一种机筒内壁耐磨层的制备方法与流程

本发明涉及一种机筒制作技术，尤其指一种机筒内壁耐磨层的制备方法。

背景技术：

现有一种专利号为cn201510537875.x名称为《一种高耐磨、可修复式锥型双机筒的制备方法》的中国发明专利公开了一种高耐磨、可修复式锥型双机筒的制备方法，首先将圆钢锻件进行镗加工，加工成内孔为两个圆相交、横截面呈八字形环的锥形双机筒毛坯；采用普通钢材加工成与机筒内孔锥度相同的芯棒，将两个芯棒表面喷焊一层低熔点合金耐磨层，将锥形双机筒芯棒套入机筒毛坯孔内并压紧形成机筒装配体；机筒装配体放入真空炉内升温处理；将上述装配体大小头多余的芯棒材料车加工去除，将上述机筒进行镗加工，去除机筒孔内镶嵌的芯棒材料。该发明解决了锥形双机筒难以离心复合铸造的难题，真空烧结状态下，合金耐磨层与锥形孔内壁实现了冶金结合，较镶嵌硬质合金材料结合强度更高，使用过程中耐磨层不会脱落；然而，采用该制备方法制作的机筒的合金耐磨层的耐磨性能仍然不够理想，制作成本较高，而且合金耐磨层受热不均衡，制成的合金耐磨层表面不够均匀，使用效果不理想，因此该方法还需进一步改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种采用的粉末配方简单、配制成本低、熔融温度低，耐磨层制备能耗小且制成后硬度高、防腐耐磨，能有效提高机筒使用寿命的机筒内壁耐磨层的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本机筒内壁耐磨层的制备方法，包括以下步骤，

一、将铁基合金粉末置于机筒内腔中，将置有铁基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；

二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉中加热时保持径向转动同时保持轴向来回移动，当机筒内腔中的铁基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将铁基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的铁基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；

三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；

四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即加工成有耐磨层的机筒；

其特征在于：所述径向转动的速度为0.3～0.6米/分钟；机筒在加热炉中的轴向来回移动速度为0.3～0.6米/分钟；所述铁基合金粉末的配方成分为：碳2.5～5％，铬6～10％，锰1～2％，硅2～5％，镍2.5～5％，硼2～5％，钼4～5％，其余为铁，所述百分比为重量百分比。

作为改进，步骤二中机筒前后两端可优选不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动。

进一步改进，每个驱动辊的中部相同位置可优选均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而与转动机构相联动。

作为改进，所述铁基合金粉末中碳、铬、锰、硅、镍、硼、钼和铁的重量百分比可优选具体为：碳2.5～3.2％，铬6～8％，锰1～1.5％，硅2～4％，镍2.5～3.5％，硼2～3％，钼4～5％，铁72～80％。

进一步改进，碳、铬、锰、硅、镍、硼、钼和铁的重量百分比为：碳2.5％，铬8％，锰1.5％，硅4％，镍3.5％，硼3％，钼5％，铁72.5％。

作为改进，所述离心部使用的离心力可优选为60～120g。

作为改进，本制备方法采用的加工装置，包括有机筒输入部，机筒加热部，机筒离心部，机筒保温部，所述机筒输入部，机筒离心部中分别设置有输送机筒的输送机构，所述输送机构分别与各自的驱动装置相连接，所述机筒加热部包括加热炉；具备能将机筒送入和送出加热炉也能将机筒在加热炉中加热时能径向滚动和轴向来回移动功能的传动机构；以及驱动传动机构的驱动器，所述驱动器与程控电路相连接，所述加热炉包括n个间隔排列的加热器和将相邻两个加热器之间封闭连接的连接部，所述n为大于3的自然数。

进一步改进，所述传动机构包括传动杆、第一传动轮，所述第一传动轮的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹部，第一传动轮同心固定于传动杆上，形成组合传动体，组合传动体间隔平行地排列于对应相邻两个加热器之间的连接部中，传动杆轴心线的方向与机筒轴心线的方向交叉成一个角度，且传动杆至少一端从连接部中伸出与驱动器中的对应电机输出轴相联动，所述电机分别通过线路与同步正反转动的控制电路相连接；所述角度为30°～70°；所述加热器包括加热器壳体和感应线圈，所述加热器壳体上设置有能通过机筒的通孔，所述感应线圈设置在通孔外侧的加热器壳体中，所述感应线圈通过线路与控制模块、电源相连接；所述机筒输入部为第一输送架，所述第一输送架的一端与能将机筒内腔两端封闭的机筒初处理部的机筒出口阀门相对齐，所述第一输送架的另一端与机筒加热部的机筒进口相对齐，所述第一输送架上依次能转动地设置有第二传动轮，所述第二传动轮的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹陷部，所述第二传动轮与驱动电机传动相连接。

进一步改进，所述机筒离心部包括离心架体，离心器和第二输送架，所述第二输送架的一端与机筒加热部的机筒出口相对齐，所述第二输送架的另一端与机筒保温部的保温部进口相对齐，所述第二输送架上依次能转动地设置有第三传动轮，所述第三传动轮的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹槽，所述第三传动轮与驱动电机传动相连接，所述离心器设置在第二输送架的一侧，所述离心器为对称设置的两个离心辊，所述两个离心辊分别与能驱动离心辊转动的离心辊驱动电机相连接，位于离心辊和第二输送架上部的离心架体上设置有能将机筒从第二输送架夹起并移动至离心辊上的夹紧机构；所述夹紧机构包括相对设置的第一夹紧座与第二夹紧座，所述第一夹紧座与第二加紧座分别能左右移动地设置在离心架体上部的第一移动轨和第二移动轨上，所述第一夹紧座和第二夹紧座上分别设置有驱动气缸，所述驱动气缸上设置有能相对驱动气缸前后移动的驱动挡板，第一夹紧座和第二夹紧座的驱动挡板相对设置，当驱动气缸驱动驱动挡板相向移动时，驱动挡板能分别项触在机筒的端部而将机筒从第二输送架上夹起移动至离心辊上，所述驱动气缸与通气管、控制电路、电源相连接。

进一步改进，所述机筒保温部包括保温箱体，靠近保温箱体端部的侧壁上设置有保温部进口，靠近保温箱体另一端部的另一侧壁上设置有保温部出口，保温箱体内部从左至右依次设置有滚动辊，相邻滚动辊之间形成能架置机筒的架置凹部，所述滚筒辊分别与滚动辊驱动电机传动相连接，所述滚动辊的两端与摆动架体转动相连接，所述摆动架体与驱动摆动架体摆动的摆动架驱动电机传动相连接，当摆动架驱动电机驱动摆动架体摆动后，保温箱体内部的滚动辊从左至右高度依次上升，使架置在右侧架置凹部上的机筒滚至左侧的架置凹部上；从机筒保温部离开的机筒通过第三输送架输送至机筒回火部中，进行回火处理，所述第三输送架上依次设置有第四传动轮，所述第四传动轮的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹槽部，所述第四传动轮与驱动电机传动相连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用的粉末配方成分简单，配制方便，适于工业生产；粉末配方中的主要成分是铁，铁是极为常见的金属，价格便宜，因此用本配方有助于降低机筒耐磨层的制作成本，制造出价格低廉具有竞争优势的耐磨机筒；铁通常熔点为1500℃以上，而本配方由于具有硅与硼，且硅与硼的重量百分比在2％以上，因此本配方的熔点低于常规的耐磨层粉末，因此在1000～1300℃的加热炉中即能实现耐磨层的熔融加工，低于常规的耐磨层粉末加热温度，从而减少加热炉热能消耗，也有效降低了耐磨层的制作成本；耐磨层的加热过程中，机筒以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动并保持轴向前后移动，使置于机筒内腔中的粉末在机筒内腔中均匀熔化并覆盖于机筒内壁的内周面上，从而克服了机筒在加热炉中两端受热温度低而中间温度高的缺陷，置于机筒内腔中的粉末受热均匀，使合金粉末在同样温度下被熔化、氧化，从而使熔融液均匀地覆盖于机筒的内腔的内周面上，使耐磨层的性能完全一致，且合金粉末与机筒内周壁结合牢固，稳定；本制备方法所有用于加工的参数均智能化管理，实现连续自动化生产；还有一重要作用是，采用的加热炉，对机筒的长度和宽度不会受到限制，即能加工很长和很宽的机筒，因为加热炉中的加热器是以间隔排列设置，机筒长度可弹性运用，不必使用多种尺寸的火炉，即可以根据加工机筒的长度增减加热器的数量，在一个加热炉完成加工，机筒的加工种类增加，设备利用率提高；另外，机筒加热器采用感应线圈加热，升温速度更快，加热也效果好，这样机筒变形小，电能利用率也高，从而有效地降低了成本；还有，离心辊结构简单，能实现对机筒的快速离心，提高加工效率；再有，机筒在机筒保温部内进行保温，使机筒从右侧的架置凹部逐步位移至左侧的架置凹部中，实现多个机筒同时在保温部进行回火处理，从而进一步提高了生产效率；综上所述，本制备方法采用的镍基球形碳化钨合金粉末的配方简单、熔融温度低，采用本配方制造耐磨层成本低，制成的耐磨层抗疲劳强度大、耐腐蚀性强、坚固耐用，有效延长机筒的使用寿命，采用的加工装置效率高，应用范围广，能实现机筒防腐耐磨层的连续制作。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的加工装置的立体图；

图2为图1中机筒输入部的应用示意图；

图3是图1中机筒加热部的立体图；

图4是图3的结构分解图；

图5是图3的正面投影图；

图6是图1中机筒离心部的立体图；

图7是图6中夹紧结构移动后的立体图；

图8是图7中去除离心架后的结构分解图；

图9是图1中机筒保温部的结构分解图；

图10是图9中去除部分机筒后的俯视图；

图11是图10中沿a-a线的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图11所示，本实施例的机筒内壁耐磨层的制备方法，包括以下步骤，

一、将铁基合金粉末置于机筒内腔中，将置有铁基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；

二、将两端封闭的机筒4置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒4在加热炉中加热时保持径向转动同时保持轴向来回移动，当机筒内腔中的铁基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒4的径向转动将铁基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的铁基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；

三、将加热炉中出来的机筒4输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒4的内周壁上；

四、将离心后的机筒4输送至机筒保温部而对机筒4进行回火处理，机筒4在机筒保温部回火处理，使机筒4内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即加工成有耐磨层的机筒4：

径向转动的速度为0.3～0.6米/分钟；机筒在加热炉中的轴向来回移动速度为0.3～0.6米/分钟；所述铁基合金粉末的配方成分为：碳2.5～5％，铬6～10％，锰1～2％，硅2～5％，镍2.5～5％，硼2～5％，钼4～5％，其余为铁，所述百分比为重量百分比。

步骤二中机筒4前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒4径向转动同时保持机筒4轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒4的驱动辊以及与机筒4侧壁相联动而驱动机筒4相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒4保持轴向来回移动。每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒4架置在所述的限位凹部中而与转动机构相联动。

铁基合金粉末中碳、铬、锰、硅、镍、硼、钼和铁的重量百分比具体为：碳2.5～3.2％，铬6～8％，锰1～1.5％，硅2～4％，镍2.5～3.5％，硼2～3％，钼4～5％，铁72～80％。碳、铬、锰、硅、镍、硼、钼和铁的重量百分比优选为：碳2.5％，铬8％，锰1.5％，硅4％，镍3.5％，硼3％，钼5％，铁72.5％。步骤一中将铁基合金粉末置入机筒内腔中时，还可以添加重量百分比为0.2％的铈，铈能与碳、硅形成铈碳化硅，铈碳化硅的耐磨性能优异，有助于进一步延长机筒耐磨层的使用寿命。步骤二中由于配方中含有硅4％以及硼3％，使得铁基合金粉末能在1000～1300℃这样的较低温度熔化。离心部能使留至机筒内壁各处的熔融合金流更均匀地分布。离心部使用的离心力为60～120g。所述g是指重力加速度。径向转动的速度0.3～0.6米/分钟是指机筒4外圆周转动的线速度，例如直径为4m的机筒4径向转动时的角速度为0.15～0.3rad/min。

本制备方法采用的加工装置，包括有机筒输入部，机筒加热部，机筒离心部，机筒保温部，所述机筒输入部，机筒离心部中分别设置有输送机筒4的输送机构，所述输送机构分别与各自的驱动装置相连接，所述机筒加热部包括加热炉；具备能将机筒4送入和送出加热炉也能将机筒4在加热炉中加热时能径向滚动和轴向来回移动功能的传动机构；以及驱动传动机构的驱动器，所述驱动器与程控电路相连接，所述加热炉包括n个间隔排列的加热器1和将相邻两个加热器1之间封闭连接的连接部14，所述n为大于3的自然数。

传动机构包括传动杆、第一传动轮，所述第一传动轮的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹部，第一传动轮同心固定于传动杆上，形成组合传动体，组合传动体间隔平行地排列于对应相邻两个加热器1之间的连接部14中，传动杆轴心线的方向与机筒轴心线的方向交叉成一个角度，且传动杆至少一端从连接部14中伸出与驱动器中的对应电机输出轴相联动，所述电机11分别通过线路与同步正反转动的控制电路相连接；所述角度为30°～70°；所述加热器1包括加热器壳体和感应线圈，所述加热器壳体上设置有能通过机筒的通孔16，所述感应线圈设置在通孔16外侧的加热器壳体中，所述感应线圈通过线路与控制模块、电源相连接；所述机筒输入部为第一输送架2，所述第一输送架2的一端与能将机筒内腔两端封闭的机筒初处理部3的机筒出口阀门31相对齐，所述第一输送架2的另一端与机筒加热部的机筒进口相对齐，所述第一输送架2上依次能转动地设置有第二传动轮21，所述第二传动轮21的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹陷部，所述第二传动轮21与驱动电机传动相连接。

机筒离心部包括离心架体5，离心器和第二输送架51，所述第二输送架51的一端与机筒加热部的机筒出口相对齐，所述第二输送架51的另一端与机筒保温部的保温部进口相对齐，所述第二输送架51上依次能转动地设置有第三传动轮52，所述第三传动轮52的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹槽，所述第三传动轮52与驱动电机传动相连接，所述离心器设置在第二输送架51的一侧，所述离心器为对称设置的两个离心辊53，所述两个离心辊53分别与能驱动离心辊53转动的离心辊驱动电机相连接，位于离心辊53和第二输送架51上部的离心架体5上设置有能将机筒4从第二输送架51夹起并移动至离心辊53上的夹紧机构；所述夹紧机构包括相对设置的第一夹紧座与第二夹紧座54，所述第一夹紧座与第二加紧座54分别能左右移动地设置在离心架体5上部的第一移动轨和第二移动轨上，所述第一夹紧座和第二夹紧座54上分别设置有驱动气缸，所述驱动气缸上设置有能相对驱动气缸前后移动的驱动挡板，第一夹紧座和第二夹紧座54的驱动挡板相对设置，当驱动气缸驱动驱动挡板相向移动时，驱动挡板能分别项触在机筒4的端部而将机筒4从第二输送架上夹起移动至离心辊53上，所述驱动气缸与通气管、控制电路、电源相连接。

机筒保温部包括保温箱体6，靠近保温箱体6端部的侧壁上设置有保温部进口，靠近保温箱体6另一端部的另一侧壁上设置有保温部出口，保温箱体6内部从左至右依次设置有滚动辊61，相邻滚动辊61之间形成能架置机筒4的架置凹部，所述滚筒辊61分别与滚动辊驱动电机传动相连接，所述滚动辊61的两端与摆动架体62转动相连接，所述摆动架体62与驱动摆动架体62摆动的摆动架驱动电机传动相连接，当摆动架驱动电机驱动摆动架体62摆动后，保温箱体6内部的滚动辊61从左至右高度依次上升，使架置在右侧架置凹部上的机筒4滚至左侧的架置凹部上；从机筒保温部离开的机筒4通过第三输送架7输送至机筒回火部8中，进行回火处理，所述第三输送架7上依次设置有第四传动轮71，所述第四传动轮71的外周面中部凹设有两头高中间低呈圆锥形的环形凹槽部，所述第四传动轮71与驱动电机传动相连接。

还可以在机筒4的内壁上轴向设置有凹槽，所述凹槽为3～8个，3～8个凹槽分布在机筒4的内壁上，步骤二中铁基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后先将机筒内壁的凹槽填满。凹槽的底面至凹槽开口对应的机筒内壁的距离保持不变，凹槽开口的宽度也保持不变，步骤三中机筒4离心结束后，在位于机筒4的任一径向截面上，凹槽对应的耐磨层的厚度是不与凹槽对应的耐磨层的厚度的1.5～2倍。

工作原理：机筒添加用于制作耐磨层的粉末，将机筒内腔中装入粉末后的机筒两端的开口封闭，处理后的机筒从机筒输入部进入机筒加热部，机筒加热部中的感应线圈使机筒升温，机筒架置在第一传动轮上，并随第一传动轮向前移动，由于传动杆轴心线的方向与机筒轴心线的方向交叉成一个角度，因此，机筒在向前移动的同时缓慢转动，机筒内壁均匀受热，当机筒移动至机筒加热部的另一端时，电机驱动第一传动轮反转，机筒随第一传动轮向后移动，这样机筒在机筒加热部中来回移动并径向转动，保证机筒均匀受热，机筒升温完成后，从机筒加热部的端部离开并进入机筒离心部中，机筒离心部的离心架上设置有夹紧机构，夹紧机构将机筒夹起架置在离心辊上，离心辊驱动电机驱动离心辊转动完成机筒离心操作，机筒离心后再由夹紧机构夹起放置在第二输送架上，第二输送架将机筒输送至机筒保温部中，机筒在机筒保温部中随滚动辊滚动，摆动架体受摆动架驱动电机驱动间隔抬升，使滚动辊从左至右依次升高，位于右侧架置凹部上的机筒滚动至左侧架置凹部上，保温8～9小时后，取出机筒完成机筒内壁耐磨层的加工。