CN112192920A - 一种高弹耐磨再生塑料瓦及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弹耐磨再生塑料瓦及其制备方法,该种高弹耐磨再生塑料瓦,包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/2‑1/3;由如下步骤制备:步骤S1、钢制瓦坯预处理,步骤S2、金属丝骨架制备,步骤S3、制备复合材料层,步骤S4、使用热压焊接设备焊接复合材料层和钢制瓦坯;本发明属于塑料瓦制备技术领域,本发明通过利用再生聚四氟乙烯废料,解决了弹性塑料瓦原材料价格昂贵的问题,通过对弹性塑料瓦材料进行改性处理,解决了弹性塑料瓦耐磨性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于塑料瓦制备技术领域,具体地,涉及一种高弹耐磨再生塑料瓦及其制备方法。
背景技术
再生塑料是指通过预处理、熔融造粒、改性等物理或化学的方法对废旧塑料进行加工处理后重新得到的塑料原料,是对塑料的再次利用。聚四氟乙烯(PTFE)于1938年由美国杜邦公司首先开发,1949年实现工业化生产。PTFE是氟塑料的主要品种,其以高度的化学稳定性、优异的耐大气老化性及不燃性而享有“塑料王”之美称。2000年世界PTFE的产量占氟树脂年产量的60%以上,2005年我国PTFE的表观消费量接近3万吨,主要应用在石油化工、电子电气、机械等领域。随着这些行业对设备要求的提高,PTFE的需求量将进一步增长。PTFE产量的增加意味着废旧PTFE的增加,PTFE的合成、加工、二次加工和应用过程均会产生PTFE废料。PTFE的性能优良,价格昂贵,极具回收价值,其再生利用问题一直受到人们的高度重视。
水电站运行的水轮发电机组的推力轴承普遍采用巴氏合金的推力瓦,在运行中出现承载能力较低,瓦温很高,经常出现烧瓦事故,因此,引进了弹性塑料瓦新材料,这种材料是在钢瓦坯挂锡后,焊上螺旋状铜丝,再压上聚四氟乙烯为主的塑料瓦面制成的,弹性塑料瓦的使用,提高了机组的承载能力,降低了瓦温,改善了推力轴承的运行性能,但经过几年的运行发现,弹性塑料瓦都有不同程度的磨损,甚至出现因弹性塑料瓦磨损严重而发生烧瓦事故,为克服弹性塑料瓦的磨损,需制备一种高耐磨的瓦面材料,以提高其耐磨性。
目前市场上塑料瓦的瓦面材料分为两种:一种为纯聚四氟乙烯塑料瓦,表面呈白色,它是采用纯聚四氟乙烯板料热压复合而成的复合材料瓦面,聚四氟乙烯,是固体材料中摩擦系数最低,有优异的自润滑特性和耐化学腐蚀等优点,但也存在:机械强度较低,抗蠕变性能差,热膨胀大,尺寸不稳定,耐磨性能较差等缺点;另一种为改性聚四氟乙烯塑料瓦,表面呈灰黑色,它是在纯聚四氟乙烯中添加改性材料,与金属丝弹性层模压复合再经烧结塑化而成的复合材料瓦面。该材料弥补了前述纯聚四氟乙烯瓦面的缺点,耐磨损性能比纯聚四氟乙烯提高了7倍以上,提高了材料的综合性能,在长期使用中已显现出它的诸多优异性能。无论是纯聚四氟乙烯塑料瓦还是改性聚四氟乙烯塑料瓦,其原材料价格较高,生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高弹耐磨再生塑料瓦及其制备方法,通过利用再生聚四氟乙烯塑料,解决了现有技术中存在的弹性塑料瓦原材料价格昂贵的问题,通过对弹性塑料瓦材料进行改性处理,解决了弹性塑料瓦耐磨性差的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种高弹耐磨再生塑料瓦,包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/2-1/3;
该种高弹耐磨再生塑料瓦由如下步骤制备:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度不低于Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.4-0.6mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为2-4mm,剪切成20-40mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到40-55MPa时,保压2-8min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至350-390℃后,保温40-90min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,如40%浓度的氯化锌水溶液,能有效地清除钢制瓦坯和复合材料层配合表面的氧化物,从而提高钎焊时的润湿能力,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.3-0.5mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模上,向气缸内部充入压缩空气,使气缸输出端向下伸出,气缸输出端将安装板向下推动,安装板上固定的导柱沿衬套向下滑动,当压板与其下方的复合材料层顶端接触时,安装板继续被气缸输出端向下推动,安装板与压板之间的弹簧被压缩,安装板沿导杆螺栓向下滑动,压板将复合材料层与钢制瓦坯压紧,控制压力为90-110kg/cm2,打开开关,通过温控器控制加热器温度为240-260℃,加热器对塑料瓦模进行加热,保温25-35min,保持压力机压力不变,关闭开关,加热器停止加热,打开散热风扇,使型腔内的钢制瓦坯和复合材料层整体冷却至室温,然后控制气缸输出端向上移动,将压板与复合材料层分离,压板回到起始位置,将型腔内焊接完成的钢制瓦坯和复合材料层整体取出,即得到高弹耐磨再生塑料瓦。
进一步地,所述改性塑料,包括如下重量份原料:再生聚四氟乙烯粉75-80份,铜粉15-20份,二硫化钼2-3份,润滑剂1-2份;将再生聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼和润滑剂按照重量份进行搅拌,混合均匀后用60-80目筛过筛2-3次,即得改性塑料。
进一步地,所述再生聚四氟乙烯粉为纯聚四氟乙烯废料或填料聚四氟乙烯废料通过洗涤、干燥、破碎、预烧结和研磨后,以任意比例混合制得的粉末。
进一步地,所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺中的一种或多种以任意比例混合组成。
步骤S4中所述热压焊接设备,包括加热机构、塑料瓦模、支撑架、散热风扇和压紧机构,所述塑料瓦模位于加热机构上方,塑料瓦模的一侧设有两个对立设置的支撑架,所述支撑架位于加热机构上方,两个支撑架之间设有两个对立设置的散热风扇,所述压紧机构安装于支撑架靠近塑料瓦模的一侧上方;
所述加热机构包括箱体、开关、温控器、固定架和加热器,所述箱体内部设有加热器,所述加热器位于塑料瓦模正下方,所述塑料瓦模贯穿箱体上表面,塑料瓦模下表面与加热器上表面固定连接,加热器下方设有固定架,所述固定架顶端与加热器底端固定连接,固定架底端与箱体内部底面固定连接,所述箱体靠近加热器一侧外部的侧壁上安装有开关和温控器,所述开关和温控器分别与加热器电气连接,所述支撑架底端与箱体顶端固定连接。
进一步地,所述压紧机构包括安装架、气缸、衬套、导柱、安装板、导杆螺栓、压板和弹簧,所述安装架与支撑架固定连接,安装架中心上方设有气缸,所述气缸与安装架固定连接,气缸输出端朝下贯穿安装架,气缸两侧对立设有衬套,所述衬套贯穿安装架,衬套与安装架固定连接,衬套内设有导柱,所述导柱与衬套滑动连接,安装架下方设有安装板,所述安装板上表面与导柱底端固定连接,气缸输出端与安装板中心固定连接,安装板两侧分别设有两个对立设置的导杆螺栓,所述导杆螺栓与安装板滑动连接,安装板下方设有压板,所述压板与导杆螺栓底端固定连接,压板与安装板之间设有若干弹簧,所述弹簧套接在导杆螺栓上。
进一步地,所述箱体底端设有若干均匀分布的支撑杆,所述支撑杆顶端与箱体固定连接。
进一步地,所述塑料瓦模上表面开有若干均匀分布的型腔,所述型腔形状与钢制瓦坯外形相配合。
进一步地,所述散热风扇安装固定在箱体上表面,散热风扇出风口正对塑料瓦模具。
一种高弹耐磨再生塑料瓦的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度不低于Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.4-0.6mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为2-4mm,剪切成20-40mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到40-55MPa时,保压2-8min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至350-390℃后,保温40-90min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.3-0.5mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模上,向气缸内部充入压缩空气,使气缸输出端向下伸出,气缸输出端将安装板向下推动,安装板上固定的导柱沿衬套向下滑动,当压板与其下方的复合材料层顶端接触时,安装板继续被气缸输出端向下推动,安装板与压板之间的弹簧被压缩,安装板沿导杆螺栓向下滑动,压板将复合材料层与钢制瓦坯压紧,控制压力为90-110kg/cm2,打开开关,通过温控器控制加热器温度为240-260℃,加热器对塑料瓦模进行加热,保温25-35min,保持压力机压力不变,关闭开关,加热器停止加热,打开散热风扇,使型腔内的钢制瓦坯和复合材料层整体冷却至室温,然后控制气缸输出端向上移动,将压板与复合材料层分离,压板回到起始位置,将型腔内焊接完成的钢制瓦坯和复合材料层整体取出,即得到高弹耐磨再生塑料瓦。
本发明的有益效果:
本发明通过将纯聚四氟乙烯废料或填料聚四氟乙烯塑料废料回收再利用,制备成再生聚四氟乙烯粉,以再生聚四氟乙烯粉为基础原料,在保证综合性能的情况下,降低了塑料瓦的生产成本;通过加入铜粉、二硫化钼和润滑剂制备出改性塑料,再用改性塑料制备高弹耐磨再生塑料瓦的复合材料层,添加铜粉能有效提高复合材料层的耐磨性和导热性,配合添加二硫化钼,二硫化钼对金属有很高的亲和力,一旦吸附在金属表面,二硫化钼的分子会填塞金属表面用显微镜才可看见的毛细孔,产生自润滑效果,降低塑料瓦面的磨擦系数,并使金属表面变得更滑,进一步提高塑料瓦的耐磨性;
本发明通过将钢制瓦坯上表面加工出沟槽,提高了复合材料层与钢制瓦坯的结合强度,通过使用热压焊接设备,可将多个钢制瓦坯和复合材料层同时进行焊接,提高了焊接效率;通过在塑料瓦模边安装散热风扇,在压板持续压紧的情况下,加快了塑料瓦冷却至室温,同时又保证了塑料瓦模在冷却过程中的变形,提高了塑料瓦的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明热压焊接设备的立体结构示意图;
图2为本发明热压焊接设备的正视图;
图3为本发明热压焊接设备的侧视图;
图4为本发明热压焊接设备的俯视图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、加热机构;101、箱体;102、支撑杆;103、开关;104、温控器;105、固定架;106、加热器;2、塑料瓦模;201、型腔;3、支撑架;4、散热风扇;5、压紧机构;501、安装架;502、气缸;503、衬套;504、导柱;505、安装板;506、导杆螺栓;507、压板;508、弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种高弹耐磨再生塑料瓦,包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/2;
该种高弹耐磨再生塑料瓦由如下步骤制备:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度为Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.4mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为2mm,剪切成20mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到40MPa时,保压3min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至350℃后,保温40min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.3mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模2上,钢制瓦坯位于型腔201内部,以90kg/cm2的压力进行加压,控制加热器106温度为240℃,保温25min,保持压力机压力不变,冷却至室温,即得高弹耐磨再生塑料瓦。
所述改性塑料,包括如下重量份原料:再生聚四氟乙烯粉75份,铜粉15份,二硫化钼2份,润滑剂1份;将再生聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼和润滑剂按照重量份进行搅拌,混合均匀后用60目筛过筛2次,即得改性塑料。
所述再生聚四氟乙烯粉为纯聚四氟乙烯废料通过洗涤、干燥、破碎、预烧结和研磨后制得的粉末。
所述润滑剂为硬脂酸和硬脂酸丁酯以1:1的比例混合组成。
实施例2:
一种高弹耐磨再生塑料瓦,包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/2;
该种高弹耐磨再生塑料瓦由如下步骤制备:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度为Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.5mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为3mm,剪切成30mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到50MPa时,保压6min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至370℃后,保温60min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.4mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模2上,钢制瓦坯位于型腔201内部,以100kg/cm2的压力进行加压,控制加热器106温度为250℃,保温30min,保持压力机压力不变,冷却至室温,即得高弹耐磨再生塑料瓦。
所述改性塑料,包括如下重量份原料:再生聚四氟乙烯粉78份,铜粉17份,二硫化钼3份,润滑剂1份;将再生聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼和润滑剂按照重量份进行搅拌,混合均匀后用70目筛过筛2次,即得改性塑料。
所述再生聚四氟乙烯粉为填料聚四氟乙烯废料通过洗涤、干燥、破碎、预烧结和研磨后制得的粉末。
所述润滑剂为硬脂酸和油酰胺以1:1的比例混合组成。
实施例3:
一种高弹耐磨再生塑料瓦,包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/3;
该种高弹耐磨再生塑料瓦由如下步骤制备:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度为Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.6mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为4mm,剪切成40mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到55MPa时,保压8min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至390℃后,保温90min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.5mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模2上,钢制瓦坯位于型腔201内部,以110kg/cm2的压力进行加压,控制加热器106温度为260℃,保温35min,保持压力机压力不变,冷却至室温,即得高弹耐磨再生塑料瓦。
所述改性塑料,包括如下重量份原料:再生聚四氟乙烯粉80份,铜粉20份,二硫化钼3份,润滑剂2份;将再生聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼和润滑剂按照重量份进行搅拌,混合均匀后用80目筛过筛3次,即得改性塑料。
所述再生聚四氟乙烯粉为纯聚四氟乙烯废料和填料聚四氟乙烯废料通过洗涤、干燥、破碎、预烧结和研磨后,以1:1比例混合制得的粉末。
所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯和油酰胺以1:2:1比例混合组成。
请参阅图1-4所示,上述实施例中所述热压焊接设备,包括加热机构1、塑料瓦模2、支撑架3、散热风扇4和压紧机构5,所述塑料瓦模2位于加热机构1上方,塑料瓦模2的一侧设有两个对立设置的支撑架3,所述支撑架3位于加热机构1上方,两个支撑架3之间设有两个对立设置的散热风扇4,所述压紧机构5安装于支撑架3靠近塑料瓦模2的一侧上方;
所述加热机构1包括箱体101、开关103、温控器104、固定架105和加热器106,所述箱体101内部设有加热器106,所述加热器106位于塑料瓦模2正下方,所述塑料瓦模2贯穿箱体101上表面,塑料瓦模2下表面与加热器106上表面固定连接,加热器106下方设有固定架105,所述固定架105顶端与加热器106底端固定连接,固定架105底端与箱体101内部底面固定连接,所述箱体101靠近加热器106一侧外部的侧壁上安装有开关103和温控器104,所述开关103和温控器104分别与加热器106电气连接,所述支撑架3底端与箱体101顶端固定连接。
所述压紧机构5包括安装架501、气缸502、衬套503、导柱504、安装板505、导杆螺栓506、压板507和弹簧508,所述安装架501与支撑架3固定连接,安装架501中心上方设有气缸502,所述气缸502与安装架501固定连接,气缸502输出端朝下贯穿安装架501,气缸502两侧对立设有衬套503,所述衬套503贯穿安装架501,衬套503与安装架501固定连接,衬套503内设有导柱504,所述导柱504与衬套503滑动连接,安装架501下方设有安装板505,所述安装板505上表面与导柱504底端固定连接,气缸502输出端与安装板505中心固定连接,安装板505两侧分别设有两个对立设置的导杆螺栓506,所述导杆螺栓506与安装板505滑动连接,安装板505下方设有压板507,所述压板507与导杆螺栓506底端固定连接,压板507与安装板505之间设有若干弹簧508,所述弹簧508套接在导杆螺栓506上。
所述箱体101底端设有若干均匀分布的支撑杆102,所述支撑杆102顶端与箱体101固定连接。
所述塑料瓦模2上表面开有若干均匀分布的型腔201,所述型腔201形状与钢制瓦坯外形相配合。
所述散热风扇4安装固定在箱体101上表面,散热风扇4出风口正对塑料瓦模2具。
本发明工作原理:
使用本发明热压焊接设备时,先将钢制瓦坯和复合材料层整体放入与之形状相同的塑料瓦模2的型腔201内,使钢制瓦坯在型腔201底部,复合材料层在钢制瓦坯上方,钢制瓦坯和复合材料层之间涂覆有膏状钎剂,并铺设有箔状锡钎料,然后向气缸502内部充入压缩空气,使气缸502输出端向下伸出,气缸502输出端将安装板505向下推动,安装板505上固定的导柱504沿衬套503向下滑动,当压板507与其下方的复合材料层顶端接触时,安装板505继续被气缸502输出端向下推动,安装板505与压板507之间的弹簧508被压缩,安装板505沿导杆螺栓506向下滑动,压板507逐渐将复合材料层与钢制瓦坯压紧,直至达到要求的90-110kg/cm2压力后保持,打开开关103,通过温控器104控制加热器106温度在240-260℃范围内,使加热器106对塑料瓦模2进行加热,钢制瓦坯与塑料瓦模2进行热传导,使钢制瓦坯和复合材料层的钎料在保温过程中逐渐融化,保温25-35min时间到达后,关闭开关103,使加热器106停止加热,然后打开支撑架3之间的散热风扇4,使散热风扇4正对塑料瓦模2吹送凉风,使型腔201内的高弹耐磨再生塑料瓦冷却,冷却过程中保持压板507持续下压,冷却至室温后,关闭散热风扇4,控制气缸502输出端向上移动,将压板507与复合材料层分离,压板507回到起始位置,将制备好的高弹耐磨再生塑料瓦从型腔201中取出,即完成了整个热压焊接过程。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明,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 (9)
1.一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:包括钢制瓦坯和复合材料层,所述复合材料层覆盖在钢制瓦坯上表面;其中,复合材料层包括中间层和改性塑料,中间层包括金属丝骨架,改性塑料复合在中间层内,中间层厚度为复合材料层整体厚度的1/2-1/3;
该种高弹耐磨再生塑料瓦由如下步骤制备:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.4-0.6mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为2-4mm,剪切成20-40mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到40-55MPa时,保压2-8min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至350-390℃后,保温40-90min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.3-0.5mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模(2)上,向气缸(502)内部充入压缩空气,使气缸(502)输出端向下伸出,气缸(502)输出端将安装板(505)向下推动,安装板(505)上固定的导柱(504)沿衬套(503)向下滑动,当压板(507)与其下方的复合材料层顶端接触时,安装板(505)继续被气缸(502)输出端向下推动,安装板(505)与压板(507)之间的弹簧(508)被压缩,安装板(505)沿导杆螺栓(506)向下滑动,压板(507)将复合材料层与钢制瓦坯压紧,控制压力为90-110kg/cm2,打开开关(103),通过温控器(104)控制加热器(106)温度为240-260℃,加热器(106)对塑料瓦模(2)进行加热,保温25-35min,保持压力机压力不变,关闭开关(103),加热器(106)停止加热,打开散热风扇(4),使型腔(201)内的钢制瓦坯和复合材料层整体冷却至室温,然后控制气缸(502)输出端向上移动,将压板(507)与复合材料层分离,压板(507)回到起始位置,将型腔(201)内焊接完成的钢制瓦坯和复合材料层整体取出,即得到高弹耐磨再生塑料瓦。
2.根据权利要求1所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述改性塑料,包括如下重量份原料:再生聚四氟乙烯粉75-80份,铜粉15-20份,二硫化钼2-3份,润滑剂1-2份;将再生聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼和润滑剂按照重量份进行搅拌,混合均匀后用60-80目筛过筛2-3次,即得改性塑料。
3.根据权利要求2所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺中的一种或多种以任意比例混合组成。
4.根据权利要求1所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:步骤S4中所述热压焊接设备,包括加热机构(1)、塑料瓦模(2)、支撑架(3)、散热风扇(4)和压紧机构(5),所述塑料瓦模(2)位于加热机构(1)上方,塑料瓦模(2)的一侧设有两个对立设置的支撑架(3),所述支撑架(3)位于加热机构(1)上方,两个支撑架(3)之间设有两个对立设置的散热风扇(4),所述压紧机构(5)安装于支撑架(3)靠近塑料瓦模(2)的一侧上方;
所述加热机构(1)包括箱体(101)、开关(103)、温控器(104)、固定架(105)和加热器(106),所述箱体(101)内部设有加热器(106),所述加热器(106)位于塑料瓦模(2)正下方,所述塑料瓦模(2)贯穿箱体(101)上表面,塑料瓦模(2)下表面与加热器(106)上表面固定连接,加热器(106)下方设有固定架(105),所述固定架(105)顶端与加热器(106)底端固定连接,固定架(105)底端与箱体(101)内部底面固定连接,所述箱体(101)靠近加热器(106)一侧外部的侧壁上安装有开关(103)和温控器(104),所述开关(103)和温控器(104)分别与加热器(106)电气连接,所述支撑架(3)底端与箱体(101)顶端固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述压紧机构(5)包括安装架(501)、气缸(502)、衬套(503)、导柱(504)、安装板(505)、导杆螺栓(506)、压板(507)和弹簧(508),所述安装架(501)与支撑架(3)固定连接,安装架(501)中心上方设有气缸(502),所述气缸(502)与安装架(501)固定连接,气缸(502)输出端朝下贯穿安装架(501),气缸(502)两侧对立设有衬套(503),所述衬套(503)贯穿安装架(501),衬套(503)与安装架(501)固定连接,衬套(503)内设有导柱(504),所述导柱(504)与衬套(503)滑动连接,安装架(501)下方设有安装板(505),所述安装板(505)上表面与导柱(504)底端固定连接,气缸(502)输出端与安装板(505)中心固定连接,安装板(505)两侧分别设有两个对立设置的导杆螺栓(506),所述导杆螺栓(506)与安装板(505)滑动连接,安装板(505)下方设有压板(507),所述压板(507)与导杆螺栓(506)底端固定连接,压板(507)与安装板(505)之间设有若干弹簧(508),所述弹簧(508)套接在导杆螺栓(506)上。
6.根据权利要求4所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述箱体(101)底端设有若干均匀分布的支撑杆(102),所述支撑杆(102)顶端与箱体(101)固定连接。
7.根据权利要求4所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述塑料瓦模(2)上表面开有若干均匀分布的型腔(201),所述型腔(201)形状与钢制瓦坯外形相配合。
8.根据权利要求4所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦,其特征在于:所述散热风扇(4)安装固定在箱体(101)上表面,散热风扇(4)出风口正对塑料瓦模(2)具。
9.根据权利要求1所述的一种高弹耐磨再生塑料瓦的制备方法,其特征在于:具体包括如下步骤:
步骤S1、将钢制瓦坯上表面进行车加工,分别沿钢制瓦坯上表面的横向和纵向开设深度为0.5mm、宽度为2mm的沟槽,钢制瓦坯上表面的表面粗糙度不低于Ra1.6,并注意沟槽无尖角,然后将钢制瓦坯上表面进行除油、除锈处理;
步骤S2、将直径为0.4-0.6mm的铜丝缠绕成螺旋簧,控制螺旋簧外径为2-4mm,剪切成20-40mm的长度,制得金属丝骨架,将金属丝骨架均匀铺撒在压制模具中;
步骤S3、将改性塑料均匀填充至压制模具中,向改性塑料施加压力,并在压强达到40-55MPa时,保压2-8min,压制形成复合材料层毛坯,将复合材料层毛坯在压制模具中进一步加热至350-390℃后,保温40-90min,对复合材料层毛坯进行塑化烧结,将塑化烧结后的复合材料层校平;
步骤S4、将钢制瓦坯和复合材料层铜丝面的表面上均匀涂抹一层带有强腐蚀性膏状钎剂,在钢制瓦坯上铺一层厚度为0.3-0.5mm的箔状锡铅钎料,复合材料层对正扣置在钢制瓦坯上,将钢制瓦坯和复合材料层整体放在热压焊接设备的塑料瓦模(2)上,向气缸(502)内部充入压缩空气,使气缸(502)输出端向下伸出,气缸(502)输出端将安装板(505)向下推动,安装板(505)上固定的导柱(504)沿衬套(503)向下滑动,当压板(507)与其下方的复合材料层顶端接触时,安装板(505)继续被气缸(502)输出端向下推动,安装板(505)与压板(507)之间的弹簧(508)被压缩,安装板(505)沿导杆螺栓(506)向下滑动,压板(507)将复合材料层与钢制瓦坯压紧,控制压力为90-110kg/cm2,打开开关(103),通过温控器(104)控制加热器(106)温度为240-260℃,加热器(106)对塑料瓦模(2)进行加热,保温25-35min,保持压力机压力不变,关闭开关(103),加热器(106)停止加热,打开散热风扇(4),使型腔(201)内的钢制瓦坯和复合材料层整体冷却至室温,然后控制气缸(502)输出端向上移动,将压板(507)与复合材料层分离,压板(507)回到起始位置,将型腔(201)内焊接完成的钢制瓦坯和复合材料层整体取出,即得到高弹耐磨再生塑料瓦。
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