CN107877107B - 一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，包括以下步骤：(1)下料加工；(2)激光熔覆：1)喷嘴外表面处理；2)喷嘴内孔处理；(3)喷嘴精处理：1)喷嘴外表面处理；2)喷嘴内孔处理；(4)喷嘴校验；(5)喷嘴组件的组装。本发明提供了一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法的技术方案，采用独特的制造方法，通过激光熔覆技术在耐磨材料配方组合便捷的优势上，实现了喷嘴制造在易加工的耐高温材料基体上熔覆耐高温好、耐磨性能优越的熔覆层，使得喷嘴内孔的耐磨性能更好，延长喷嘴的使用寿命，为装置的安全、经济、长周期稳定奠定了基础，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法。
背景技术
水煤浆喷嘴(烧嘴)是水煤浆气化装置的关键设备，其中料浆喷嘴是该设备的核心部件，它的使用寿命决定着整套装置运行的安全、稳定、长周期，决定着装置的经济效益，所以提高料浆喷嘴的耐磨性是国内外研究单位和喷嘴制造厂家长期研究的课题。目前采用的手段一般有：提高喷嘴部位材质高温耐磨性；喷嘴工作部位采用表面耐磨涂复技术；采用硬质合金镶套等等办法来延长使用寿命。目前各类喷料燃烧喷嘴制造方法上存在的问题有：
1.选用高性能整体材料制造其机械加工工艺性差、焊接难度大、成本高、使用寿命不理想；
2.采用表面涂覆技术的喷嘴由于其涂覆层厚度限制，一旦涂覆层磨完，基体材料的快速磨损将很快恶化燃烧炉的工况(国内部分企业使用该技术的喷嘴已经暴露出这一问题的严重性)；
3.采用硬质合金环镶套法制作出的喷嘴，使用中存在硬质合金环开裂或局部崩裂的严重问题。
综上现状可以看到，现有的制造方式从经济性、使用的安全性和使用寿命上都存在明显的问题。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法的技术方案，采用独特的制造方法，通过激光熔覆技术在耐磨材料配方组合便捷的优势上，实现了喷嘴制造在易加工的耐高温材料基体上熔覆耐高温好、耐磨性能优越的熔覆层。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)下料加工：
根据设计尺寸将原材料切割成喷嘴胚胎，再用车床对喷嘴胚胎的外形进行加工，直至喷嘴胚胎外形达到设计尺寸，然后根据设计图纸对喷嘴胚胎进行钻孔处理，确保喷嘴内孔孔径大于设计尺寸2mm，预留2mm的尺寸，便于实际的加工，防止后续喷嘴的制造加工中由于变形形成“欠胚”，造成材料的报废，并且在加工中，确保喷嘴的底部倒角大于R3，喷嘴坡口的角度大于135°，从而便于后续的熔覆处理，防止激光熔覆未熔透出现裂纹等问题，有效降低了次品率，提高喷嘴的制造精度和质量；
(2)激光熔覆：
1)喷嘴外表面处理；
a、首先将喷嘴水平放置到操作台上，再通过第一夹具将喷嘴固定，第一夹具的一端伸入到喷嘴中心的喷嘴内孔内对喷嘴起到限位固定作用，同时第一夹具的另一端与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴的外表面均匀涂覆涂料，同时在等离子喷涂器工作时步进电机转动，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴外表面，使喷嘴外表面形成2mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴表面进行激光熔覆处理，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴的外径尺寸，以喷嘴外部的圆周为基准对喷嘴进行均匀熔覆处理，使得喷嘴表面的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴基层表面形成涂料熔覆层；
2)喷嘴内孔处理：
a、更换第一夹具，采用第二夹具对喷嘴表面进行夹紧固定，同时第二夹具的端部与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴内孔内部涂覆涂料，同时步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴内孔，使得喷嘴内孔形成1mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴内孔进行激光熔覆处理，步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴内孔流线型结构加工，以喷嘴内孔的圆周为基准对喷嘴内孔进行均匀熔覆处理，使得喷嘴内孔的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴内孔的基层表面形成涂料熔覆层，通过激光熔覆，使得喷嘴内孔内部的熔覆层硬度达到HRC60以上，表面光洁度在1.6um，有效提高喷嘴内孔的使用寿命；
(3)喷嘴精处理：
1)喷嘴外表面处理：
首先车床以外圆为基准，对喷嘴外表面进行粗车处理，再进一步用车床对喷嘴外表面进行半精车处理，确保喷嘴外表面的外圆留有1mm余量
2)喷嘴内孔处理：
首先用车床对喷嘴内孔头部进行半精车处理，确保喷嘴内孔头部直径处留有2mm的余量，再用电火花切割对喷嘴内孔进行进一步的切割加工，然后将电磨机安装到机床上，通过电磨机对喷嘴内孔进行精磨处理，直至喷嘴内孔精度在0.02mm内；
(4)喷嘴组件的组装：
根据喷嘴实际尺寸选择相对应的管道、管件、阀门和连接件，将管道、管件、阀门、连接件和喷嘴之间组装好，并且根据实际的安装要求对相对应的连接处进行焊接密封处理，确保连接处的紧密性能，组装完成后，对喷嘴组件进行调试和修整，直至喷嘴组件达到实际的组装要求，再将喷嘴组件投入实际使用。
进一步，在步骤(2)的步骤1)和步骤2)中，激光熔覆器对喷嘴外表面和喷嘴内孔进行熔覆处理时，同时通入保护气体，保护气体对熔覆处进行不间断喷气处理，保护气体的设计可以对熔覆处进行保护，使得熔覆处的熔覆效果更好，提高熔覆层的质量。
进一步，在步骤(3)和步骤(4)之间，喷嘴加工完成后，通过校验装置对喷嘴的外形、尺寸和结构强度进行校验处理，校验符合要求的喷嘴进入下一步的组装处理，通过校验可以将不符合要求的喷嘴剔除，提高后期的喷嘴组装质量。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1.本发明的机械加工工艺性好，操作简单，使用安全性，使用寿命长，降低后期的维修更换费用；
2.本发明中喷嘴表面的涂料层的表面耐磨性能高；
3.本发明中通过激光熔覆效果，确保熔覆层在一定的厚度大小，从而最大限度的延长喷嘴的使用寿命；
4.本发明的方法可复制程度好，可以方便地推广与包括军工领域的各种喷嘴的制造加工；
5.本发明加工的喷嘴的经济效益和社会效益高，通过对喷嘴内孔和喷嘴外表面的单独加工，可以根据实际的要求对喷嘴内孔和喷嘴外表面进行不同精度等级的制造加工，使得喷嘴内孔和喷嘴外表面达到不同的设计要求，从而更便于喷嘴的实际使用。
本发明提供了一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法的技术方案，采用独特的制造方法，通过激光熔覆技术在耐磨材料配方组合便捷的优势上，实现了喷嘴制造在易加工的耐高温材料基体上熔覆耐高温好、耐磨性能优越的熔覆层，使得喷嘴内孔的耐磨性能更好，延长喷嘴的使用寿命，为装置的安全、经济、长周期稳定奠定了基础，提高了经济效益。
具体实施方式
本发明一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，包括以下步骤：
(1)下料加工：
根据设计尺寸将原材料切割成喷嘴胚胎，再用车床对喷嘴胚胎的外形进行加工，直至喷嘴胚胎外形达到设计尺寸，然后根据设计图纸对喷嘴胚胎进行钻孔处理，确保喷嘴内孔孔径大于设计尺寸2mm，预留2mm的尺寸，便于实际的加工，防止后续喷嘴的制造加工中由于变形形成“欠胚”，造成材料的报废，并且在加工中，确保喷嘴的底部倒角大于R3，喷嘴坡口的角度大于135°，从而便于后续的熔覆处理，防止激光熔覆未熔透出现裂纹等问题，有效降低了次品率，提高喷嘴的制造精度和质量；
(2)激光熔覆：
1)喷嘴外表面处理；
a、首先将喷嘴水平放置到操作台上，再通过第一夹具将喷嘴固定，第一夹具的一端伸入到喷嘴中心的喷嘴内孔内对喷嘴起到限位固定作用，同时第一夹具的另一端与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴的外表面均匀涂覆涂料，同时在等离子喷涂器工作时步进电机转动，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴外表面，使喷嘴外表面形成2mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴表面进行激光熔覆处理，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴的外径尺寸，以喷嘴外部的圆周为基准对喷嘴进行均匀熔覆处理，使得喷嘴表面的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴基层表面形成涂料熔覆层，同时通入保护气体，保护气体对熔覆处进行不间断喷气处理，保护气体的设计可以对熔覆处进行保护，使得熔覆处的熔覆效果更好，提高熔覆层的质量；
2)喷嘴内孔处理：
a、更换第一夹具，采用第二夹具对喷嘴表面进行夹紧固定，同时第二夹具的端部与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴内孔内部涂覆涂料，同时步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴内孔，使得喷嘴内孔形成1mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴内孔进行激光熔覆处理，步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴内孔流线型结构加工，以喷嘴内孔的圆周为基准对喷嘴内孔进行均匀熔覆处理，使得喷嘴内孔的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴内孔的基层表面形成涂料熔覆层，通过激光熔覆，使得喷嘴内孔内部的熔覆层硬度达到HRC60以上，表面光洁度在1.6um，有效提高喷嘴内孔的使用寿命，同时通入保护气体，保护气体对熔覆处进行不间断喷气处理，保护气体的设计可以对熔覆处进行保护，使得熔覆处的熔覆效果更好，提高熔覆层的质量；
(3)喷嘴精处理：
1)喷嘴外表面处理：
首先车床以外圆为基准，对喷嘴外表面进行粗车处理，再进一步用车床对喷嘴外表面进行半精车处理，确保喷嘴外表面的外圆留有1mm余量
2)喷嘴内孔处理：
首先用车床对喷嘴内孔头部进行半精车处理，确保喷嘴内孔头部直径处留有2mm的余量，再用电火花切割对喷嘴内孔进行进一步的切割加工，然后将电磨机安装到机床上，通过电磨机对喷嘴内孔进行精磨处理，直至喷嘴内孔精度在0.02mm内；
(4)喷嘴校验：
喷嘴加工完成后，通过校验装置对喷嘴的外形、尺寸和结构强度进行校验处理，校验符合要求的喷嘴进入下一步的组装处理，通过校验可以将不符合要求的喷嘴剔除，提高后期的喷嘴组装质量；
(5)喷嘴组件的组装：
根据喷嘴实际尺寸选择相对应的管道、管件、阀门和连接件，将管道、管件、阀门、连接件和喷嘴之间组装好，并且根据实际的安装要求对相对应的连接处进行焊接密封处理，确保连接处的紧密性能，组装完成后，对喷嘴组件进行调试和修整，直至喷嘴组件达到实际的组装要求，再将喷嘴组件投入实际使用。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1.本发明的机械加工工艺性好，操作简单，使用安全性，使用寿命长，降低后期的维修更换费用；
2.本发明中喷嘴表面的涂料层的表面耐磨性能高；
3.本发明中通过激光熔覆效果，确保熔覆层在一定的厚度大小，从而最大限度的延长喷嘴的使用寿命；
4.本发明的方法可复制程度好，可以方便地推广与包括军工领域的各种喷嘴的制造加工；
5.本发明加工的喷嘴的经济效益和社会效益高，通过对喷嘴内孔和喷嘴外表面的单独加工，可以根据实际的要求对喷嘴内孔和喷嘴外表面进行不同精度等级的制造加工，使得喷嘴内孔和喷嘴外表面达到不同的设计要求，从而更便于喷嘴的实际使用。
本发明提供了一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法的技术方案，采用独特的制造方法，通过激光熔覆技术在耐磨材料配方组合便捷的优势上，实现了喷嘴制造在易加工的耐高温材料基体上熔覆耐高温好、耐磨性能优越的熔覆层，使得喷嘴内孔的耐磨性能更好，延长喷嘴的使用寿命，为装置的安全、经济、长周期稳定奠定了基础，提高了经济效益。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)下料加工：
根据设计尺寸将原材料切割成喷嘴胚胎，再用车床对喷嘴胚胎的外形进行加工，直至喷嘴胚胎外形达到设计尺寸，然后根据设计图纸对喷嘴胚胎进行钻孔处理，确保喷嘴内孔孔径大于设计尺寸2mm；
(2)激光熔覆：
1)喷嘴外表面处理；
a、首先将喷嘴水平放置到操作台上，再通过第一夹具将喷嘴固定，第一夹具的一端伸入到喷嘴中心的喷嘴内孔内对喷嘴起到限位固定作用，同时第一夹具的另一端与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴的外表面均匀涂覆涂料，同时在等离子喷涂器工作时步进电机转动，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴外表面，使喷嘴外表面形成2mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴表面进行激光熔覆处理，步进电机通过第一夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴的外径尺寸，以喷嘴外部的圆周为基准对喷嘴进行均匀熔覆处理，使得喷嘴表面的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴基层表面形成涂料熔覆层；
2)喷嘴内孔处理：
a、更换第一夹具，采用第二夹具对喷嘴表面进行夹紧固定，同时第二夹具的端部与步进电机的电机轴相连接；
b、将等离子喷涂器移动到操作台上方，通过等离子喷涂器在喷嘴内孔内部涂覆涂料，同时步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得等离子喷涂器沿圆周方向将涂料均匀涂覆在喷嘴内孔，使得喷嘴内孔形成1mm以上的涂覆层；
c、移开等离子喷涂器，将激光熔覆器移动到操作台的上方，通过激光熔覆器对喷嘴内孔进行激光熔覆处理，步进电机通过第二夹具带动喷嘴的转动，使得激光熔覆器根据喷嘴内孔流线型结构加工，以喷嘴内孔的圆周为基准对喷嘴内孔进行均匀熔覆处理，使得喷嘴内孔的涂覆层与激光束熔凝，在喷嘴内孔的基层表面形成涂料熔覆层；
(3)喷嘴精处理：
1)喷嘴外表面处理：
首先车床以外圆为基准，对喷嘴外表面进行粗车处理，再进一步用车床对喷嘴外表面进行半精车处理，确保喷嘴外表面的外圆留有1mm余量；
2)喷嘴内孔处理：
首先用车床对喷嘴内孔头部进行半精车处理，确保喷嘴内孔头部直径处留有2mm的余量，再用电火花切割对喷嘴内孔进行进一步的切割加工，然后将电磨机安装到机床上，通过电磨机对喷嘴内孔进行精磨处理，直至喷嘴内孔精度在0.02mm内；
(4)喷嘴组件的组装：
根据喷嘴实际尺寸选择相对应的管道、管件、阀门和连接件，将管道、管件、阀门、连接件和喷嘴之间组装好，并且根据实际的安装要求对相对应的连接处进行焊接密封处理，确保连接处的紧密性能，组装完成后，对喷嘴组件进行调试和修整，直至喷嘴组件达到实际的组装要求，再将喷嘴组件投入实际使用。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，其特征在于：在所述步骤(2)的所述步骤1)和所述步骤2)中，激光熔覆器对喷嘴外表面和喷嘴内孔进行熔覆处理时，同时通入保护气体，保护气体对熔覆处进行不间断喷气处理。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法，其特征在于：在所述步骤(3)和所述步骤(4)之间，喷嘴加工完成后，通过校验装置对喷嘴的外形、尺寸和结构强度进行校验处理，校验符合要求的喷嘴进入下一步的组装处理。
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