CN109016105A - 一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置及浇铸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了耐磨陶瓷预制件浇铸装置，包括第一搅拌釜、第二搅拌釜、静态混合器、铸件模具、真空泵及真空室，所述第一搅拌釜、第二搅拌釜连接所述真空泵，所述第一搅拌釜、第二搅拌釜分别通过第一输送管、第二输送管连接所述静态混合器，所述静态混合器连接所述铸件模具，所述第一输送管上设有柱塞泵及流量计，所述第二输送管上设有隔膜泵与流量控制器，所述流量计连接流量控制器，所述流量控制器连接隔膜泵。本发明的耐磨陶瓷预制件浇铸装置及浇铸工艺，无需对第一搅拌釜与第二搅拌釜进行清洗，提高了生产效率，整个浇铸过程在常温下即可完成，减少了烘箱的设备投入，节约了能耗，有助于耐磨陶瓷预制件的批量生产。

Description

一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置及浇铸工艺

技术领域

本发明涉及泵体、阀门、管道及风机等流体设备工业技术领域，具体涉及一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置及浇铸工艺。

背景技术

用环氧树脂或乙烯基树脂作为胶粘剂，添加碳化硅、氧化铝等耐磨颗粒作为原料，与胺类固化剂反应硬化后，能够在室温下固化形成复合陶瓷耐磨涂层，已被证实可以粘接修补和保护金属设备，该类材料施工工艺简单，常温下即可固化，无热应力变形，已被工业设备维修和防护领域广泛应用，但是，大面积浇铸形成预制件方面的应用涉及很少。

专利号为CN101200053A的发明专利公开了一种环氧树脂结合复合磨料的磨具，将环氧树脂、磨料、固化剂及其他辅助材料经充分混合后，在常温下浇铸成型，于80～150℃条件下固化6h得到成品，用于各种磨削抛光设备。上述方法制作的磨具体积小（小于0.1m³）、结构简单（圆柱体或立方体），但是对于工业用途的泵体、阀门、风机、管道等结构复杂的大型耐磨设备，在此专利中并未涉及。

专利号为CN1142210A的发明专利公开了一种利用矿物铸件制造零件的方法，采用一种热硬化树脂-硬化剂系统作为粘合剂，粘合剂在搅拌器内与填料进行混合，混合后的混合料被送入铸型内，存在于铸型内的矿物铸件在高于60℃的温度下初步固化并脱去铸型，然后在退火炉中于高于120℃的温度下时效硬化。上述方法中混合料的注入方式为空气加压到搅拌器的上方，靠混合料自重流淌通过软管注入到模具中，其弊端是，由于混合料的粘度高，管路压力损失容易导致混合料流动不畅和间断流动而混入气泡，造成浇铸失败。

用于浇铸的材料通常是配方混合后在室温下固化的，材料一旦混合，固化反应随即开始而不可逆转，中间不能停顿。为了生产进程的可控性，很多的材料固化方法，会把配方设计为混合后在常温下不固化，需要加温才能促发固化。好处是可间断性浇注、批量准备多个浇铸模具，在浇注完毕后，再把模具放置于烘箱中升温（例如高于60℃），此时固化反应才开始发生，这种设计对于小型体积的部件比较适合。但是对于大型部件（例如长度大于2米的水利灌溉泵壳）的加温固化，需要巨大体积价格昂贵的烘箱，加温和保温固化的时间一般不会小于3小时，这样会造成高耗能费用，同时，加温、保温、降温的工序时间也会大大延长铸造件的生产时间，无形中增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，它可以解决现有技术中的耐磨陶瓷预制件的制备工艺复杂、制作成本高、生产周期长的问题。为此，本发明还要提供一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，包括第一搅拌釜、第二搅拌釜、静态混合器、铸件模具、隔膜泵、柱塞泵、流量计、真空泵、流量控制器及真空室，所述第一搅拌釜、第二搅拌釜连接所述真空泵，所述第一搅拌釜、第二搅拌釜分别通过第一输送管、第二输送管连接所述静态混合器，所述静态混合器连接所述铸件模具，所述铸件模具设于所述真空室内，所述第一输送管上设有柱塞泵及流量计，所述第二输送管上设有隔膜泵与流量控制器，所述流量计连接所述流量控制器，所述流量控制器连接所述隔膜泵。

优选的技术方案，所述柱塞泵与所述第一搅拌釜之间设有第一止回阀，所述隔膜泵与所述第二搅拌釜之间设有第二止回阀。

优选的技术方案，所述真空室的外壁与内壁分别设有第一法兰接头与第二法兰接头，所述第一法兰接头与第二法兰接头通过管路联通，所述第一法兰接头连接第一软管，所述第一软管连接静态混合器，所述第二法兰接头连接第二软管，所述第二软管连接铸件模具。

本发明的第二方面，提供一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，采用权利要求上述的耐磨陶瓷预制件浇铸装置，包括以下步骤：

步骤一、将浇铸主剂加入至第一搅拌釜，将浇铸固化剂加入至第二搅拌釜，开启真空泵，对第一搅拌釜与第二搅拌釜进行抽真空，对浇铸主剂与浇铸固化剂进行搅拌；

步骤二、依次打开柱塞泵、隔膜泵、静态混合器，浇铸主剂与浇铸固化剂分别通过第一输送管与第二输送管注入静态混合器，混合后形成浇铸浆液；

步骤三、将浇铸浆液注入铸件模具的模腔内；

步骤四、铸件模具常温下静止，至浇铸浆料完全固化，得到耐磨陶瓷预制件；

优选的技术方案，浇铸主剂组分为低粘度液态环氧树脂或乙烯基树脂，与碳化硅、氧化铝、二氧化硅陶瓷耐磨颗粒和粉末、气相二氧化硅混合而成的浆料。

优选的技术方案，浇铸固化剂组分为液态脂肪胺、聚酰胺、过氧化氢异丙苯、异辛酸钴、DMP-30促进剂的一种或几种混合物。当浇铸主剂和浇铸固化剂混合后，在常温下自然发生固化反应形成复合陶瓷材料。

优选的技术方案，所述步骤三中浇铸浆液中浇铸主剂与浇铸固化剂的重量比为(5～50):1。

优选的技术方案，所述步骤一中第一搅拌釜的真空度为0.08～0.09MPa，第二搅拌釜的真空度为0.08～0.09MPa。

优选的技术方案，所述步骤一中第一搅拌釜的容积为200～500升，第二搅拌釜的容积为50～100升。

优选的技术方案，所述步骤三中浇铸浆液注入的可选方式之一为敞开式。

优选的技术方案，所述步骤三中浇铸浆液注入的可选方式之二为密闭式，所述铸件模具置于真空室内，所述真空室的真空度为0.08～0.09MPa。

本发明的耐磨陶瓷预制件浇铸装置及浇铸工艺，将浇铸主剂与浇铸固化剂于第一搅拌釜与第二搅拌釜内分开搅拌，保证了浇铸主剂与浇铸固化剂长时间存放而不会发生变性，无需对第一搅拌釜与第二搅拌釜进行清洗，提高了生产效率，整个浇铸过程在常温下即可完成，减少了烘箱的设备投入，节约了能耗，降低了生产成本，有助于耐磨陶瓷预制件的批量生产。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明耐磨陶瓷预制件浇铸装置的结构示意图；

图2为本发明耐磨陶瓷预制件浇铸装置中第一搅拌装置的结构示意图。

其中，附图标记具体说明如下：第一搅拌釜1、第一搅拌装置2、第二搅拌釜3、第二搅拌装置4、真空泵5、第一输送管6、第二输送管7、第一止回阀8、第二止回阀9、柱塞泵10、隔膜泵11、流量计12、流量控制器13、静态混合器14、第一软管15、第二软管16、第一法兰接头17、第二法兰接头18、铸件模具19、真空室20、旋转电机21、转动轴22、搅拌部23。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，包括第一搅拌釜1、第二搅拌釜3、静态混合器14、铸件模具19及真空室20，第一搅拌釜1与第二搅拌釜3内分别设有第一搅拌装置2与第二搅拌装置4，第一搅拌装置2与第二搅拌装置4结构相同。第一搅拌釜1与第二搅拌釜3分别连接真空泵5，第一真空泵5与第一搅拌釜1与第二搅拌釜3通过通断阀连接，真空泵5的作用是抽去第一搅拌釜1与第二搅拌釜3在进样过程中所夹带进入的空气，防止空气随着搅拌装置混入浆液中，在浆液内部裹挟气泡，浆液浓稠导致气泡无法脱离。

如图2所示，第一搅拌装置2包括旋转电机21、转动轴22及搅拌部23，转动轴22的上端连接旋转电机21，转动轴22的下端连接搅拌部23，搅拌部23设于第一搅拌釜1内部，搅拌部23位叶片状。

如图1所示，第一搅拌釜1、第二搅拌釜3通过第一输送管6、第二输送管7连接静态混合器14，静态混合器14通过软管连接铸件模具19，铸件模具19置于真空室20内，真空室20的作用是，当铸件模具19的模腔为复杂设计的多层结构时，避免浇铸流道无法自由排气和气泡滞留。静态混合器14与第一输送管6、第二输送管7、软管均通过法兰连接，方便拆卸。第一输送管6上设有柱塞泵10及流量计12，第二输送管7上设有隔膜泵11与流量控制器13，流量计12连接流量控制器13，流量控制器13连接隔膜泵11，隔膜泵11选用计量隔膜泵11。第一搅拌釜1第二搅拌釜3内的浆液通过第一输送管6与第二输送管7分别送入静态混合器14，通过启动或停止柱塞泵10、隔膜泵11，按需要调整浇铸进程，从而实现生产的可控化，柱塞泵10与隔膜泵11均适合输送高粘度含颗粒的流体，能够克服静态混合器14内的高阻力，实现浆液的顺利流动及混合。

静态混合器14设置有旁路阀门，静态混合器14的内芯混合管与外壁管套为可拆卸式设计，采用静态混合器14的优点为，在浇铸完毕后，只需要清洗静态混合器14，无需对第一搅拌釜1与第二搅拌釜3进行清洗，而且，在事故状态下，如浇注浆料在静态混合器14中固化结块，只需要更换静态混合器14的内芯混合管，更换完成后即可立即生产，避免了传统的浇铸方式下，需要清洗整个混合容器才能恢复生产以及损失大量浇铸浆液的弊端。

柱塞泵10与第一搅拌釜1之间设有第一止回阀8，隔膜泵11与第二搅拌釜3之间设有第二止回阀9，避免了第一输送管6与第二输送管7内浆液回流的情况。

真空室20的外壁设有第一法兰接头17，内壁设有第二法兰接头18，第一法兰接头17与第二法兰接头18通过管路导通，第一法兰接头17连接第一软管15，第二法兰接头18连接第二软管16，第一软管15连接静态混合器14，第二软管16连接铸件模具19的模腔底部，模腔的形状为叶轮状。第一软管15与第二软管16的材质为PVC，软管的外部设有纤维增强套，软管的承压能力为8Bar。

一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，预制件形状为叶轮形，包括以下步骤：（1）向第一搅拌釜1内加入50kg乙烯基树脂、200kg碳化硅粉、100kg氧化铝粉、2kg气相二氧化硅；向第二搅拌釜3内加入3kg过氧化氢异丙苯、2kg异辛酸钴、2kg气相二氧化硅；开启真空泵5，对第一搅拌釜1与第二搅拌釜3进行抽真空至真空度为0.08MPa，启动第一搅拌装置2与第二搅拌装置4，第一搅拌装置2的搅拌时间为30分钟，第二搅拌装置4的搅拌时间为15分钟，搅拌完成，得到浇铸主剂与浇铸固化剂。（2）打开柱塞泵10、隔膜泵11，通过流量控制器13调节第二输送管7内浆液的流量为第一输送管6内浆液流量的1/50。（3）打开静态混合器14的旁路阀门，使静态混合器14内最先混合的200ml浇铸浆液经旁路阀门流出，此部分浆液为混合比例误差调节冗余，作为废液排出不用，关闭旁路阀门，开启主阀门。（4）在铸件模具19的模腔内壁上涂膜油剂，晾干备用。（6）将铸件模具19置入真空室20中，对真空室20进行抽真空，至真空度为0.08 MPa。（7）连通静态混合器14与铸件模具19，向铸件模具19的模腔内注入浇铸浆液，注满后，关闭柱塞泵10与隔膜泵11。（8）打开真空室20放气阀门，使得真空室20恢复常压，取出铸件模具19。（9）将铸件模具19于室温下静置36小时，开启铸件模具19的分型面，得到叶轮形的耐磨陶瓷预制件。

实施例2

本实施例的耐磨陶瓷预制件浇铸装置与实施例1大致相同，区别点在于，铸件模具19的模腔为简单圆柱，铸件模具19置于真空室20的外部，静态混合器14通过软管连接铸件模具19的模腔底部。

一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，预制件形状为圆柱，包括以下步骤：（1）向第一搅拌釜1内加入4kg双酚A型环氧树脂（环氧当量为175～190）、4kg双酚F型环氧树脂（环氧当量为160～175）、30kg碳化硅粉、5kg氧化铝粉；向第二搅拌釜3内加入8kg聚酰胺、0.4kg硅烷偶联剂、0.2kg DMP-30固化促进剂、0.2kg气相二氧化硅；开启真空泵5，对第一搅拌釜1与第二搅拌釜3进行抽真空至真空度为0.08MPa，启动第一搅拌装置2与第二搅拌装置4，第一搅拌装置2的搅拌时间为30分钟，第二搅拌装置4的搅拌时间为15分钟，搅拌完成，得到浇铸主剂与浇铸固化剂。（2）打开柱塞泵10、隔膜泵11，通过流量控制器13调节第二输送管7内浆液的流量为第一输送管6内浆液流量的1/5 。（3）打开静态混合器14的旁路阀门，使静态混合器14内最先混合的200ml浇铸浆液经旁路阀门流出，关闭旁路阀门。（4）在铸件模具19的模腔内壁上涂膜油剂，晾干备用。（7）连通静态混合器14与铸件模具19，向铸件模具19的模腔内注入浇铸浆液，注满后，关闭柱塞泵10与隔膜泵11。（8）将铸件模具19于室温下静置36小时，开启铸件模具19的分型面，得到圆柱形的耐磨陶瓷预制件。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，其特征在于，包括第一搅拌釜（1）、第二搅拌釜（3）、静态混合器（14）、铸件模具（19）、隔膜泵（11）、柱塞泵（10）、流量计（12）、真空泵（5）、流量控制器（13）及真空室（20），所述第一搅拌釜（1）、第二搅拌釜（3）连接所述真空泵（5），所述第一搅拌釜（1）、第二搅拌釜（3）分别通过第一输送管（6）、第二输送管（7）连接所述静态混合器（14），所述静态混合器（14）连接所述铸件模具（19），所述铸件模具（19）设于所述真空室（20）内，所述第一输送管（6）上设有柱塞泵（10）及流量计（12），所述第二输送管（7）上设有隔膜泵（11）与流量控制器（13），所述流量计（12）连接所述流量控制器（13），所述流量控制器（13）连接所述隔膜泵（11）。

2.如权利要求1所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，其特征在于：所述柱塞泵（10）与所述第一搅拌釜（1）之间设有第一止回阀（8），所述隔膜泵（11）与所述第二搅拌釜（3）之间设有第二止回阀（9）。

3.如权利要求1所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸装置，其特征在于：所述真空室（20）的外壁与内壁分别设有第一法兰接头（17）与第二法兰接头（18），所述第一法兰接头（17）连接第一软管（15），所述第一软管（15）连接静态混合器（14），所述第二法兰接头（18）连接第二软管（16），所述第二软管（16）连接铸件模具（19）。

4.一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，采用权利要求1～3任一项所述的耐磨陶瓷预制件浇铸装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将浇铸主剂加入至第一搅拌釜（1），将浇铸固化剂加入至第二搅拌釜（3），开启真空泵（5），对第一搅拌釜（1）与第二搅拌釜（3）进行抽真空；

步骤二、依次打开柱塞泵（10）、隔膜泵（11）、静态混合器（14），浇铸主剂与浇铸固化剂分别通过第一输送管（6）与第二输送管（7）注入静态混合器（14），混合后形成浇铸浆液；

步骤三、将浇铸浆液注入铸件模具（19）的模腔内；

步骤四、铸件模具（19）常温下静止，至浇铸浆料完全固化，得到耐磨陶瓷预制件。

5.如权利要求4所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，其特征在于：所述步骤三中浇铸浆液中浇铸主剂与浇铸固化剂的重量比为（5～50）:1。

6.如权利要求4所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，其特征在于：所述步骤一中第一搅拌釜（1）的真空度为0.08～0.09MPa，第二搅拌釜（3）的真空度为0.08～0.09MPa。

7.如权利要求4所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，其特征在于，所述步骤一中第一搅拌釜的容积为200升～500升，第二搅拌釜的容积为50～100升。

8.如权利要求4所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，其特征在于：所述步骤三中浇铸浆液注入的可选方式之一为敞开式。

9.如权利要求4所述的一种耐磨陶瓷预制件浇铸工艺，其特征在于：所述步骤三中浇铸浆液注入的可选方式之二为密闭式，所述铸件模具（19）置于真空室（20）内，所述真空室（20）的真空度为0.08～0.09MPa。