷头端进行光滑处理，在闷头端上加工闷头端通孔以及将热电偶丝的测温端穿入闷头端通孔内并与保护套管壳体焊接。通过上述方法制得的热电偶具有较强的耐磨性能，不易损坏，且加工成本低。本发明还包括一种热电偶，该热电偶具有较强的耐磨性能，且响应时间短。

Description

耐磨热电偶加工方法及耐磨热电偶
技术领域
本发明涉及热电偶加工方法及热电偶，尤其是涉及一种橡胶行业密炼机用耐磨热电偶加工方法及具有用该方法加工的耐磨热电偶。
背景技术
橡胶炼制过程时间相对较短，在炼胶过程中需要严格的控制密炼机的温度，如果炼胶过程温度过高，会加快橡胶的热氧老化，使硫化胶是物理机械性能下降，即出现过炼现象，同时还会使胶料发生焦烧现象，炼胶温度也不能太低，否则会出现胶料压散现象，因此需要用热电偶对密炼机进行实时的温度监控。
同时由于橡胶炼制过程中会在密炼机内产生超高的压力和剪切力，这种超高的的压力和剪切力会充斥着整个密炼机的内部空间，同时也作用于置于密炼机内的热电偶。因此需要热电偶要具有较高的强度和耐磨性。
热电偶一般分为绝缘式热电偶和接壳式热电偶，其都具有保护套管和热电偶丝，热电偶丝置于保护套管内用于进行温度测量，保护套管用于固定和保护热电偶丝的作用。现有技术中用于橡胶行业密炼机内的热电偶的保护套管一般分为两种类型。一种是热电偶的保护套管分为两体结构，即保护管和耐磨头，保护管采用长的金属管，耐磨头采用较短的金属圆柱材料进行加工和外表面光滑和耐磨处理制成，并将保护管和耐磨头通过焊接固定在一起，热电偶丝置于保护管和耐磨头内以进行温度测量。这种热电偶由于保护管和耐磨头采用焊接连接，其容易因为焊接处存在内部缺陷而导致金属疲劳从而引起热电偶的强度不够产生断裂，同时还需要对焊接处进行光滑处理等步骤增加的生产工艺的复杂性。另一种热电偶的保护套管为一体结构，其生产过程是将一较长的金属棒料进行整体钻孔，加工出细长的内孔，之后进行表面的光滑和耐磨处理，热电偶丝置于保护套管上的内孔用于进行温度测量。这种热电偶的保护套管虽然可以具有较高的强度，但是其还具有以下缺点：1、由于需要在细的棒料上深钻孔，加工工艺复杂，加工成本高，2、在细长棒料上钻孔，由于钻孔深度较大，在加工过程中容易造成钻偏等问题影响热电偶的质量或增加次品率。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种橡胶行业密炼机用耐磨热电偶的加工方法，其不仅消除了热电偶保护套管采用分体式结构强度不高的问题，同时也消除了采用整体钻孔加工复杂且容易钻偏等问题。同时也提供了一种具有较高的强度，较高的耐磨性，且具有较快的反应时间热电偶。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种耐磨热电偶加工方法，包括以下步骤：(1)坯料选取：根据热电偶保护套管长度设计要求和热电偶丝规格选取金属管；(2)缩径处理：通过热锻方法将选取的所述金属管的一端进行缩径处理，使得所述金属管的热锻端密闭并形成致密的端头，从而获得一端为闷头的金属管；(3)机加工处理：所述机加工处理包括对所述一端为闷头的金属管的闷头端的光滑处理和闷头端钻孔处理，使得所述一端为闷头的金属管具有光滑的端头和具有与所述金属管内孔同轴的闷头端通孔；(4)热电偶丝焊接：将热电偶丝穿入所述具有闷头端通孔的金属管的内孔中，并将所述热电偶丝的测温端焊接在所述闷头端通孔内形成封闭端头；
进一步地，所述机加工处理还包括对所述一端为闷头的金属管的内外壁进行光滑表面处理；
进一步地，还包括对所述金属管闷头端表面进行喷涂耐磨层处理；
进一步地，所述喷涂耐磨层处理为采用超音速火焰喷涂方法喷涂碳化钨合金涂层；
一种采用本发明所述的耐磨热电偶加工方法加工的耐磨热电偶，包括保护套管、热电偶丝和两孔陶瓷管，所述热电偶丝穿入所述两孔陶瓷管中并置于所述保护套管内，所述保护套管是由一端通过热锻缩径处理的金属管制成的一端密闭的闷头管，所述闷头管的闷头端外形为光滑过渡曲面，所述闷头端具有与所述金属管的内孔同轴的闷头端通孔，所述热电偶丝的测温端穿入所述闷头端通孔并与所述闷头端通孔的内壁焊接形成封闭端头；
进一步地，所述光滑过渡曲面包括圆锥面、所述圆锥面与所述保护套管的外壁连接处的第一圆弧面以及所述圆锥面的锥尖处的第二圆弧面；
进一步地，所述保护套管的闷头端表面喷涂有碳化钨合金涂层；
进一步地，所述保护套管为合金钢；
进一步地，所述两孔陶瓷管和所述保护套管之间还注有Al2O3。
通过采用上述技术方案，本发明提供的橡胶行业密炼机用耐磨热电偶，具有以下有益效果：1、耐磨热电偶的保护套管是通过对厚壁金属管的一端进行热短缩经以形成用于放置热电偶丝的闷头管，该方法使得保护套管具有较高的强度，避免了保护套管采用分体结构焊接容易损坏的缺点；2、通过热端缩径处理，保护套管的热锻端的结构更加致密，增强了保护套管耐磨端的耐磨强度；3、保护套管热锻端机加工成光滑过渡曲面，可以减小保护套管耐磨端受到密炼机内压力和剪切力的冲击，提高热电偶的使用寿命；4、保护套管耐磨端加工成光滑过渡曲面，可以减小热锻端的壁厚，提高保护套管内热电偶丝的响应时间；5、保护套管的热锻端采用超音速火焰喷涂方法喷涂碳化钨合金涂层，进一步增强了保护套管的耐磨强度，提高了热电偶的使用寿命；6、保护套管采用合金钢制成，可以进一步提高保护套管的强度和耐磨性，提高热电偶的使用寿命；7、热电偶丝的测温端与保护套管壳体焊接，使得热电偶具有较快的响应时间，提高了热电偶的响应灵敏度。
附图说明
图1是本发明耐磨热电偶一种实施例的结构图；
图2是图1中A处的局部放大示意图。
图中：1、保护套管，11、金属管的内孔，2、热电偶丝，21、热电偶丝测温端，3、两孔陶瓷管，4、闷头端，41、闷头端通孔，42、圆锥面，43，第二圆弧面，44、第一圆弧面，5、玻璃纤维管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
一种耐磨热电偶加工方法，包括以下步骤：
(1)坯料选取：根据热电偶保护套管长度设计要求和热电偶丝规格选取金属管；
在该步骤中，根据热电偶保护套管的长度设计要求和热电偶丝的规格选取具有一定长度和内外径尺寸的金属管，金属管可以是不锈钢、合金钢等材料制成的金属厚壁管，金属管的壁厚应当保证在热锻处理过程中金属管的内径可以缩小并消除，优选地，金属管的壁厚与外径之比为1/3～1/4，可以保证热锻缩径过程中金属管的内径完全消除并在金属管的端部形成致密的端头。优选地，金属管采用合金钢，因为合金钢本身具有较高的强度，通过本方法对合金钢金属管加工获得的保护套管可以具有更高的耐磨性。
(2)缩径处理：通过热锻方法将选取的所述金属管的一端进行缩径处理，使得所述金属管的热锻端密闭并形成致密的端头，从而获得一端为闷头的金属管；
在该步骤中，对选取的金属管的一端进行热锻处理，热锻处理使得金属管的一端的内孔径缩小直至消除形成闷头管，金属管的闷头端经过热锻处理形成，其具有更高的致密性和更高的强度，提高了耐磨性能和抗冲击力，从而可以提高保护管的使用寿命。
(3)机加工处理：所述机加工处理包括对所述一端为闷头的金属管的闷头端的光滑处理和闷头端钻孔处理，使得所述一端为闷头的金属管具有光滑的端头和具有与所述金属管内孔同轴的闷头端通孔；
在步骤2中通过热锻缩径处理获得的一端为闷头的金属管，其闷头端表面粗超，无法使用，因此需要对其进行光滑处理以减小保护管端头表面与待测液体的阻力，提高保护管的使用寿命。同时，在金属管的闷头端上加工有与金属管内径同轴的闷头端通孔，将热电偶丝的测温端穿入闷头端通孔中以便于与金属管的管壁焊接，实现热电偶的快速响应。
(4)热电偶丝焊接：将热电偶丝穿入所述具有闷头端通孔的金属管的内孔中，并将所述热电偶丝的测温端焊接在所述闷头端通孔内形成封闭端头。
在该步骤中，将套有两孔陶瓷管的热电偶丝穿入具有闷头端通孔的金属管的内孔中，热电偶丝的测温端从闷头端通孔中探出，并焊接在闷头端通孔中形成封闭的端头，优选地，采用氩弧焊将测温端焊接在闷头端通孔中。之后还可以包括对焊接部分的抛光处理，使得焊接部分与闷头端光滑连接，焊接端头形成光滑的圆弧形结构。
进一步地，在步骤3机加工处理过程中，为了便于将套有两孔陶瓷管的热电偶丝置于金属管内孔径中和热电偶的表面光滑，还可以包括对金属管的内外径的表面进行光滑处理。
为了进一步地增加该方法制得的热电偶的耐磨性能，本发明方法还可以包括对保护套管的闷头端进行表面喷涂耐磨层处理，闷头端喷涂耐磨层的长度可以根据热电偶插入密炼机的长度进行确定，优选地，喷涂耐磨层处理采用超音速火焰喷涂方法对闷头端喷涂碳化钨合金涂层，通过超音速火焰喷涂碳化钨涂层可以使得热电偶保护套管的硬度显著的增加(一般硬度可达到HV1200左右)，增强了耐磨强度，提高了热电偶的使用寿命。本发明的喷涂耐磨层处理还可以采用电镀涂层或堆焊层等方式以增加闷头端的耐磨强度，提高使用寿命。
实施例2
如图1和图2所示为本发明的耐磨热电偶的一种实施例的结构图，包括保护套管1、热电偶丝2和两孔陶瓷管3，热电偶丝2穿入两孔陶瓷管3中并置于保护套管1内，热电偶丝2的另一端从保护套管1中伸出用于将测温端21测得的温度输出。保护套管1是由一根金属管一端经过热锻缩径处理的制成的一端密闭的闷头管，保护套管1的闷头端4外形为光滑过度曲面，在闷头端4上加工有与金属管的内孔11同轴的闷头端通孔41，套有玻璃纤维管5的热电偶丝2 的测温端21穿入闷头端通孔41中并与闷头端通孔41的内壁焊接形成密闭端头，优选地，采用氩弧焊将测温端21与闷头端通孔41的内壁焊接。
金属管材质可以采用304不锈钢制成，由于304不锈钢具有较高的强度和较低的价格，使得热电偶的保护套管1具有较高的强度和耐磨性，并且可以具有较低的加工成本。优选地，保护套管1采用合金钢制成，合金钢具有比304 不锈钢更高的强度，可以使得热电偶具有更高的强度和耐磨性能，可以延长热电偶的使用寿命。金属管材质不限于304不锈钢和合金钢，任何能够进行热锻处理且具有较好的强度的材质都可以。
闷头端4的外形可以是半圆球面，其可以减小热电偶与待测温液体之间的摩擦，提高保护套管1使用寿命。优选地，如图2所示，闷头端4的外形为圆锥面42，圆锥面42与保护套管1的外壁连接处为圆弧过渡的第一圆弧面44，第一圆弧面44分别与圆锥面42和保护套管1的外壁相切，圆锥面42的锥尖处为光滑的第二圆弧面43，由于采用圆锥面，并且通过第一圆弧面和第二圆弧面的光滑过渡，可以进一步减小闷头端4对待测液体的阻力，延长热电偶的使用寿命。
进一步地，保护套管1的闷头端4表面喷涂有碳化钨合金耐磨层，使得保护套管1的闷头端4具有更高的耐磨性能，当保护套管1的闷头端4插入密炼机内，可以长时间的承受密炼机内的胶料的冲击，提高了热电偶的使用寿命。
进一步地，两孔陶瓷管3和保护套管1之间注入防潮介质，防潮介质选用 AL2O3，使得热电偶丝2在使用过程中保持干燥，保证了热电偶的测量精度同时延长了热电偶的是使用寿命。
进一步地，热电偶丝2的从保护套管1伸出的一端套有玻璃纤维管5，玻璃纤维管5可以防止热电偶丝2在使用过程中受到折损，同时玻璃纤维管5还具有一定的耐温性能，可以防止热电偶的损坏。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐磨热电偶加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)坯料选取：根据热电偶保护套管长度设计要求和热电偶丝规格选取金属管；
(2)缩径处理：通过热锻方法将选取的所述金属管的一端进行缩径处理，使得所述金属管的热锻端密闭并形成致密的端头，从而获得一端为闷头的金属管；
(3)机加工处理：所述机加工处理包括对所述一端为闷头的金属管的闷头端的光滑处理和闷头端钻孔处理，使得所述一端为闷头的金属管具有光滑的端头和具有与所述金属管内孔同轴的闷头端通孔；
(4)热电偶丝焊接：将热电偶丝穿入所述具有闷头端通孔的金属管的内孔中，并将所述热电偶丝的测温端焊接在所述闷头端通孔内形成封闭端头。
2.根据权利要求1所述的耐磨热电偶加工方法，其特征在于：所述机加工处理还包括对所述一端为闷头的金属管的内外壁进行光滑表面处理。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨热电偶加工方法，其特征在于：还包括对所述金属管闷头端表面进行喷涂耐磨层处理。
4.根据权利要求3所述的耐磨热电偶加工方法，其特征在于：所述喷涂耐磨层处理为采用超音速火焰喷涂方法喷涂碳化钨合金涂层。
5.一种采用权利要求1～4中任一项所述的耐磨热电偶加工方法加工的耐磨热电偶，包括保护套管(1)、热电偶丝(2)和两孔陶瓷管(3)，所述热电偶丝(2)穿入所述两孔陶瓷管(3)中并置于所述保护套管(1)内，其特征在于：所述保护套管(1)是由一端通过热锻缩径处理的金属管制成的一端封闭的闷头管，所述闷头管的闷头端(4)外形为光滑过渡曲面，所述闷头端(4)具有与所述金属管的内孔(11)同轴的闷头端通孔(41)，所述热电偶丝(2)的测温端(21)穿入所述闷头端通孔(41)中并与所述闷头端通孔(41)焊接形成封闭端头。
6.根据权利要求5所述的耐磨热电偶，其特征在于：所述光滑过渡曲面包括圆锥面(42)、所述圆锥面(42)与所述保护套管(1)的外壁连接处的第一圆弧面(44)以及所述圆锥面(42)的锥尖处的第二圆弧面(43)。
7.根据权利要求6所述的耐磨热电偶，其特征在于：所述保护套管的闷头端(4)表面喷涂有碳化钨合金涂层。
8.根据权利要求7所述的耐磨热电偶，其特征在于：所述保护套管(1)为合金钢。
9.根据权利要求8所述的耐磨热电偶，其特征在于：所述两孔陶瓷管(3)和所述保护套管(1)之间还注有Al2O3。
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