专利名称：纳米结构金属丝网—聚氨酯复合耐磨叶轮的制作方法
技术领域：
本实用新型属于矿浆、泥浆、石油、粉煤等物料输送领域，涉及一种输送物料的机械设备，特别涉及一种复合耐磨叶轮。
背景技术：
煤碳、冶金、矿山、电力等工业行业广泛应用砂浆泵、渣浆泵、泥浆泵、粉煤泵等来输送矿浆、泥浆、粉煤等，而且用量巨大。各种泵中使用的叶轮在高速运转中受到物料的强烈冲刷作用而磨损严重，甚至在大多数工况下伴随着介质腐蚀，进一步加剧了磨损。结果降低了物料的输送效率，破坏了叶轮的平衡，引起强烈振动和噪声，甚至使整个物料输送系统由于压力不够而不能正常工作，给用户带来巨大的备件费用和检修费用。因此，叶轮对耐磨性和耐腐性要求较高，通常制作叶轮的材料有合金铸铁、陶瓷和聚氨酯材料。合金铸铁叶轮耐磨性较差，其使用寿命较短，一般只能使用2～4个月，而且合金铸铁叶轮难以机械加工，且重量重，在生产和运行中电力消耗较大。陶瓷叶轮重量轻，耐磨性也较合金铸铁好，但由于陶瓷是脆性材料，容易在运输、安装、使用过程中受冲击而发生碎裂报废，另外陶瓷叶轮需要经过高温烧结，生产工艺复杂、质量不稳定、成品率低，因而很少有实际应用。聚氨酯叶轮由于重量轻，成形性好，耐腐性和耐磨性较高而在近年来有所应用，但使用中发现，聚氨酯叶轮在输送细小颗粒的物料时，使用效果较好，当物料中存在大颗粒尖锐棱角的颗粒时，由于叶轮运转速度高，将受到高应力冲击，聚氨酯叶轮将被成片撕裂而导致报废。因此，单一材料无法满足对叶轮强度、韧性、耐磨性、耐腐性、易加工性各方面的综合性能要求，必须开发出新型的复合材料来生产叶轮，才能满足各行业对叶轮的生产实际需要。
金属材料组织演变成纳米结构时，由于纳米强化效应和溶质原子的超固溶强化效应，使材料的强度大幅增高，同时由于组织纳米化，使塑韧性也大幅提高。通过复合工艺，把先进的纳米结构金属材料与其他材料复合，将解决脆性材料增韧、韧性材料增强的难题。用这种复合材料生产叶轮，能提升叶轮的使用性能，延长服役寿命，将带来明显的经济效益和社会效益。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有叶轮使用寿命短的缺点，提供一种能够满足冲击、腐蚀、磨损等各行业复杂工况下，各种类型物料输送泵对叶轮的使用要求的纳米结构金属丝网-聚氨酯复合耐磨叶轮。
为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是这样实现的它是由前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)和轴箍(6)组成，轴箍(6)上固定的前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)是由紧密叠层的纳米结构金属丝网(1)和聚氨酯(2)复合而成。
在上述技术方案中，纳米结构金属丝的直径为0.1～2.5mm。纳米结构金属丝网(1)的网孔尺寸为0.2～10mm。纳米结构金属丝网(1)叠层的层数是由叶轮前盖板(3)、后盖板(4)和叶片(5)的厚度和形状确定的。
纳米结构金属丝网(3)选用纳米结构的低碳钢、中碳钢、高碳钢金属丝，或者纳米结构的低、中、高碳合金钢金属丝，或者纳米结构锰钢亚稳材料的金属丝编织而成。聚氨酯(2)采用系列聚氨酯，最好采用Adiprene-1型聚氨酯，或者采用超高分子量聚乙烯、聚丙烯、尼龙及其它橡胶和塑料。
本实用新型具有如下优点1、由于本实用新型中受冲击和磨损最严重的前盖板、后盖板和叶片是由纳米结构金属丝网和聚氨酯两部分复合成一体，兼有了聚氨酯高的弹性、抗震性、耐腐性和耐磨性，以及纳米结构金属丝网的高强度、高韧性和高抗磨性。
2、由于复合在聚氨酯内部的纳米结构金属丝网的强力支撑作用，在大颗粒物料的冲击下，保证聚氨酯不会被划伤、撕裂，克服了纯聚氨酯材料的强度低、抗撕裂性差的难题，而且可以避免实际使用工况条件下的外部介质腐蚀。
3、整体重量轻，运行平稳，与合金铸铁叶轮相比较，可减少五分之一运行电力。减少聚氨酯的用量，使叶轮生产成本降低。
4、本实用新型能够满足冲击、腐蚀、磨损等各行业复杂工况下各种类型物料输送泵对叶轮的使用要求，其使用寿命是合金铸铁叶轮的4倍以上，是纯聚氨酯叶轮的2～3倍，特别在输送物料颗粒尺寸较大、外形较尖锐的场合，更显示出其优越性。
5、本实用新型的复合成型温度低，工艺可控性强，成品率高，生产质量稳定，很容易进行大批量工业化生产。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明
图1是本实用新型实施例主视剖视图；
图2是A-A剖视图；图3是
图1中I部放大图；图4是图2中II部放大图。
具体实施方式
一种矿浆输送系统中的杂浆泵叶轮，如
图1、图2和图3所示。它由前盖板3、后盖板4、叶片5和轴箍6组成，在轴箍6上固定有前盖板3、后盖板4和叶片5。该前盖板3、后盖板4、叶片5均由纳米结构金属丝网1和聚氨酯2复合而成。纳米结构金属丝网1由0.5mm的纳米结构金属丝编织而成，网孔尺寸为2mm，其材料是中碳钢；纳米结构金属丝网1是紧密层叠的，其所占整个复合耐磨叶轮体积比的20％。聚氨酯采用Adiprene-1型聚氨酯。
本实用新型的制作过程是首先，将纳米结构金属丝编织成网，冲裁出叶轮的前盖板3、后盖板4和叶片5的形状；再将该金属丝网1经过丙酮洗涤，表面除锈、除油、除污，进行叠层并固定；然后把加工好的金属丝网1放置在浇注叶轮模具的空腔内(即前盖板3、后盖板4和叶片5所在的空腔内)；将温度在90～100℃溶融状态下的聚氨酯浇注入模具空腔并加压；经过18～25分钟固化后，打开模具，即制成轴箍6是聚氨酯材料，前盖板3、后盖板4、叶片5均由纳米结构金属丝网1和聚氨酯2复合而成的复合耐磨叶轮。
权利要求1.一种纳米结构金属丝网—聚氨酯复合耐磨叶轮，由前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)和轴箍(6)组成，其特征在于轴箍(6)上固定的前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)是由紧密叠层的纳米结构金属丝网(1)和聚氨酯(2)复合而成。
2.根据权利要求1所述的复合耐磨叶轮，其特征在于纳米结构金属丝的直径为0.1～2.5mm。
3.根据权利要求1所述的复合耐磨叶轮，其特征在于纳米结构金属丝网(1)的网孔尺寸为0.2～10mm。
4.根据权利要求1所述的复合耐磨叶轮，其特征在于纳米结构金属丝网(1)叠层的层数是由叶轮前盖板(3)、后盖板(4)和叶片(5)的厚度和形状确定的。
5.根据权利要求1所述的复合耐磨叶轮，其特征在于纳米结构金属丝网(3)选用纳米结构的低碳钢、中碳钢、高碳钢金属丝，或者纳米结构的低、中、高碳合金钢金属丝，或者纳米结构锰钢亚稳材料的金属丝编织而成。
6.根据权利要求1所述的复合耐磨叶轮，其特征在于聚氨酯(2)采用Adiprene-1型聚氨酯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯或者尼龙。
专利摘要本实用新型公开了一种纳米结构金属丝网—聚氨酯复合耐磨叶轮，它是由前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)和轴箍(6)组成。轴箍(6)上固定的前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)是由紧密叠层的纳米结构金属丝网(1)和聚氨酯(2)复合而成。本实用新型的优点是避免了纯聚氨酯(2)材料在使用中由于抗撕裂强度低而被成片撕裂的缺点，同时减少了聚氨酯(2)的用量，降低了生产成本；聚氨酯弹性体(3)起着固定纳米结构金属丝网(1)，保护纳米结构金属丝网(1)免受介质腐蚀的作用。具有整体高强度、高耐磨性和良好的减震性，使用寿命是合金铸铁叶轮的4倍以上，是纯聚氨酯叶轮的2～3倍。
文档编号F04D7/00GK2802135SQ20052007832
公开日2006年8月2日 申请日期2005年2月3日 优先权日2005年2月3日
发明者许云华, 岑启宏, 付永红, 王永平, 武宏 申请人:西安建筑科技大学