可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置，包括机械手(1)、超音速火焰内孔喷枪(2)、旋转驱动设备和管道本体，超音速火焰内孔喷枪(2)通过输送管分别与燃料瓶(7)、送粉器(8)和空气压缩机(9)连接；超音速火焰内孔喷枪(2)由机械手(1)夹持；超音速火焰内孔喷枪(2)的喷头延伸进入管道本体的内腔中，且喷头对着管道本体的内壁并与管道本体保持可相对旋转的位移方式，管道本体是通过机床卡盘(3)或管道夹具(5)定位安装。本实用新型可有效实现对混凝土输送管内壁涂层的喷涂制备，可保证混凝土输送管内壁具有高硬度、高耐磨性和高耐蚀性。
【专利说明】可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种混凝土输送管道的喷涂设备，尤其涉及一种混凝土泵车输送管道的内壁涂层。
【背景技术】
[0002]在工程机械上广泛使用的各种混凝土输送管道在工作中会受到混凝土中的高硬度的砂石的强烈摩擦和腐蚀作用，往往会发生快速的磨损和腐蚀现象。为了减缓这种快速磨损和腐蚀作用，工程技术人员针对输送管的不同形状，分别采用多种不同的表面防护方法。对于管道，主要采用渗碳淬火或镀硬铬工艺。前者耐磨性能一般，后者耐磨性较好，但镀层较薄，且电镀铬会产生严重的工业污染。对于磨损更严重的弯管，为了提高其耐磨粒磨损性能，一些企业采用高锰钢整体铸造，一些企业在钢制的弯管内部粘贴陶瓷片；一些企业则采用高硬度高耐磨的高铬铸铁弯管作为内管，外层采用低碳钢弯管，中间采用粘结剂进行填充粘结的工艺。采用高锰钢整体铸造，由于输送管内混凝土对管道的冲击作用小，不能产生理想的加工硬化，所以其耐磨粒磨损和抗腐蚀性能较差，复合弯管的内衬部分要经过铸造、热处理以及与外层弯管进行粘结复合等工艺，这种复合弯管存在着内部高铬铸铁硬度和韧性难以很好的匹配以及对粘结剂和粘结工艺要求高等缺点。内部贴陶瓷片的弯管，由于陶瓷片硬度很高，所以弯管在陶瓷片不脱落的情况下很耐磨。但是，这种弯管在实际使用中很难避免陶瓷片脱落，并且，当个别陶瓷片脱落后，局部陶瓷片成片状发生脱落，从而使弯管迅速失效。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置:采用特殊的超音速火焰内孔喷枪在混凝土泵车输送管内壁喷涂一层金属碳化钨复合陶瓷涂层，以保证输送管内壁具有高硬度、高耐磨和高耐蚀。
[0004]本实用新型提出的技术方案为一种用于喷涂制备上述混凝土泵车输送管道的喷涂装置，包括机械手、超音速火焰内孔喷枪、旋转驱动设备和管道本体，所述超音速火焰内孔喷枪通过输送管分别与燃料瓶、送粉器和空气压缩机连接；所述超音速火焰内孔喷枪由所述机械手夹持；所述超音速火焰内孔喷枪的喷头延伸进入管道本体的内腔中，且喷头对着管道本体的内壁并与管道本体保持可相对旋转的位移方式，所述管道本体是通过机床卡盘或管道夹具定位安装。
[0005]上述的喷涂装置中，优选的方案之一是:所述喷头与管道本体保持可相对旋转的位移方式是指喷头固定且管道本体由所述旋转驱动设备驱动旋转，所述管道本体是通过机床卡盘定位安装于所述旋转驱动设备上。更优选的:所述管道本体为一混凝土输送直管；所述超音速火焰内孔喷枪的喷管轴线与所述混凝土输送直管的管体轴线保持平行，且喷头设置在混凝土输送直管的内壁与管体轴线之间的径向上。
[0006]上述的喷涂装置中，优选的另一方案是:所述喷头与管道本体保持可相对旋转的位移方式是指喷头旋转且管道本体固定，所述管道本体由管道夹具固定在一夹具支架上，所述旋转驱动设备为一空气马达，所述超音速火焰内孔喷枪利用空气马达驱动喷头旋转。更优选的:所述管道本体为一混凝土输送弯管；所述超音速火焰内孔喷枪的喷管轴线与所述混凝土输送弯管的管体轴线重合，且喷头在保持旋转的同时可沿混凝土输送弯管的直管段轴线进行往复位移。
[0007]本实用新型还提供一种制备混凝土泵车输送管道的方法，依次包括以下步骤:
[0008](I)对管道本体进行除油；
[0009](2)对管道本体的内壁喷砂粗化；喷砂粗化一般采用的喷砂空气压力为0.25?
0.6Mpa，所用砂子优选为刚玉，粒度为16?60目；
[0010](3)对管道本体的内壁喷涂耐磨金属陶瓷涂层，所述的喷涂耐磨金属陶瓷涂层是采用上述的喷涂装置对管道本体的内壁进行喷涂，喷涂时燃料压力为50?80PSI，空气压力为70?95PSI，粉末送粉率为30?100g/min:所述喷头与管道本体之间相对旋转的线速度为 300 ?1500mm/s。
[0011]上述的方法中，当喷涂混凝土输送直管的内壁时，混凝土输送直管通过机床卡盘固定在所述旋转驱动设备上，并在旋转驱动设备的驱动下沿轴线旋转，所述超音速火焰内孔喷枪由机械手夹持并延伸进入管道本体的内腔，使其对旋转的混凝土输送直管内壁进行喷涂，混凝土输送直管每旋转一周，超音速火焰内孔喷枪沿轴线移动喷斑直径的一半。
[0012]上述的方法中，当喷涂混凝土输送弯管的内壁时，混凝土输送弯管通过管道夹具固定在所述夹具支架上不动，保持超音速火焰内孔喷枪的喷管轴线与所述混凝土输送弯管的管体轴线重合，且与混凝土输送弯管弯管段的轴线部分相切，启动超音速火焰内孔喷枪的空气马达驱动喷头旋转，喷头每旋转一周，超音速火焰内孔喷枪沿混凝土输送弯管直管段轴线移动喷斑直径的一半，喷完混凝土输送弯管一侧的直管段及部分弯管段后，将混凝土输送弯管掉头装夹，进行另一侧的直管段及部分弯管段喷涂。
[0013]上述本实用新型的喷涂设备制备得到的混凝土泵车输送管道，包括管道本体，所述管道本体的内壁附着有经超音速火焰喷涂制得的耐磨金属陶瓷涂层，所述的耐磨金属陶瓷涂层为碳化钨复合陶瓷涂层；所述的碳化钨复合陶瓷涂层的组份包括75?92wt%的碳化钨，8?25被％的金属相，其中金属相为N1、Co和Cr中的一种或几种。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0015](I)混凝土泵车输送管道内壁采用的高耐磨金属陶瓷涂层硬度很高，耐磨和耐蚀性能很好，且与输送管基体的结合强度高；
[0016](2)由于混凝土泵车输送管道内壁的金属碳化钨复合涂层硬度和耐磨性能很高，按ASTM G105磨损标准测试，该金属碳化钨复合涂层的抗磨粒磨损性能比高锰钢高150倍以上，钢制基体管的壁厚可减薄至满足其刚度和强度要求即可，抗磨粒磨损由金属陶瓷涂层承担，这样可以大大降低输送管的质量，这对于提高泵车输送扬程有直接的作用；
[0017](3)喷涂后涂层表面粗糙度为Ra3左右，粗糙度优于常规铸造样品，无需经过机加工和热处理，生产工艺过程简单；
[0018](4)采用超音速火焰内孔喷枪，可对管道和弯管内壁喷涂金属碳化钨复合涂层，喷涂的内管最小直径为90mm ；
[0019](5)喷涂时输送管温升小，管形不会改变，管道的基体组织不会改变，输送管仍能保持很高的强度和韧性。
[0020]总的来说，整个喷涂装置结构简单、安装方便、可重复利用，喷涂制得的产品性能优异，具有较好的市场应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例1中可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置的结构示意图。
[0022]图2为本实用新型实施例2中可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置的结构示意图。
[0023]图例说明:
[0024]1、机械手；2、超音速火焰内孔喷枪；3、机床卡盘；4、旋转驱动平台；5、管道夹具；
6、夹具支架；7、燃料瓶；8、送粉器；9、空气压缩机；10、混凝土输送直管；11、混凝土输送弯管；12、空气马达。
【具体实施方式】
[0025]为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0026]需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
[0027]实施例1:
[0028]如图1所示，一种本实用新型的可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置，包括机械手1、超音速火焰内孔喷枪2、机床卡盘3、混凝土输送直管10和旋转驱动平台4，超音速火焰内孔喷枪2通过输送管分别与燃料瓶7、送粉器8和空气压缩机9连接；喷涂混凝土输送直管10的内壁时，混凝土输送直管10通过机床卡盘3固定在旋转驱动平台4上，在旋转驱动平台4的驱动下沿轴线旋转，超音速火焰内孔喷枪2由机械手I夹持，超音速火焰内孔喷枪2的喷头延伸进混凝土输送直管10的内腔中，并置于靠近混凝土输送直管10内壁一侦牝超音速火焰内孔喷枪2的喷管轴线与混凝土输送直管10的管体轴线保持平行，且喷头设置在混凝土输送直管10的内壁与管体轴线之间的径向上。
[0029]采用本实施例上述的喷涂装置在混凝土泵车输送管道内壁喷涂制备碳化钨复合陶瓷涂层在方法，具体包括以下步骤:
[0030](I)先对混凝土输送直管10的内壁进行除油处理；
[0031](2)再对混凝土输送直管10的内壁进行喷砂粗化，喷砂粗化过程采用的砂子为刚玉，粒度为16?60目，喷砂的空气压力为0.25?0.6Mpa;
[0032](3)采用本实施例的上述喷涂设备对混凝土输送直管10内壁喷涂碳化钨复合陶瓷涂层:将混凝土输送直管10先通过机床卡盘3固定在旋转驱动平台4上，混凝土输送直管10的内壁随着旋转驱动平台4进行转动的线速度为300?1500mm/s，机械手I夹持超音速火焰内孔喷枪2对管道内壁进行喷涂，超音速火焰内孔喷枪2喷涂时，喷涂采用的燃料丙烷压力为50?80PSI，空气压力为70?95PSI，送粉率为30?100g/min，粉体置于送粉器8内与喷管连接；混凝土输送直管10每旋转一周，超音速火焰内孔喷枪2沿混凝土输送直管10的轴线移动喷斑直径的一半，喷头的移动步距大约为2?5mm。如果混凝土输送直管10较长时，可以喷完一侧后掉头重新装夹，喷另一侧。
[0033]本实施例制备的混凝土泵车输送管道，包括管道本体，管道本体内壁喷有耐磨金属陶瓷涂层，该耐磨金属陶瓷涂层为碳化钨复合陶瓷涂层，组份包括86wt%的碳化钨，1wt的Co和4wt*%的Cr。对上述嗔涂后的碳化鹤复合陶瓷涂层进彳丁检测，嗔涂后碳化鹤复合陶瓷涂层的硬度彡950HV0.3，涂层的结合强度彡60Mpa，孔隙率彡2%。
[0034]实施例2:
[0035]如图2所示，一种本实用新型的可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置，包括机械手1、超音速火焰内孔喷枪2、管道夹具5、夹具支架6和混凝土输送弯管11，超音速火焰内孔喷枪2通过输送管分别与燃料瓶7、送粉器8和空气压缩机9连接；喷涂混凝土输送弯管11的内壁时，喷头与混凝土输送弯管11保持可相对旋转的位移方式是指喷头旋转且混凝土输送弯管11固定，混凝土输送弯管11通过管道夹具5固定在夹具支架6上，旋转驱动设备为一空气马达12，超音速火焰内孔喷枪2利用空气马达12驱动喷头旋转。超音速火焰内孔喷枪2由机械手I夹持，超音速火焰内孔喷枪2的喷头延伸进混凝土输送弯管11的内腔中，超音速火焰内孔喷枪2的喷管轴线与混凝土输送弯管11的管体轴线重合，且喷头在保持旋转的同时可沿混凝土输送弯管11的直管段轴线进行往复位移。
[0036]采用本实施例上述的喷涂装置在混凝土泵车输送管道内壁喷涂制备碳化钨复合陶瓷涂层在方法，具体包括以下步骤:
[0037](I)先对混凝土输送弯管11的内壁进行除油处理；
[0038](2)再对混凝土输送弯管11的内壁进行喷砂粗化，喷砂粗化过程采用的砂子为刚玉，粒度为16?60目，喷砂的空气压力为0.25?0.6Mpa;
[0039](3)采用本实施例的上述喷涂设备对混凝土输送弯管11内壁喷涂碳化钨复合陶瓷涂层:将混凝土输送弯管11通过管道夹具5固定在夹具支架6上不动，保持超音速火焰内孔喷枪2的喷管轴线与混凝土输送弯管11的管体轴线重合，且与混凝土输送弯管11弯管段的轴线部分相切，启动超音速火焰内孔喷枪2的空气马达12驱动喷头旋转，空气马达12驱动喷头旋转的线速度为300?1500mm/s，超音速火焰内孔喷枪2喷涂时，喷涂采用的燃料丙烷压力为50?80PSI，空气压力为70?95PSI，送粉率为30?100g/min，粉体置于送粉器8内与喷管连接；喷头每旋转一周，超音速火焰内孔喷枪2沿混凝土输送弯管11直管段轴线移动喷斑直径的一半，喷完混凝土输送弯管11 一侧的直管段及部分弯管段后，将混凝土输送弯管11掉头装夹，进行另一侧的直管段及部分弯管段喷涂。
[0040]本实施例制备的混凝土泵车输送管道，包括管道本体，管道本体内壁喷有耐磨金属陶瓷涂层，该耐磨金属陶瓷涂层为碳化钨复合陶瓷涂层，组份包括88wt%的碳化钨和12wt%的Co。对上述喷涂后的碳化钨复合陶瓷涂层进行检测，喷涂后碳化钨复合陶瓷涂层的硬度彡950HV0.3，涂层的结合强度彡60Mpa，孔隙率彡2 %。
[0041 ] 上述各实施例中，相对混凝土输送管道内壁的转动速度的确定以及超音速火焰内孔喷枪沿轴线移动速度的确定如下:
[0042]I)转动速度η (单位:转/分)的确定:
[0043]在喷涂前，一般根据管道本体的内径选择确定管道的转动速度η，相应的计算公式为:
60v丨
[0044]η = ~-
ndr 1.、.
[0045]其中V1为管道内壁线速度(单位:mm/s)，根据实际经验，V1—般设置为300?1500mm/s，d为管道内孔直径(单位:mm);由公式(I)可见，在知道管道内孔直径的前提下，可以计算出管道的旋转速度n，然后在旋转驱动设备上设置相应的转速即可。
[0046]2)喷枪沿轴线移动速度V2 (单位mm/s)的确定:
[0047]确定管道旋转速度η后，可由下面的公式(2)确定超音速火焰内孔喷枪沿轴线移动速度V2:
2.5η
[0048]v2 -
6(.)α;
[0049]将公式(I)带入公式⑵可得:
2.5 V1
[0050]V2 = ~-J-
[0051]因此，喷涂前只需要测量管道内径d，再根据管道内壁旋转时的线速度的经验值V1就可以设置管道旋转的转速η以及超音速火焰内孔喷枪沿轴线移动的线速度ν2。
【权利要求】
1.一种可用于内喷涂混凝土输送管的喷涂装置，包括机械手(I)、超音速火焰内孔喷枪(2)、旋转驱动设备和管道本体，所述超音速火焰内孔喷枪(2)通过输送管分别与燃料瓶(7)、送粉器(8)和空气压缩机(9)连接；所述超音速火焰内孔喷枪(2)由所述机械手(I)夹持；其特征在于:所述超音速火焰内孔喷枪(2)的喷头延伸进入管道本体的内腔中，且喷头对着管道本体的内壁并与管道本体保持可相对旋转的位移方式，所述管道本体是通过机床卡盘(3)或管道夹具(5)定位安装。
2.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于:所述喷头与管道本体保持可相对旋转的位移方式是指喷头固定且管道本体由所述旋转驱动设备驱动旋转，所述管道本体是通过机床卡盘(3)定位安装于所述旋转驱动设备上。
3.根据权利要求2所述的喷涂装置，其特征在于:所述管道本体为一混凝土输送直管(10);所述超音速火焰内孔喷枪(2)的喷管轴线与所述混凝土输送直管(10)的管体轴线保持平行，且喷头设置在混凝土输送直管(10)的内壁与管体轴线之间的径向上。
4.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于:所述喷头与管道本体保持可相对旋转的位移方式是指喷头旋转且管道本体固定，所述管道本体由管道夹具(5)固定在一夹具支架(6)上，所述旋转驱动设备为一空气马达(12)，所述超音速火焰内孔喷枪(2)利用空气马达(12)驱动喷头旋转。
5.根据权利要求4所述的喷涂装置，其特征在于:所述管道本体为一混凝土输送弯管(11);所述超音速火焰内孔喷枪(2)的喷管轴线与所述混凝土输送弯管(11)的管体轴线重合，且喷头在保持旋转的同时可沿混凝土输送弯管(11)的直管段轴线进行往复位移。
【文档编号】B05B7/20GK203991000SQ201420474154
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】洪光财 申请人:湖南楚钢特种合金科技有限公司