CN113020916B - 一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法 - Google Patents

一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，将成型产品的内孔形状和直径加大1‑3mm，将金属材料和陶瓷材料按比例调配得到的粉料经处理后得到超高硬度的防腐材料粉末，然后校正零件内孔和端面，采用火焰喷涂法将超高硬度的防腐材料粉末喷涂在产品内腔面，达到设计的尺寸要求后，将产品放入真空炉内煅烧融合，精磨、盐浴，得到产品。本发明工艺在于不改变316不锈钢的特性，又很大程度上的提高了产品的使用寿命，通过本发明新型复合工艺，使原来材料本体未发生变化的情况下，提高产品使用工作区域的表面硬度及耐腐蚀性，大大提高产品使用寿命。

Description

一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法
技术领域
本发明涉及喷嘴技术领域，具体涉及一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法。
背景技术
喷嘴是很多种喷淋、喷雾、喷油、喷砂、喷涂等设备里很关键的一个部件，起着重要的作用。喷嘴在行业中的应用非常广泛，材质从不锈钢、塑料到碳化硅、聚四氟乙烯、PP(工程塑料)、铝合金和钨钢等，应用范围一般常用在汽车、电镀、表面处理、高压清洗、除尘、降温、脱硫、加湿、搅拌、园林等各个行业。
由于喷嘴是按其在多种不同喷雾条件下工作而设计的，因而选用适合需要的喷嘴，以便在使用中达到最佳喷雾性能。喷嘴的特性主要体现在喷嘴的喷雾类型，即液体离开喷嘴口时形成的形状以及它的运行性能。喷嘴的命名一是以喷雾形状区分为扇形、锥形、液柱流(即射流)、空气雾化、扁平喷嘴，其中锥形喷嘴又分为空心锥形与实心锥形二大类。选用喷嘴的因素有流量、压力、喷雾角度、覆盖范围、冲击力、温度、材质、应用等，而这些因素之间往往相互牵连、相互制约。流量与压力，喷雾角度与覆盖范围均成正比关系。任何喷嘴的喷射目的是要维持连续不断使槽液与工件接触，流量这个因素比压力更为重要。液体的温度不影响喷嘴的喷雾性能，但它影响黏度和比重，同时还影响材料的选择。
现有的喷嘴加工工艺中，使得喷嘴的实际使用寿命一般在7-15天之内，就冲刷坏了，超出预料，且停机更换频次太高，严重影响生产效率，通过研发，新型工艺由此诞生。
发明内容
本发明的目的在于提出一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，通过本发明新型复合工艺，使原来材料本体未发生变化的情况下，提高产品使用工作区域的表面硬度及耐腐蚀性，大大提高产品使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，将成型产品的内孔形状和直径加大1-3mm，将金属材料和陶瓷材料按比例调配得到的粉料经处理后得到超高硬度的防腐材料粉末，然后校正零件内孔和端面，采用火焰喷涂法将超高硬度的防腐材料粉末喷涂在产品内腔面，达到设计的尺寸要求后，将产品放入真空炉内煅烧融合，精磨、盐浴，得到产品。
作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：
S1. 采用浇筑的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大1-3mm；
设计产品形状结构时，常规机加工很难成形，最终选择浇筑成型比较省时省力。
S2. 将金属材料碳、铬、镍、铁、锰、钼和陶瓷材料碳、硼、硅、碳化钨按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，加入一定比例的工业酒精，搅拌后取出，干燥得出超高硬度的防腐材料粉末；材料混合过程中，一定要按照比例进行调配，材料比例的增多或减少容易硬面材料性能达不到要求，且施工时硬面容易出现裂纹，粉料一定要保持干燥，流动性要好，否则上粉过程中容易堵塞喷枪嘴。
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至第一温度，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，一次上粉，空转，零件温度降低至第二温度，让粉末凝固，再升温至第三温度，上第2次粉，反复，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；上粉温度过低，容易造成硬面材料与基体结合强度不好，产生脱落，上粉温度过高，则容易造成硬面鼓泡，裂纹等情况
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升温，保温，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
作为本发明的进一步改进，。
作为本发明的进一步改进，所述金属材料为微米级材料，各材料所占的质量百分比为：碳0.5wt％、铬15wt％、镍43wt％、铁4.6wt％、锰0.1wt％、钼0.3wt％；所述陶瓷材料为微米级材料，各材料所占的质量百分比为：碳1.0wt％、硼2.0wt％、硅3.5wt％、碳化钨30wt％。
316不锈钢防腐蚀能力强，冲击韧性好，且综合性能也比普通钢材优秀，故采用316不锈钢制作。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述工业酒精的添加量为50wt%。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述滚筒搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间为3-5h。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述干燥温度为70-90℃，时间为2-3h。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述零件转速为100-300r/min。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述第一温度为450-500℃，所述第二温度为250-350℃，所述第三温度为450-500℃，所述上粉厚度为0.3-0.4mm，所述空转时间为10-20min，所述反复次数在3-5次。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中所述真空炉升温至750-850℃，保温1-2h。
作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：
S1. 采用浇筑的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大1-3mm；
S2. 将所占的质量百分比为碳0.5wt％、铬15wt％、镍43wt％、铁4.6wt％、锰0.1wt％、钼0.3wt％的微米级金属材料和所占质量百分比为碳1.0wt％、硼2.0wt％、硅3.5wt％、碳化钨30wt％的微米级陶瓷材料碳、硼、硅、碳化钨按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，滚筒搅拌速率为100-200r/min，加入50wt%的工业酒精，搅拌时间为3-5h，搅拌后取出，70-90℃干燥2-3h，得出超高硬度的防腐材料粉末；
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面，零件转速为100-300r/min；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至450-500℃，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，一次上粉，厚度为0.3-0.4mm，空转，零件温度降低至250-350℃，让粉末凝固，再升温至450-500℃，上第2次粉，厚度为0.3-0.4mm，反复3-5次，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升至温750-850℃，保温1-2h，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
本发明具有如下有益效果：
本发明工艺在于不改变316不锈钢的特性，又很大程度上的提高了产品的使用寿命，传统工艺将产品整体换成高硬度的脆性材料，容易在制作和装配时出现断裂现象，通过本发明新型复合工艺，使原来材料本体未发生变化的情况下，提高产品使用工作区域的表面硬度及耐腐蚀性，大大提高产品使用寿命。
1、在同一恶劣工矿环境下，保持产品基体材质不变，通过本发明新型工艺方式，有效的解决了316不锈钢所满足不了的工矿。
2、本发明新型工艺可用于多种牌号的钢材之上。
3、本发明新型工艺解决了很多钢材以及硬质合金解决不了的问题，进一步解决了恶劣工矿所带来的难题，也为市场提供了多一种选择。
4、本发明工艺中产品基材没改变，在组装时不用考虑材料过硬，而导致的碎裂情况，通过客户使用，反馈寿命得到明显改善，日产量可达12吨，使用时间可达到2-3个月以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测试例2中Ni60试样图；
图2为本发明测试例2中NiCrWC试样图；
图3为本发明测试例2中Co20耐磨试样图。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1 提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法
具体包括以下步骤：
S1. 采用浇筑的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大1mm；
S2. 将表1实施例1所示材料按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，滚筒搅拌速率为100r/min，加入50wt%的工业酒精，搅拌时间为3h，搅拌后取出，70℃干燥2h，得出超高硬度的防腐材料粉末；
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面，零件转速为100r/min；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至450℃，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，一次上粉，厚度为0.3mm，空转，零件温度降低至250℃，让粉末凝固，再升温至450℃，上第2次粉，厚度为0.3mm，反复3次，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升至温750℃，保温1h，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
实施例2 提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法
具体包括以下步骤：
S1. 采用浇筑的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大3mm；
S2. 将表1实施例2所示材料按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，滚筒搅拌速率为200r/min，加入50wt%的工业酒精，搅拌时间为5h，搅拌后取出，90℃干燥3h，得出超高硬度的防腐材料粉末；
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面，零件转速为300r/min；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至500℃，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，一次上粉，厚度为0.4mm，空转，零件温度降低至350℃，让粉末凝固，再升温至500℃，上第2次粉，厚度为0.4mm，反复5次，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升至温850℃，保温2h，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
实施例3 提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法
具体包括以下步骤：
S1. 采用浇筑的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大2mm；
S2. 将表1实施例3所示材料按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，滚筒搅拌速率为150r/min，加入50wt%的工业酒精，搅拌时间为4h，搅拌后取出，80℃干燥2.5h，得出超高硬度的防腐材料粉末；
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面，零件转速为200r/min；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至480℃，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，一次上粉，厚度为0.35mm，空转，零件温度降低至300℃，让粉末凝固，再升温至480℃，上第2次粉，厚度为0.35mm，反复4次，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升至温800℃，保温1.5h，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
测试例1 硬度测试
将本发明实施例1-3制得的产品进行硬度测量，结果见表2。
Figure 73864DEST_PATH_IMAGE002
测试例2 耐磨试验
通过制作三种粉末的耐磨样件，进行磨损试验对比，得出三种粉末喷焊熔覆后合金层的耐磨效果对比，耐磨样件尺寸为26.6mm×57mm×6mm。
1.试样制作
1.1 Ni60耐磨试样
按照样件尺寸采用45钢进行样件制作，在样件26.5mm*57mm面进行喷焊熔覆，粉末为Ni60粉末，熔覆厚度1.5mm，熔覆层表面见光，从背面加工到图纸厚度，见图1。
1.2 NiCrWC耐磨试样
按照样件尺寸采用45钢进行样件制作，在样件26.5mm*57mm面进行喷焊熔覆，粉末为NiCrWC粉末，熔覆厚度1.5mm，熔覆层表面见光，从背面加工到图纸厚度，见图2。
1.3 Co20耐磨试样
按照图纸采用45钢进行样件制作，在样件26.5mm*57mm面进行喷焊熔覆，粉末为Co20粉末，熔覆厚度1.5mm，熔覆层表面见光，从背面加工到图纸厚度，见图3。
2.设备
设备型号：MLS-225型湿式橡胶轮磨损试验机，由张家口市诚信试验设备制造有限公司提供。
执行标准：美国材料与试验协会ASTM G65-04（用干砂/橡胶轮装置测量磨蚀的标准试验方法）
3.试验数据
结果见表3。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
4.结果分析
通过实验结果前后差值可以看出，NiCrWC熔覆层的磨损量数值大约为Ni60的三倍左右，说明后两者耐磨性是前者的三倍左右；且NiCrWC的磨损量数值略小于Ni60，说明该合金层的耐磨性略优于Ni60；加之在结合强度上喷焊熔覆远优于喷涂工艺，可以推定，喷焊熔覆NiCrWC工艺可替代原有Ni60喷涂粉末工艺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1. 采用浇铸的方法先将产品成型，将内孔形状和直径加大1-3mm；
S2. 将金属材料碳、铬、镍、铁、锰、钼和陶瓷材料碳、硼、硅、碳化钨按比列进行调配，再将调配好的粉料放入滚筒内，加入一定比例的工业酒精，搅拌后取出，干燥得到超高硬度的防腐材料粉末；
S3. 采用四爪卡盘装夹，校正零件的内孔和端面；
S4. 采用火焰加热，通过测温枪检测，将产品加热至第一温度，再通过火焰喷涂将步骤S2中超高硬度的防腐材料粉末喷涂在步骤S1中产品内腔面，完成一次上粉，空转，零件温度降低至第二温度，让粉末凝固，再升温至第三温度，上第2次粉，反复，使得产品的内孔形状和直径达到设计的尺寸要求；
S5. 将步骤S4得到的产品放进真空炉内，随炉升温，保温，再随炉冷却；
S6. 将步骤S5中产品通过精磨磨床进行尺寸上的精加工处理，完全达到图纸要求；
S7. 将产品进行盐浴处理，提高基材整体硬度>HRC55以上，得到产品。
2.根据权利要求1所述一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，步骤S2中所述滚筒搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间为3-5h。
3.根据权利要求1所述一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，步骤S2中所述干燥温度为70-90℃，时间为2-3h。
4.根据权利要求1所述一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，步骤S3中所述零件转速为100-300r/min。
5.根据权利要求1所述一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，步骤S4中所述第一温度为450-500℃，所述第二温度为250-350℃，所述第三温度为450-500℃，每次上粉厚度为0.3-0.4mm，所述空转时间为10-20min，所述反复次数在3-5次。
6.根据权利要求1所述一种提高化工用喷嘴寿命的新型工艺方法，其特征在于，步骤S5中所述真空炉升温至750-850℃，保温1-2h。
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