CN109158607B - 一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法 - Google Patents

一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，该过滤管是由金属粉末烧结支撑层、金属方孔网增强层、金属粉末烧结过滤层构成，制备方法是：制备模具，粉体选取，填粉，压制毛坯件；取出毛坯件，将金属粉末烧结支承层切割为圆柱体形；压制；取出拆开模具，得将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体；烧结，加工成品，本发明方法新颖独特，科学合理，易操作使用，生产效率高，产品质量好，可有效用于制备增强型金属粉末烧结多层过滤管，产品质量好，使用寿命长，无环境污染，节约资源，有巨大的经济和社会效益。

Description

一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法
技术领域
本发明涉及生产方法，特别是一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法。
背景技术
金属粉末烧结过滤管早已广泛应用于过滤行业中，目前市面上使用的金属粉末烧结过滤管大多数都是全部由金属粉末烧结而成，厚度一般为2.5mm～5mm不等，由于金属粉末烧结过滤管特性造成它脆性较高，当其被应用到高温（200～400℃）及温度梯度变化较大的场合时，由于表面残余应力、过滤流体冲击造成的颤动以及温度变化等多重作用下，很容易在过滤管上出现疲劳裂纹，裂纹的出现会使过滤管漏料失效，严重时甚至发生断裂，如断裂后的残体落入生产工艺系统中更可能引发不可预估的严重危害，因此，提供一种制备防出现裂纹、断裂的增强型金属粉末烧结多层过滤管的制备方法是必须解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，可有效用于金属粉末烧结过滤管的生产，解决金属粉末烧结过滤管容易出现裂纹、断裂、使用寿命短的问题。
本发明解决的技术方案是，一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，该过滤管是由金属粉末烧结支撑层、金属方孔网增强层、金属粉末烧结过滤层构成的空心圆筒，其制备方法包括以下步骤：
（1）、制备模具：所述模具包括橡胶套管、钢制心轴和钢制卡箍，钢制心轴同心轴向装在橡胶套管的中心内，钢制卡箍包括上钢制管卡箍和下钢制管卡箍，上钢制管卡箍的下方在钢制心轴的上端外装有上钢制垫圈，下钢制管卡箍的上方在钢制心轴的下端外装有与上钢制垫圈结构相同、对称的下钢制垫圈，上钢制垫圈、下钢制垫圈、钢制心轴、橡胶套管之间构成金属粉末烧结多层过滤管腔；
（2）、粉体选取：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结支撑层的非圆形截面金属粉体的粒度，粒度为50目～150目，填满金属粉末烧结多层过滤管腔；非圆形截面金属粉体为钛及钛合金、不锈钢S31603或S30408、蒙乃尔合金粉的一种或两种的混合物；
（3）填粉：取出模具上方的环形钢塞、上钢制管卡箍、上钢制垫圈，从模具上方用非圆形截面金属粉体填满金属粉末烧结多层过滤管腔，并用振动平台振实模具中的非圆形截面金属粉体；具体用量根据过滤管的规格尺寸及过滤管成形后的密度计算出所需要非圆形截面金属粉体的重量，用精度为0.1克的天秤称取此重量的非圆形截面金属粉体。
（4）在已装好非圆形截面金属粉体的模具上方塞入环形钢塞，并用上钢制管卡箍将模具上端夹紧；
（5）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，根据过滤管所选用非圆形截面金属粉体的粒度不同，在80～200MPa的压力下压制成毛坯件；
（6）取出毛坯件：取出模具，拆开模具，取出压制好的金属粉末烧结支承层的毛坯件；
（7）由于等静压机的作用，原始的金属粉末烧结支承层的毛坯件为鞍形，采用线切割等微切割力的方法将金属粉末烧结支承层切割为圆柱体形；
（8）制备矩形金属方孔网增强层：裁剪矩形金属方孔网增强层，金属方孔网支撑层的网孔为15～40目，将矩形金属方孔网支撑层包裹在圆柱形的金属粉末烧结支承层外表面，用细金属丝捆扎在一起；
（9）固定模具：先将原工装模具中的钢制心轴中套入下钢制垫圈，然后将制作好的外包金属方孔网支承层的金属粉末烧结支承层装入压紧模具中，在钢制心轴上部再套入上钢制垫圈，在其外则再套入橡胶套管；
（10）选取金属粉末烧结过滤层粉体：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结过滤层的非圆形截面金属粉体的粒度为100目～1000目，当过滤精度≥20μm时，选用与金属粉末烧结过滤层相同粒度的非圆形截面金属粉体，均匀填到金属粉末烧结多层过滤管腔内，并在此过程中用台式振动器将粉料振实；用量根据过滤管的规格尺寸及过滤管成形后的密度计算出所需要非圆形截面金属粉体的重量，用精度为0.1克的天秤称取此重量的非圆形截面金属粉体，在模具上方装入环形钢塞，并使用上钢制管卡箍将模具上端夹紧；
（11）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，根据过滤管所选用非圆形截面金属粉体的粒度不同，在压力80～200MPa下进行压制；
取出拆开模具，得将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体；
（12）将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体以垂直方式放入耐高温保护管中，并在金属粉末烧结过滤管坏体的内外均填满粒径为1～3mm的耐高温陶瓷颗粒；
（13）烧结：将上述装填好的金属粉末烧结过滤管坏体连同耐高温保护管一起以垂直立式放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1050～1350℃，保温2～4小时；
（14）加工成品：以自然降温和强制风冷降温相结合将烧结好的工件降温并出炉，从保护管中取出金属粉末烧结过滤管，切去两端的辅助段，即为成品。
本发明方法新颖独特，科学合理，易操作使用，生产效率高，产品质量好，可有效用于制备增强型金属粉末烧结多层过滤管，产品质量好，使用寿命长，无环境污染，节约资源，有巨大的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明产品结构剖面主视图；
图2为本发明模具结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式做详细说明。
本发明在具体实施中，一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，该过滤管是由金属粉末烧结支撑层1、金属方孔网增强层2、金属粉末烧结过滤层3构成的空心圆筒，其制备方法包括以下步骤：
（1）、制备模具：所述模具包括橡胶套管8、钢制心轴4和钢制卡箍，钢制心轴4同心轴向装在橡胶套管4的中心内，钢制卡箍包括上钢制管卡箍10和下钢制管卡箍6，上钢制管卡箍10的下方在钢制心轴4的上端外装有上钢制垫圈11，下钢制管卡箍6的上方在钢制心轴4的下端外装有与上钢制垫圈11结构相同、对称的下钢制垫圈7，上钢制垫圈11、下钢制垫圈7、钢制心轴4、橡胶套管8之间构成金属粉末烧结多层过滤管腔5；
（2）、粉体选取：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结支撑层1的非圆形截面金属粉体的粒度，粒度为50目～150目，填满金属粉末烧结多层过滤管腔5；非圆形截面金属粉体为钛及钛合金、不锈钢S31603或S30408、蒙乃尔合金粉的一种或两种的混合物；
（3）填粉：取出模具上方的环形钢塞9、上钢制管卡箍10、上钢制垫圈11，从模具上方用非圆形截面金属粉体填满金属粉末烧结多层过滤管腔5，并用振动平台振实模具中的非圆形截面金属粉体；具体用量根据过滤管的规格尺寸及过滤管成形后的密度计算出所需要非圆形截面金属粉体的重量，用精度为0.1克的天秤称取此重量的非圆形截面金属粉体；
（4）在已装好非圆形截面金属粉体的模具上方塞入环形钢塞9，并用上钢制管卡箍10将模具上端夹紧；
（5）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，根据过滤管所选用非圆形截面金属粉体的粒度不同，在80～200MPa的压力下压制成毛坯件；
（6）取出毛坯件：取出模具，拆开模具，取出压制好的金属粉末烧结支承层1的毛坯件；
（7）由于等静压机的作用，原始的金属粉末烧结支承层的毛坯件为鞍形，采用线切割等微切割力的方法将金属粉末烧结支承层1切割为圆柱体形；
（8）制备矩形金属方孔网增强层：裁剪矩形金属方孔网增强层2，金属方孔网支撑层2的网孔为15～40目，将矩形金属方孔网支撑层2包裹在圆柱形的金属粉末烧结支承层1外表面，用细金属丝捆扎在一起；
（9）固定模具：先将原工装模具中的钢制心轴4中套入下钢制垫圈7，然后将制作好的外包金属方孔网支承层2的金属粉末烧结支承层1装入压紧模具中，在钢制心轴4上部再套入上钢制垫圈11，在其外则再套入橡胶套管8；
（10）选取金属粉末烧结过滤层粉体：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结过滤层3的非圆形截面金属粉体的粒度为100目～1000目，当过滤精度≥20μm时，选用与金属粉末烧结过滤层3相同粒度的非圆形截面金属粉体，均匀填到金属粉末烧结多层过滤管腔5内，并在此过程中用台式振动器将粉料振实；用量根据过滤管的规格尺寸及过滤管成形后的密度计算出所需要非圆形截面金属粉体的重量，用精度为0.1克的天秤称取此重量的非圆形截面金属粉体，在模具上方装入环形钢塞9，并使用上钢制管卡箍10将模具上端夹紧；
（11）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，根据过滤管所选用非圆形截面金属粉体的粒度不同，在压力80～200MPa下进行压制；
取出拆开模具，得将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体；
（12）将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体以垂直方式放入耐高温保护管中，并在金属粉末烧结过滤管坏体的内外均填满粒径为1～3mm的耐高温陶瓷颗粒；
（13）烧结：将上述装填好的金属粉末烧结过滤管坏体连同耐高温保护管一起以垂直立式放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1050～1350℃，保温2～4小时；
（14）加工成品：以自然降温和强制风冷降温相结合将烧结好的工件降温并出炉，从保护管中取出金属粉末烧结过滤管，切去两端的辅助段，即为成品。
为了保证使用效果和使用方便，
所述的步骤（5）、步骤（11）中所述的等静压设备的压力均为120-160MPa。
所述的步骤（13）中的烧结温度为1200℃。
所述的钢制心轴4为圆形，上端部呈下粗上细的台阶状，端部呈斜面圆锥形，钢制管卡箍10经环形钢塞9卡装在钢制心轴4上细部分上，使钢制心轴4与橡胶套管8固定在一起。
所述橡胶套管8为圆形空心腔体。
所述的上钢制管卡箍10和下钢制管卡箍6结构相同，均是由开口的环形卡箍体和开口上的固定螺栓构成。
由上述可以看出，本发明采用了金属方孔网作为增强单元，与金属粉末烧结为一个整体，不但增加了过滤管抵抗脆性断裂的能力，而且万一发生断裂也由于金属方孔网的连接作用，使断裂的残体不会脱离掉落，不会产生更为严重的危害。同时，本发明除使用金属方孔网作为加强筋外，支承层与过滤层采用了不同粒径的金属粉体和不同密度配比与不同压紧力等工艺方法，使得支撑层与过滤层功能分明，使本发明的过滤管在具有足够的过滤精度的同时具有比普通金属粉末过滤管大1至数倍的流通能力，应用前景更为广阔。
本发明的增强型金属粉末烧结多层过滤管可广泛应用于核工业、精细化工、石油化工、煤化工、水处理、高温除尘等众多领域，并经实地应用和测试，效果非常好，坚固耐用，可反复使用，节约资源，且无环境污染，可节约资源3-5倍，生产效率提高3倍以上，产品质量好，无裂纹、无断裂，使用寿命延长4倍以上，大大节约了生产成本，经济和社会效益显著。

Claims (6)

1.一种制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，该过滤管是由金属粉末烧结支撑层（1）、金属方孔网增强层（2）、金属粉末烧结过滤层（3）构成的空心圆筒，其特征是：其制备方法包括以下步骤：
（1）、制备模具：所述模具包括橡胶套管（8）、钢制心轴（4）和钢制卡箍，钢制心轴（4）同心轴向装在橡胶套管（8）的中心内，钢制卡箍包括上钢制管卡箍（10）和下钢制管卡箍（6），上钢制管卡箍（10）的下方在钢制心轴（4）的上端外装有上钢制垫圈（11），下钢制管卡箍（6）的上方在钢制心轴（4）的下端外装有与上钢制垫圈（11）结构相同和对称的下钢制垫圈（7），上钢制垫圈（11）、下钢制垫圈（7）、钢制心轴（4）、橡胶套管（8）之间构成金属粉末烧结多层过滤管腔（5）；
（2）、粉体选取：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结支撑层（1）的非圆形截面金属粉体的粒度，粒度为50目～150目，填满金属粉末烧结多层过滤管腔（5）；非圆形截面金属粉体为钛、钛合金、不锈钢S31603、不锈钢S30408、蒙乃尔合金粉的一种或两种的混合物；
（3）填粉：取出模具上方的环形钢塞（9）、上钢制管卡箍（10）、上钢制垫圈（11），从模具上方用非圆形截面金属粉体填满金属粉末烧结多层过滤管腔（5），并用振动平台振实模具中的非圆形截面金属粉体；
（4）在已装好非圆形截面金属粉体的模具上方塞入环形钢塞（9），并用上钢制管卡箍（10）将模具上端夹紧；
（5）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，在80～200MPa的压力下压制成毛坯件；
（6）取出毛坯件：取出模具，拆开模具，取出压制好的金属粉末烧结支承层（1）的毛坯件；
（7）由于等静压机的作用，原始的金属粉末烧结支承层的毛坯件为鞍形，采用线切割的微切割力的方法将金属粉末烧结支承层（1）毛坯切割为圆柱体形；
（8）制备矩形金属方孔网增强层：裁剪矩形金属方孔网增强层（2），金属方孔网增强层（2）的网孔为15～40目，将矩形金属方孔网增强层（2）包裹在圆柱形的金属粉末烧结支承层（1）毛坯外表面，用细金属丝捆扎在一起；
（9）固定模具：先将原工装模具中的钢制心轴（4）中套入下钢制垫圈（7），然后将制作好的外包金属方孔网增强层（2）的金属粉末烧结支承层（1）毛坯装入压紧模具中，在钢制心轴（4）上部再套入上钢制垫圈（11），在其外侧再套入橡胶套管（8）；
（10）选取金属粉末烧结过滤层粉体：根据过滤管的精度等级，确定金属粉末烧结过滤层（3）的非圆形截面金属粉体的粒度为100目～1000目，当过滤精度≥20μm时，选用与金属粉末烧结过滤层（3）相同粒度的非圆形截面金属粉体，均匀填到金属粉末烧结多层过滤管腔（5）内，并在此过程中用台式振动器将粉料振实；在模具上方装入环形钢塞（9），并使用上钢制管卡箍（10）将模具上端夹紧；
（11）将已装好非圆形截面金属粉体的模具一起放入等静压设备中，根据过滤管所选用非圆形截面金属粉体的粒度不同，在压力80～200MPa下进行压制；
取出拆开模具，得压制好的金属粉末烧结过滤管坯体；
（12）将压制好的金属粉末烧结过滤管坯体以垂直方式放入耐高温保护管中，并在金属粉末烧结过滤管坯体的内外均填满粒径为1～3mm的耐高温陶瓷颗粒；
（13）烧结：将上述装填好的金属粉末烧结过滤管坯体连同耐高温保护管一起以垂直立式放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1050～1350℃，保温2～4小时；
（14）加工成品：以自然降温和强制风冷降温相结合将烧结好的工件降温并出炉，从保护管中取出金属粉末烧结过滤管，切去两端的辅助段，即为成品。
2.根据权利要求1所述的制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，其特征是：所述的步骤（5）、步骤（11）中所述的等静压设备的压力均为120-160MPa。
3.根据权利要求1所述的制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，其特征是：所述的步骤（13）中的烧结温度为1200℃。
4.根据权利要求1所述的制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，其特征是：所述的钢制心轴（4）为圆形，上端部呈下粗上细的台阶状，上端部的端部呈斜面圆锥形，钢制管卡箍（10）经环形钢塞（9）卡装在钢制心轴（4）上细部分上，使钢制心轴（4）与橡胶套管（8）固定在一起。
5.根据权利要求1所述的制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，其特征是：所述橡胶套管（8）为圆形空心腔体。
6.根据权利要求1所述的制备增强型金属粉末烧结多层过滤管的方法，其特征是：所述的上钢制管卡箍（10）和下钢制管卡箍（6）结构相同，均是由开口的环形卡箍体和开口上的固定螺栓构成。
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