CN108626109B - 一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套及其预应力热装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢化瓷‑金属复合泥浆泵大尺寸缸套及其预应力热装方法，涉及泥浆泵制造技术和新型陶瓷材料领域。所述的钢化瓷‑金属复合泥浆泵大尺寸缸套由金属外套和钢化瓷内套所构成，所述的预应力热装技术是指在低于400℃温度下，通过预应力中间层促进金属外套和陶瓷内套的牢固结合。中间层材料的配方百分比组成为：钢玉粉72％，锡粉10％，液体石碏10％，PVA胶水3％，硬脂酸5％。本发明所提供的陶瓷‑金属复合泥浆泵大尺寸缸套预应力热装方法操作简单，且装配精度很高。陶瓷内套与金属外套以及预应力中间层形成牢固紧密一体化结合，在装配过程中不开裂不损坏，在地质开挖、石油钻井平台以及非开挖工程应用时也不易损坏。

Description

一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套及其预应力热装 方法

技术领域

本发明属于泥浆泵制造技术和新型陶瓷材料领域。尤其涉及钢化陶瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套预应力热装方法。

背景技术

高压泥浆泵是地质开挖、深井石油钻探及开采的必不可少的机械之一，而输送泥浆的缸套是泥浆泵的重要部件，因此泥浆泵用缸套性能的优劣直接影响到工程效率和成本。目前，广泛使用的缸套主要为双金属缸套，由于施工工况恶劣，包含砂和泥浆的磨损、腐蚀和柱塞的高压冲次，双金属缸套由于不耐腐蚀，耐磨性能差，使用寿命短已经影响了它的长期使用；此外，双金属的分层铸造工艺较为复杂，产品质量精确控制困难。

针对以上状况，人们发现陶瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套可以较好解决以上问题，但由于金属和陶瓷在热膨胀系数方面的巨大的差异，且陶瓷属于脆性材料，在与金属的装配过程中常常出现要么由于应力过大造成陶瓷显性外裂和隐性内裂，要么由于装配不牢固导致的使用寿命不高、质量不稳定等系列问题，导致了复合缸套的装配和使用都存在不小问题，例如专利CN102155323，一种复合预应力陶瓷内衬缸套，专利CN102672145，一种复合预应力增强陶瓷内衬缸套的制造方法，均是缸套尺寸较小的制品，如果尺寸越大，应力集中会非常严重，应力大小会呈现几何数量的递增，即使装配时不开裂，后期使用也会开裂，采用本装配方法能很好地解决大尺寸缸套装配问题。

发明内容

本发明提供了一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套的及其装配方法，在低于400℃合适温度下，通过预应力中间层促进金属外套和陶瓷内套的牢固结合。避免了由于装配温度过高导致的应力过大，致使陶瓷开裂，或者由于应力太小，连接强度不够。根据本发明方法装配的钢化瓷-金属复合缸套形成紧密牢固连接，具有强度高，抗冲击能力好，几乎不开裂，使用寿命长，质量稳定。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套，包括钢化瓷内套，金属外套，以及中间层材料，钢化瓷内套与金属外套通过预应力中间层形成一体化结构件，其特征在于，所述钢化瓷内套的外径要求小于金属外套的内径，金属外套的内径减去钢化瓷内套的外径的差值小于等于10微米；所述中间层材料的配方百分比组成为：钢玉粉72％，锡粉10％，液体石碏10％，PVA胶水3％，硬脂酸5％，其中钢玉粉和锡粉细度15-20微米；

所述钢化瓷内套的厚度优选在3-10毫米。

所述钢化瓷-金属复合泥浆泵缸套，其预应力热装方法包括以下步骤：

1)中间层材料在常温下经过充分混合均匀，形成具有良好流动性和粘滞性的浆料，浆料存储在密封料桶内；

2)提前30分钟开动料桶搅拌装置，防止浆料发生部分凝结或混合不均，然后让浆料在搅拌状态下，通过喷枪均匀喷涂在陶瓷内套的外表面，自然干燥后，形成10-30微米的薄层；

3)将金属外套在专用装配炉中加热，产生一定的热膨胀，将温度升到350-400℃，停止加热；

4)将涂有浆料的钢化瓷内套快速装入金属外套内，自然冷却到室温。

所述一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套，冬季装配，当室温低于10℃时，要保证装配炉内温度在25-50℃保温24小时后再降至室温。

所述中间层材料在350-400℃时，在外金属套强力收缩压力作用下形成预应力中间层。

所述中间层厚度在5-10微米，渗入金属深度为8-15微米。

本发明的有益效果为：本发明提供的陶瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套预应力热装方法操作简单，且装配精度很高。陶瓷内套与金属外套以及预应力中间层形成牢固紧密一体化结合，且在装配和使用过程不损坏。

附图说明

图1为本发明预应力中间层显微组织结构图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套，包括钢化瓷内套，金属外套，以及中间层材料，钢化瓷内套与金属外套通过预应力中间层形成一体化结构件，其特征在于，所述钢化瓷内套的外径要求小于金属外套的内径，金属外套的内径减去钢化瓷内套的外径的差值小于等于10微米；所述中间层材料的配方百分比组成为：钢玉粉72％，锡粉10％，液体石碏10％，PVA胶水3％，硬脂酸5％，其中钢玉粉和锡粉细度15-20微米；

所述钢化瓷内套的厚度优选在3-10毫米。

其预应力热装方法包括以下步骤：

1)中间层材料在常温下经过充分混合均匀，形成具有良好流动性和粘滞性的浆料，浆料存储在密封料桶内；

2)提前30分钟开动料桶搅拌装置，防止浆料发生部分凝结或混合不均，然后让浆料在搅拌状态下，通过喷枪均匀喷涂在陶瓷内套的外表面，自然干燥后，形成10-30微米的薄层；

3)将金属外套在专用装配炉中加热，产生一定的热膨胀，将温度升到350-400℃，停止加热；

4)将涂有浆料的钢化瓷内套快速装入金属外套内，自然冷却到室温。

所述中间层厚度在5-10微米，渗入金属深度为8-15微米。

实施时，对钢化瓷内套进行外圆磨加工，将钢化瓷内套的厚度加工至8-9毫米；对金属外套进行内孔精密加工，金属外套的内径减去钢化瓷内套的外径的差值为5-10微米。

中间层材料的配方百分比组成为：钢玉粉72，锡粉10，液体石碏10，PVA胶水3，硬脂酸5。其中钢玉粉和锡粉细度D50为18微米。

将中间层原料料在常温下经过充分混合均匀，形成具有良好流动性和一定粘滞性的良好浆料，并开动料桶搅拌装置，让浆料在搅拌状态下，通过喷枪均匀喷涂在陶瓷内套的外表面，自然干燥后，形成20微米的薄层。

将金属外套在专用装配炉中加热，产生一定的热膨胀，将温度升到380℃，停止加热。

将涂有浆料的钢化瓷内套快速装入金属外套内，自然冷却到室温。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套，包括钢化瓷内套，金属外套，以及中间层材料，钢化瓷内套与金属外套通过预应力中间层形成一体化结构件，其特征在于，所述钢化瓷内套的外径小于金属外套的内径，金属外套的内径减去钢化瓷内套外径的差值小于等于10微米；所述中间层材料的配方百分比组成为：钢玉粉72％，锡粉10％，液体石碏10％，PVA胶水3％，硬脂酸5％，其中钢玉粉和锡粉细度为15-20微米。

2.根据权利要求1所述的一种钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套，其特征在于，钢化瓷内套的厚度为3-10毫米。

3.一种如权利要求1所述的钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套的预应力热装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)中间层材料在常温下经过充分混合均匀，形成具有良好流动性和粘滞性的浆料，浆料存储在密封料桶内；

2)提前30分钟开动料桶搅拌装置，防止浆料发生部分凝结或混合不均，然后让浆料在搅拌状态下，通过喷枪均匀喷涂在陶瓷内套的外表面，自然干燥后，形成10-30微米的薄层；

3)将金属外套在专用装配炉中加热，产生一定的热膨胀，将温度升到350-400℃，停止加热；

4)将涂有浆料的钢化瓷内套快速装入金属外套内，自然冷却到室温。

4.根据权利要求3所述的钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套的预应力热装方法，其特征在于，冬季装配，当室温低于10℃时，要保证装配炉内温度在25-50℃保温24小时后再降至室温。

5.根据权利要求3所述的钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套的预应力热装方法，其特征在于，所述中间层材料在350-400℃时，在外金属套强力收缩压力作用下形成预应力中间层。

6.根据权利要求3所述钢化瓷-金属复合泥浆泵大尺寸缸套的预应力热装方法，其特征在于，所述中间层厚度在5-10微米，渗入金属深度为8-15微米。