一种离心式机械泵中的抗磨蚀部件及其制作方法与流程

本发明属于耐磨材料与机械泵领域，涉及一种离心式机械泵中抗磨蚀部件及其制作方法，具体涉及一种采用胶凝材料与碳化硅颗粒和/或氧化铝颗粒制作离心式机械泵中抗磨蚀部件的方法，以及一种抗磨蚀部件。

背景技术：

目前中国的离心式机械泵产量与用量非常大，尤其是离心式机械泵中的渣浆泵、抽沙泵、脱硫泵、泥浆泵、污水泵、耐腐蚀泵，因为其工作抽排的浆料对泵的部件磨损大，因此泵的使用寿命就很短。

虽然使用碳化硅颗粒烧结的碳化硅陶瓷离心泵具有优异的力学性能，较高的抗弯强度，优异的硬度，优良的抗氧化性，非常好的耐腐蚀性，优秀的抗磨蚀性及较低的摩擦系数。但是，由于受烧结条件的限制，难以用碳化硅颗粒烧结大型的碳化硅陶瓷离心式机械泵中的抗磨蚀部件，特别是江河中清淤船清淤、大型矿山选矿用的超大型离心式机械泵，根本不可能用碳化硅颗粒烧结碳化硅陶瓷离心式机械泵的抗磨蚀部件。

技术实现要素：

为解决目前采用碳化硅颗粒和/或氧化铝颗粒难以烧结大型或者超大型结构陶瓷离心式机械泵的技术问题，本发明提供了一种离心式机械泵中的抗磨蚀部件及其制作方法。

本发明的技术解决方案是：

一种离心式机械泵中的抗磨蚀部件，所述抗磨蚀部件为叶轮、蜗壳内衬、前护板和/或后护板；其特殊之处在于：所述抗磨蚀部件包括铁合金骨架、包裹所述铁合金骨架的凝结固体；所述凝结固体由充填成型料填充而成；凝结固体内部分布有细丝增强材料，凝结固体自然形成的孔洞内填充有孔洞封闭材料；

所述充填成型料的原料包括水硬性胶凝混合料和所述细丝增强材料；

所述水硬性胶凝混合料由每吨水和胶凝材料的混合料中加入0.7-3立方米的颗粒材料的比例混合而成；所述颗粒材料为碳化硅和/或氧化铝颗粒；

所述细丝增强材料包括铁合金细丝增强材料和纤维增强材料中的至少一种；所述铁合金细丝增强材料在所述充填成型料中所占重量比例是0.5-15％；纤维增强材料在所述充填成型料中所占重量比例是0.2-5％。

进一步地，还包括结构陶瓷瓦板；所述结构陶瓷瓦板的一面为工作面，另一面与所述凝结固体相连接。

进一步地，所述结构陶瓷瓦板与所述凝结固体相接触的面上设置有凸起和/或凹坑。

进一步地，所述颗粒材料由超大颗粒、大颗粒、中颗粒和小颗粒混合而成；

超大颗粒为以任意比例搭配的平均粒径大于3mm的碳化硅和氧化铝颗粒；超大颗粒在颗粒材料中所占重量比例为0-65％；

大颗粒为以任意比例搭配的平均粒径在1-3mm的碳化硅和氧化铝颗粒；大颗粒在颗粒材料中所占重量比例为25％-80％；

中颗粒为以任意比例搭配的平均粒径在0.3-1mm的碳化硅和氧化铝颗粒；中颗粒在颗粒材料中所占重量比例为10％-50％；

小颗粒为以任意比例搭配的平均粒径小于0.3mm的碳化硅和氧化铝颗粒；小颗粒在颗粒材料中所占重量比例为0-15％。

进一步地，所述胶凝材料为42.5、42.5r系列硅酸盐水泥、高于42.5、42.5r系列的硅酸盐水泥、ca-50系列铝酸盐水泥、高于ca-50系列的铝酸盐水泥、425#系列硫(铁)铝酸盐水泥、高于425#系列的硫(铁)铝酸盐水泥或者凝胶成型后抗压强度大于45mpa/cm²的氯氧镁水泥。

进一步地，所述胶凝材料为52.5、52.5r系列硅酸盐水泥、高于52.5、52.5r系列的硅酸盐水泥、ca-60系列铝酸盐水泥、高于ca-60系列的铝酸盐水泥、525#系列硫(铁)铝酸盐水泥或者高于525#系列的硫(铁)铝酸盐水泥或者凝胶成型后抗压强度大于90mpa/cm²的氯氧镁水泥。

进一步地，所述孔洞封闭材料包括热固性树脂和/或可聚合的液体有机单体。

进一步地，所述铁合金细丝增强材料包括直径小于0.5mm的短切细铁丝和/或截面积小于0.2mm²的异形细铁丝，且细铁丝的长度应保证在填充搅拌过程中不相互缠绕；

所述纤维增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、合成纤维、植物纤维、动物纤维和/或矿物纤维，各种纤维可为短切纤维，也可为超短切纤维或异形纤维，它们的长度应保证其在填充搅拌过程中不相互缠绕。

进一步地，所述铁合金细丝增强材料是长度为2-6mm的短切细铁丝和/或异形细铁丝；所述纤维增强材料是长度为2-6mm的超短切纤维。

进一步地，所述铁合金骨架包括主体骨架；主体骨架是所述凝结固体中的主体支撑构架，是在凝结固体受到外力时的主要强度对抗支撑。

进一步地，所述铁合金骨架还包括定位骨架和/或增强骨架；定位骨架用于将铁合金骨架与外部金属工件连接，以及在铁合金骨架中起到主梁架的作用；增强骨架在所述凝结固体中用于辅助加强所述主体骨架。

本发明还提供了一种上述的离心式机械泵中的抗磨蚀部件的制作方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1：制作用于制作抗磨蚀部件的模具；

步骤2：制作铁合金骨架，并安装在所述模具内；

步骤3：配制充填成型料；

步骤4：将配制好的充填成型料填充入模具内，制成抗磨蚀部件初成件；

步骤5：配制孔洞封闭材料液；

步骤6：向所述抗磨蚀部件初成件中浸入孔洞封闭材料液，待孔洞封闭材料液固化后，即得抗磨蚀部件成品。

进一步地，在所述步骤1和3之间还包括步骤：制作结构陶瓷瓦板，并将其安装在所述模具内相应位置处。

进一步地，所述步骤4具体为：

4.1)将步骤3)配制好的充填成型料填充入模具内，填充期间对充填成型料捣打和/或压实和/或振动，直至填充满模具；

4.2)静置一段时间，当充填成型料凝结硬化形成的凝结固体达到设计标准后，拆除模具，得到抗磨蚀部件初成件；对需要养护的，还需要将抗磨蚀部件初成件放入养护室内按照所使用的胶凝材料的养护标准要求进行养护。

进一步地，所述步骤6具体为：

6.1)、将抗磨蚀部件初成件置入注液腔，关闭并密封注液腔；

6.2)、对注液腔抽真空，当腔体内绝对真空度达到设定值时，向注液腔内注入步骤5)配制好的孔洞封闭材料液，直到孔洞封闭材料液完全淹没抗磨蚀部件初成件后，停止抽真空；

6.3)、待孔洞封闭材料液充分浸入抗磨蚀部件初成件内的孔洞后，取出抗磨蚀部件初成件；

6.4)、将取出的抗磨蚀部件初成件放入烘房，在能够使孔洞封闭材料液固化的温度下放置一段时间，使其孔洞内的孔洞封闭材料液彻底固化，即得抗磨蚀部件成品。

进一步地，在步骤6.2)与6.4)之间，对注液腔内加压，当压力达到设定要求时，保压一段时间后，将压力降到常压。

本发明还提供了另一种上述的离心式机械泵中的抗磨蚀部件的制作方法，其特殊之处在于：

步骤1：制作用于制作抗磨蚀部件的模具；

步骤2：制作铁合金骨架，并安装在所述模具内；

步骤3：配制水硬性胶凝混合料；

步骤4：将配制好的水硬性胶凝混合料填充入模具内，边填充边撒入细丝增强材料，制成抗磨蚀部件初成件；

步骤5：配制孔洞封闭材料液；

步骤6：向所述抗磨蚀部件初成件中浸入孔洞封闭材料液，待孔洞封闭材料液固化后，即得抗磨蚀部件成品。

本发明的优点是：

1、本发明制成的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等中采用的碳化硅和/或氧化铝颗粒(可以为陶瓷破碎颗粒，也可以为冶炼颗粒)的硬度在9以上，它们都是用于制作磨削各种合金钢刀具(车、铣、刨、锯等)的材料，其耐磨性是普通锰钢或普通高铬铸铁的100倍以上。而混合有碳化硅和/或氧化铝颗粒的水硬性胶凝混合料与铁合金骨架一同制成的凝结固体的耐磨蚀性至少是高铬铸铁或锰钢五到十倍，所以本发明提供的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的耐磨蚀性，是目前其它合金钢制作的泵部件的耐磨蚀性的五倍以上。

2、本发明使用的水硬性胶凝混合料在没有包裹铁合金骨架及细丝增强材料时，凝结成固体稳定后抗压强度大于45mpa(抗压强度大于450公斤力/cm²)，但是，抗拉强度却只有2.5mpa(25公斤力/cm²)左右，因此没有包裹铁合金骨架及细丝增强材料的凝结固体是无法承受离心泵叶轮旋转的扭力和扬程的压力，尤其是在制作大型泵时，制作出的部件都是废品；当水硬性胶凝混合料包裹了的铁合金骨架时，凝结成固体稳定后抗拉强度能够达到40mpa(400公斤力/cm²)；若采用高标号水泥制成水硬性胶凝混合料包裹了铁合金骨架时，凝结成固体稳定后抗拉强度能够达到60mpa(600公斤力/cm²)；若采用高品质铁合金制作铁合金骨架，凝结固体稳定后的抗拉强度的上升空间是非常大的，可见，铁合金骨架材质的选择是确定叶轮的转速及泵体承载的压力的主要因素，也是确定了离心泵的流量和扬程这两个重要技术指标。因此，铁合金骨架在本发明中是至关重要的。

3、考虑到本发明制作的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板是装配在抽排含有泥沙、矿渣、酸碱固渣等浆液的离心泵中的，浆液中不可避免的含有小石块、小矿石块、小金属块等，虽然小石块、小矿石块、小金属块等的撞击对凝结固体可能会造成局部损伤，因此，本发明采用短切细铁丝和/或短切纤维均匀混合在凝结固体里，极大地增强了凝结固体局部抗冲击能力，合理地增添短切细铁丝和/或短切纤维，能够实现在随浆液进入的直径50mm石块、铁块的撞击下，凝结固体不会出现局部损伤的目的。

4、本发明的颗粒材料中，超大颗粒、大颗粒对中小颗粒和胶凝材料有屏蔽作用，能够防止浆液对小颗粒和胶凝材料的冲击，提高了形成的凝结固体的耐磨性；中小颗粒对超大颗粒和大颗粒具有支撑作用，能够填充超大颗粒、大颗粒和胶凝材料所形成的孔，提升了形成的凝结固体的强度。

5、本发明在充填成型料填充前，在模具内相应位置处还安装有结构陶瓷瓦板，充填成型料填充完成并凝结成固体后，结构陶瓷瓦板与凝结固体连接成一体，结构陶瓷瓦板的工作面将成为抗磨蚀部件的工作面，承载着抽排浆液中含有的泥沙、矿渣、酸碱固渣等的摩擦及冲击。由于结构陶瓷瓦板的耐磨性能远远优于凝结固体，使得抗磨蚀部件的耐磨性能够至少提高数十倍，但造价增加的并不多。

6、本发明提供的抗磨蚀部件在制作过程中，采用有机孔洞封闭材料液对制品初成件上的孔洞进行封闭，从而使得制品成品性能得到极大地提高，其优点具体表现在：

a、增强了抗磨蚀部件中铁合金骨架、短切细铁丝(短切纤维)与周边材料的粘接强度，由于凝结固体与金属的粘结性能远比有机粘合剂与金属的粘结性能差的多，因此，采用孔洞封闭材料液处理过的抗磨蚀部件其抗拉、抗压性能提高近一倍；

b、抗磨蚀部件上的孔洞存在时，空气、湿气、液体不可避免的浸入抗磨蚀部件内部，使抗磨蚀部件内的铁合金骨架、短切细铁丝(短切纤维)表面发生氧化，加速降低了铁合金骨架、短切细铁丝(短切纤维)与周边材料的粘接强度，短时间内铁合金骨架、短切细铁丝(短切纤维)就可能脱离了与周边材料的粘接，使抗磨蚀部件失去了应有的价值。孔洞封闭材料液浸入抗磨蚀部件内后，能够彻底杜绝铁合金骨架、短切细铁丝(短切纤维)的氧化，确保抗磨蚀部件性能的长期稳定；

c、虽然结构陶瓷瓦板与凝结固体粘结的面上有凸起和凹坑增加了粘连的面积，但是，凝结固体对结构陶瓷瓦板的粘结强度确比较低，当孔洞封闭材料液浸入到结构陶瓷瓦板与凝结固体之间的孔洞里后，极大地提高了二者之间的连接强度，确保结构陶瓷瓦板永不会从凝结固体上脱落。

d、在北方的冬季，离心泵抽排的液体浸入到抗磨蚀部件内部后，结冰膨胀损坏抗磨蚀部件，孔洞封闭材料液的使用排除了液体浸入到抗磨蚀部件内部的可能，避免了抗磨蚀部件冰冻损坏的问题。

7、本发明中上述的6项优点共同作用，致使本发明制成的抗磨蚀部件的使用性能得到极大的提高；

a、如果结构陶瓷瓦板采用反应烧结的碳化硅陶瓷瓦板，则其抗磨损使用寿命接近反应烧结的碳化硅陶瓷离心泵的抗磨损使用寿命；

b、能够制作带有结构陶瓷瓦板的超大型离心泵，弥补了反应烧结的碳化硅陶瓷离心泵无法制作大泵的遗憾，填补了行业空白；

c、本发明制作的带有结构陶瓷瓦板的抗磨蚀部件的耐磨、抗压、抗拉、抗冲击、抗冻等性能，能够满足大小各种离心泵的需求。

8、目前现有工艺尤其是翻砂铸造大型金属叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等时，每生产一件制品都要制作一个一次性使用的模具，并且必须一次浇注金属熔液成型，制作成本很高。而本发明在制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等时是采用常温成型，因此，制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等的模具材料可选择的范围非常大，并且大部分模具可以多次反复使用，极大地降低了制造成本。另外，本发明在生产大型叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等时，采用多级模具、分级组模、分级充填的方法，进一步降低了制造成本。

9、本发明提供的抗磨蚀部件的制造方法采用的是常温成型技术，与现有制作金属叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等的工艺比较，节约了冶炼金属所用的能耗。

10、本发明提供的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等抗磨蚀部件的制作材料与普通铸钢制作的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等抗磨蚀部件在每吨的购买价格上接近，但是，普通铸钢制作的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等重量高于用本发明制作的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等的2.5倍。因此，本发明提供的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等无论是制作工艺还是造价都远远低于普通铸钢制作的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板，为大量使用离心式机械泵的行业节约了很大的成本；特别是当利用本发明制作的离心泵部件在损坏不能使用时，可以将其回收破碎后作为原材料重新利用。

11、本发明在制作抗磨蚀部件时，所采用的孔洞封闭材料液以及胶凝材料可以根据离心式机械泵的使用工作环境不同而进行不同的选择，制成耐酸、耐碱、耐温等不同性能的泵。

12.本发明制成的机械泵中运动部件(叶轮)质量轻，运行能耗小。

13.本发明的方法也适用于制作小型结构陶瓷离心式机械泵中的抗磨蚀部件。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明制备的叶轮的主视图(局部剖视)。

图3是本发明制备的叶轮的侧视图。

图4是未脱模前，叶轮制品与叶轮模具的配合示意图(局部剖视)。

图5是叶轮的铁合金骨架与转轴连接套的连接关系示意图一(侧视图)。

图6是叶轮的铁合金骨架与转轴连接套的连接关系示意图二(立体图)。

图7是转轴连接套的结构示意图。

图8是本发明制备的带有结构陶瓷瓦板的叶轮的结构示意图。

图9是图8所示带有结构陶瓷瓦板的叶轮的另一视角的结构示意图。

图10-12是三种不同结构陶瓷瓦板的结构示意图，其中：

图10为设置在单个叶片工作面上的结构陶瓷瓦板的示意图。

图11为设置在单个叶片工作面上的另一种结构陶瓷瓦板的示意图。

图12是设置在叶轮的进液口端面上的结构陶瓷瓦板的结构示意图。

附图标记说明：

1-叶轮模具；11-带排气孔的模具上盖；12-模具外框；13-模具内模；14-模具底模；2-同心定位夹具；3-叶轮；32-叶片；4-转轴连接套；5-铁合金骨架；61-设置在叶片工作面上的结构陶瓷瓦板；62-设置在叶片端面上的结构陶瓷瓦板。

具体实施方式

离心式机械泵中的渣浆泵、抽沙泵、脱硫泵、泥浆泵、污水泵、耐腐蚀泵、清淤泵等，因为其输送的是水与含有固体颗粒渣滓的混合浆料，对泵的部件磨损大。因此泵中直接与浆料接触的工作部件(包括叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板等)需要采用抗磨蚀材料制作。

离心式机械泵中抗磨蚀的工作部件的制作工艺包括以下环节：制作模具、制作铁合金骨架、选择用于配制充填成型料的原材料、配制充填成型料、将充填成型料填充入模具内制作制品初成件、配制孔洞封闭材料液、向制品初成件中浸入孔洞封闭材料液。

以下以叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板为例进行详细说明。

1)、制作模具；

根据离心式机械泵的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的形状及技术要求，分别制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的可重复使用模具和/或一次性模具，要求：制作的模具能够方便将铁合金骨架置入其内，并且能够对铁合金骨架限位；制好的坯体能够方便从模具中脱模；模具上留有充填成型料注入口(可位于模具上部或侧部)和排气口；实际操作中，填充时也可以不用封闭模具，此时，模具无需上盖、成型料注入口和排气口。对于结构复杂的部件，为了降低制造成本制作的模具可以为多级模具。

2)、制作并安装铁合金骨架；

2.1)、准备制作铁合金骨架的材料；

铁合金骨架包括主体骨架，还可以包括定位骨架和/或增强骨架；当不需要定位和/或局部不需要增加强度时，铁合金骨架仅由主体骨架构成，此时，后续步骤2.2)中无需制作和安装定位骨架和/或增强骨架；

主体骨架是凝结固体中的主体支撑构架，是在凝结固体受到外力时的主要强度对抗支撑；主体骨架的制作材料包括截面直径是2-8mm的圆钢条和/或截面积是3-70mm²的各种异形钢和/或厚度2-4mm、带有多个孔的铁合金钢板，也可以根据待制作抗磨蚀部件的结构尺寸，选取其他规格的材料。

定位骨架用于将铁合金骨架与外部金属工件连接，以及在铁合金骨架中起到主梁架的作用。定位骨架的制作材料包括截面直径大于等于8mm的圆钢(螺纹钢)和/或截面积大于等于70mm²的各种异形钢和/或厚度大于等于4mm、带有多个孔的铁合金钢板，也可以根据待制作抗磨蚀部件的结构尺寸，选取其他规格的材料。

增强骨架在凝结固体中用于辅助加强主体骨架；增强骨架的制作材料包括截面直径是0.5-3mm的圆钢条和/或截面积是0.2-7mm²的各种异形钢和/或厚度2mm以下的铁合金钢板，也可以根据待制作抗磨蚀部件的结构尺寸，选取其他规格的材料。

2.2)、分别制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的铁合金骨架；

2.2.1)、用多根定位骨架材料制作叶轮的定位骨架，将叶轮的定位骨架按照设计要求安装在用于制作叶轮的模具里，并与中心连接轴套固定连接(例如焊接)在一起并通过中心连接轴套实现定位；用多根定位骨架材料制作蜗壳内衬、前护板、后护板的定位骨架，将蜗壳内衬的定位骨架按照设计要求安装固定在用于制作蜗壳内衬的模具里；

2.2.2)、按照设计要求用多根主体骨架材料分别制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的主体骨架，并将主体骨架分别连接在相应的定位骨架上；

2.2.3)、按照设计要求用多根增强骨架材料分别制作叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的增强骨架，并将叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的增强骨架分别连接在其主体骨架上，然后闭合模具。为了进一步提高工件的抗磨蚀性能和使用寿命，闭合模具前还可以在模具内放入结构陶瓷瓦板，并用钢筋或钢网将结构陶瓷瓦板的外表面固贴在模具上；结构陶瓷瓦板的位置与抗磨蚀部件工作面上待加强抗磨蚀部位相对应，结构陶瓷瓦板的一面为工作面；为了提高结构陶瓷瓦板与最终形成的凝结固体之间的连接可靠性，在结构陶瓷瓦板与凝结固体相接触的面上可以设置多个凸起(台)和/或凹坑(槽)，以提高二者之间的粘连面积，进而提高其粘接强度；结构陶瓷瓦板可以为反应烧结碳化硅瓦板，常压烧结碳化硅、氧化铝陶瓷瓦板或无压烧结碳化硼瓦板。

3)、选择用于配制充填成型料的原材料；

3.1)颗粒材料的选择与配比；

颗粒材料包括超大颗粒、大颗粒、中颗粒、小颗粒；

3.1.1)、超大颗粒为以任意比例搭配的、平均粒径大于3mm的碳化硅和/或氧化铝颗粒；超大颗粒在颗粒材料中所占重量比例为0-65％；

3.1.2)、大颗粒为以任意比例搭配的、平均粒径在1-3mm的碳化硅和/或氧化铝颗粒；大颗粒在颗粒材料中所占重量比例为25％-80％；

3.1.3)、中颗粒为以任意比例搭配的、平均粒径在0.3-1mm的碳化硅颗粒和/或氧化铝颗粒；中颗粒在颗粒材料中所占重量比例为10％-50％；

3.1.4)、小颗粒为以任意比例搭配的、平均粒径小于0.3mm的碳化硅颗粒和/或氧化铝颗粒；小颗粒在颗粒材料中所占重量比例为0-15％；

颗粒越大，抗磨蚀性越好但是抗冲击性和韧性越差；颗粒越小，抗磨蚀性越差但抗冲击性和韧性越好；因此，厚度大的工件可选用较多的大颗粒增强耐磨性，厚度小的工件可选用较多的小颗粒增加抗冲击性和韧性。

对于大型或超大型抗磨蚀部件(例如直径2m以上的叶轮)，超大颗粒和大颗粒的占比较大，小颗粒可以没有；对于小型构件，可以不选用超大颗粒。

上述超大颗粒和大颗粒，可以采用碳化硅和/或氧化铝陶瓷破碎颗粒(陶瓷破碎颗粒可以为废旧陶瓷，能降低成本且不影响性能)，也可以采用冶炼制成的碳化硅和/或氧化铝颗粒。

碳化硅颗粒的耐磨性比氧化铝颗粒好，但是氧化铝颗粒的成本大约仅为碳化硅颗粒的1/3，因此，在选择颗粒材料时，优选大颗粒碳化硅+小颗粒氧化铝的组合，能够在保证抗磨蚀效果和力学性能的前提下，大大降低成本。

3.2)、胶凝材料的选择与配比；

胶凝材料为常用新国标水泥或氯氧镁水泥：

常用新国标水泥为42.5系列硅酸盐水泥、42.5r系列硅酸盐水泥、高于42.5系列的硅酸盐水泥、高于42.5r系列的硅酸盐水泥、ca-50系列铝酸盐水泥、高于ca-50系列的铝酸盐水泥、425#系列硫(铁)铝酸盐水泥或者高于425#系列的硫(铁)铝酸盐水泥；

为了进一步提高抗磨蚀部件的力学性能，常用新国标水泥优选52.5系列硅酸盐水泥、52.5r系列硅酸盐水泥、高于52.5系列的硅酸盐水泥、高于52.5r系列的硅酸盐水泥、ca-60系列铝酸盐水泥、高于ca-60系列的铝酸盐水泥、525#系列硫(铁)铝酸盐水泥或者高于525#系列的硫(铁)铝酸盐水泥。

常用新国标水泥的配比是先在每一种水泥的最优水灰比的基础上，再根据水硬性胶凝混合料的使用要求、装模干湿度要求、减水剂的品种及用量、水硬性胶凝混合料中各种不同颗粒材料的比例等因素适当在上下0.1区间内调整(例如：矿渣水泥最优水灰比为0.44，其选定区间是0.54-0.34、粉煤灰水泥最优水灰比为0.46，其选定区间是0.56-0.36)；

氯氧镁水泥为凝胶成型后抗压强度大于45mpa/cm²的氯氧镁水泥。最优选择凝胶成型后抗压强度大于90mpa/cm²的氯氧镁水泥

氯氧镁水泥的配比按照科学多次实验获得的最优配合摩尔比是氧化镁：氯化镁：水为5：1：8，在考虑添加颗粒材料的配比、增强纤维的多少、助剂以及对凝结固体的工艺后进行调整，调整的范围在正、负20％之间；

3.3)、细丝增强材料的选择与配比；

细丝增强材料用于提高整体部件的力学强度及抗冲击能力，包括铁合金细丝增强材料和纤维增强材料中的至少一种；

铁合金细丝增强材料包括直径小于0.5mm的短切细铁丝和/或截面积小于0.2mm²的各种异形细铁丝，其长度应保证在装填搅拌过程中不相互缠绕即可，优选长度小于35mm的短切细铁丝和/或长度小于35mm的各种异形细铁丝；铁合金细丝增强材料在充填成型料中所占重量比例是0.5-15％，最优选比例是1％-5％，并且粗、短的短切细铁丝在充填成型料中所占重量比例大，细、长的短切细铁丝在充填成型料中所占比例小；

纤维增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、合成纤维、植物纤维、动物纤维和/或矿物纤维，各种纤维可为短切纤维，也可为超短切纤维或异形纤维，它们的长度应保证其在装填搅拌过程中不相互缠绕，优选直径小于0.2mm且长度小于10mm的超短切纤维，或者优选截面积小于0.15mm²且长度小于10mm的异形纤维。纤维增强材料在充填成型料中所占重量比例是0.2-5％。

为了便于使铁合金细丝增强材料和纤维增强材料更易均匀地混合在充填成型料中，使得充填而成的凝结固体强度分布更均匀，并且成本低，特别优选长度为2-6mm的铁合金细丝增强材料和纤维增强材料。

4)、配制充填成型料

4.1)、按照叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的设计要求分别选定胶凝材料，并按照该胶凝材料的最优水灰比及计算的调整量分别称量好水和胶凝材料备用；

4.2)、按照叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的设计要求分别称量好颗粒材料、细丝增强材料备用；

4.3)、按照每吨水和胶凝材料混合料加入0.7-3立方米颗粒材料的比例配备水硬性胶凝混合料；

4.4)、将上述备好的细丝增强材料和水硬性胶凝混合料放入混合搅拌器内混合搅拌均匀，分别制成用于制备叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的充填成型料；

在其他实施例中，可能还需要为胶凝材料配备相应的助剂(例如减水剂)，此时，还应将助剂放入混合搅拌器内；助剂的用量可参照其产品使用说明书。

实际工程中，如果选用的细丝增强材料中有一部分材料较长，不便于搅拌时，也可以在步骤4.4)中仅将长度较短的细丝增强材料与水硬性胶凝混合料混合搅拌配制成充填成型料，然后在后续充填过程中，边充填边向模具内撒入长度较长的细丝增强材料。如果采用的细丝增强材料长度都较长，也可以用水硬性胶凝混合料充填，变充填边向模具内撒入细丝增强材料。

根据原料配方选择不同的配比，最终配制好的充填成型料可能有三种形态：流动料、半流动料和非流动料；流动料稍加振动即可流动；半流动料需要加压或/和强振才能流动；非流动料加压、强振时无法流动，在填充时需捣打、挤压。

5)、制作制品初成件；

5.1)将步骤4)配制好的充填成型料分别从已经安装好铁合金骨架的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的模具上的充填成型料注入口填充(或者不封闭模具直接从模具上方填充)入叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的模具内，根据充填成型料的性状选择相应的填充方法，使模具内的气体和充填成型料里的气体都从模具上的排气口排出，直至填充满模具；具体的，若配制好的充填成型料为流动料，则边填充边振动模具；若配制好的充填成型料为半流动料，则在填充期间，需要向充填成型料加压和/或振动模具；若配制好的充填成型料为非流动料，则在填充期间，需要捣打充填成型料，同时对充填成型料进行加压和/或振动模具。

当向多级模具内填充时，先将配制好的充填成型料装入多级模具中的第一级里，并且一边填充一边将充填成型料捣打和/或挤压和/或振动，使其密实，填充满第一级模具后，分别安装上第二级模具，再将配制好的充填成型料填充入的多级模具的第二级里，并且一边填充一边将充填成型料捣打和/或挤压和/或夯振，使其密实；然后再装下一级模具，直至完成坯体料的全部填充。

5.2)静置一段时间，当充填成型料凝结硬化形成的凝结固体达到设计标准后，按照设计步骤分别分步拆除叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的模具，得到叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件；当胶凝材料采用氯氧镁水泥时，制成的制品初成件无需养护；对需要养护的，还需要将叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件放入养护室内按照所使用的胶凝材料的养护标准要求进行养护，达到养护时间后，取出后干燥备用；

6)、配制孔洞封闭材料液；

6.1)选择孔洞封闭材料；

按照叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的用途，分别选择相应的孔洞封闭材料；

孔洞封闭材料包括热固性树脂和/或可聚合的液体有机单体。

热固性树脂包括常用热固性树脂和改性热固性树脂，优先选用的常用树脂是乙烯基树脂、环氧树脂及环氧改性的树脂、酚醛树脂及酚醛改性的树脂、呋喃树脂及呋喃改性树脂、不饱和树脂、氨基树脂、有机硅树脂或双马来酰亚胺及双马来酰亚胺改性树脂；其中，环氧树脂粘接性好；酚醛树脂及酚醛改性的树脂耐热性和粘结性好，但固化时会产生水；呋喃树脂及呋喃改性树脂耐高温性好，强度好；不饱和树脂和氨基树脂成本低；双马来酰亚胺树脂及其改性树脂耐高温、耐强酸碱。

可聚合的液体有机单体包括能够与热固性树脂混溶的有机单体、包括既能够单独聚合的有机单体，也包括能够多种有机单体混合在一起聚合的有机单体；优选的是丙烯酸系列、苯乙烯系列；

热固性树脂和/或可聚合的液体有机单体的主要作用是封闭叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件上的孔洞，避免叶轮制品、蜗壳内衬制品、前护板制品、后护板制品浸水低温冰冻损坏、气蚀氧化损坏，同时提高叶轮制品、蜗壳内衬制品、前护板制品、后护板制品内的金属与非金属之间的粘结能力以及结构陶瓷瓦板与凝结固体的粘连强度。

孔洞封闭材料的用量和选择是根据叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件上的孔洞的多少、大小而确定的。

6.2)、选择孔洞封闭材料助剂；

按照孔洞封闭材料的选择，对应选择孔洞的封闭材料助剂；孔洞封闭材料助剂主要包括稀释剂、固化剂、引发剂中的至少一种；

6.3)配制孔洞封闭材料液体；

将孔洞封闭材料与对应的孔洞封闭材料助剂调配制成粘度较低的孔洞封闭材料液。

7、向制品初成件中压入孔洞封闭材料液；

7.1)、将干燥后的叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件分别置入注液腔，关闭并密封注液腔；

7.2)、启动连接在注液腔上的真空泵，排出注液腔内的气体，当绝对真空度达到设定值时，向注液腔内注入步骤6)配制好的孔洞封闭材料液，直到孔洞封闭材料液完全淹没叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件后，关闭真空设备；绝对真空度设定值优选为0.01mpa(表显示相对真空度达到-0.09mpa)，真空度若低时，并不影响叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的最终外观，但是在叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件的孔洞里将会残留过量的气体，当孔洞封闭材料液浸入叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件后，叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件内的残留气体将形成许多气孔，使得最终制成的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板品质大幅下降。

7.3)、启动加压设备对注液腔内加压，所加最大压力视注液腔所能承受最大压力而定；当压力达到设定要求时，保压一段时间，使孔洞封闭材料液充分浸入叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件内的大小孔洞后，将压力降到常压，打开注液腔，取出叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件；给注液腔所加压力越大注入孔洞封闭材料液的速度就越快，毛细微孔注入的孔洞封闭材料液越充分，所得到的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板的品质就会越好，但是注液腔的造价也就越高，因此，优选的，向注液腔所加最小压力不能小于8个大气压，最好高于15个大气压。在对生产加工效率以及品质要求不高的场合，步骤7.3)也可以省略，即无需给注液腔加压。

7.4)、将取出的叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件分别放置入烘房，在能够使孔洞封闭材料液固化的温度下放置一段时间，使叶轮初成件、蜗壳内衬初成件、前护板初成件、后护板初成件孔洞内的孔洞封闭材料液彻底固化，即可取出叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板成品。

以上仅以离心式机械泵中的叶轮、蜗壳内衬、前护板、后护板为例进行了说明，离心式机械泵中其他需要抗磨蚀的工作部件的制备方法，与上述制备原理相同。

为了更便于理解本发明，下面通过三个具体示例对本发明作进一步解释说明。

实施例1：

本实施例是利用本发明的方法，制作直径2m左右、厚度50mm以上的抽沙泵的叶轮。

原材料准备：

胶凝材料采用52.5或者52.5r系列的硅酸盐水泥或者525#系列硫铝酸盐水泥；

颗粒材料采用60％的超大颗粒、30％的大颗粒和10％的中颗粒；其中，超大颗粒采用平均粒径大于5mm的碳化硅陶瓷破碎和氧化铝颗粒(白、棕刚玉)，大颗粒采用平均粒径在2-3mm的氧化铝颗粒(白、棕刚玉)，中颗粒采用平均粒径在0.5-1mm的氧化铝颗粒(白、棕刚玉)。

将胶凝材料和水按照其最优水灰比混合后，按照每吨水和胶凝材料混合料中加入3立方米的颗粒材料的比例，混合制成水硬性胶凝混合料。然后向水硬性胶凝混合料中加入直径小于0.3mm、长度为2-6mm的短切细铁丝，混合均匀后制成充填成型料；其中，短切细铁丝在充填成型料中的重量占比为8％。

孔洞封闭材料采用乙烯基树脂与丙烯酸系列的混合物，或者采用粘接性好的环氧树脂。

叶轮模具和铁合金骨架制作及安装：

根据设计要求的叶轮形状，制作叶轮模具1(由模具外框12、模具内模13、模具底模14和模具上盖11构成)以及铁合金骨架5；制作转轴连接套4(转轴连接套4结构如图7所示)，并将转轴连接套4与铁合金骨架5焊接在一起(焊接好的转轴连接套4与铁合金骨架5如图5、图6所示)；将焊接好的转轴连接套4与铁合金骨架5按照设定的顺序安装在叶轮模具1内，安装过程中使用同心定位夹具2对转轴连接套4进行定位，使转轴连接套4与模具外框12同心，目的是避免制成的叶轮制品工作时发生偏轴心摆动。

如图4所示，按照本发明的制作方法步骤制作叶轮，其中，在进行到叶轮初成件进行孔洞封闭的环节时，将液压腔内压力加压到20个大气压，最终制成如图2、3所示的叶轮3。

实施例2：

本实施例是采用本发明的方法制作直径1m或1m以下，厚度25mm以下的脱硫泵的叶轮。

原材料准备：

胶凝材料采用凝胶成型后抗压强度大于45mpa/cm²的氯氧镁水泥；

颗粒材料采用50％的大颗粒、40％的中颗粒和10％的小颗粒；其中，大颗粒采用平均粒径在1-2mm的碳化硅颗粒材料(碳化硅陶瓷破碎颗粒)，中颗粒采用平均粒径在0.3-0.5mm的碳化硅颗粒材料，小颗粒采用平均粒径在小于0.3mm的碳化硅颗粒材料。

将胶凝材料和水按照其最优水灰比混合后，按照每吨水和胶凝材料混合料中加入1立方米的颗粒材料的比例，混合制成水硬性胶凝混合料。然后向水硬性胶凝混合料中加入直径小于0.3mm、长度为2-3mm的短切细铁丝，混合均匀后制成充填成型料；其中，短切细铁丝在充填成型料中的重量占比为6％。

孔洞封闭材料采用耐腐蚀性好的酚醛改性的树脂或者耐高温性好的呋喃改性树脂。

叶轮模具和铁合金骨架制作及安装：

根据设计要求的叶轮形状，制作叶轮模具1(由模具外框12、模具内模13、模具底模14和模具上盖11构成)以及铁合金骨架5；制作转轴连接套4(转轴连接套4结构如图7所示)，并将转轴连接套4与铁合金骨架5焊接在一起(焊接好的转轴连接套4与铁合金骨架5如图5、图6所示)；将焊接好的转轴连接套4与铁合金骨架5按照设定的顺序安装在叶轮模具1内，安装过程中使用同心定位夹具2对转轴连接套4进行定位，使转轴连接套4与模具外框12同心，目的是避免制成的叶轮制品工作时发生偏轴心摆动。

如图4所示，按照本发明的制作方法步骤制作叶轮，其中，在进行到叶轮初成件进行孔洞封闭的环节时，将液压腔内压力加压到15个大气压，最终制成如图2、3所示的叶轮3。

实施例3：

本实施例是采用本发明的方法制作如图8、9所示带陶瓷结构瓦板的叶轮。

本实施例与实施例1、2的不同在于，充填前，在叶轮模具1中安装了如图10所示的结构陶瓷瓦板61和图12所示的结构陶瓷瓦板62；其中：结构陶瓷瓦板61的形状与叶片32工作面的形状相适配，结构陶瓷瓦板61的安装位置与叶片32对应的铁合金骨架位置相对应；结构陶瓷瓦板62的形状与叶轮3的进液口端面的形状相适配，结构陶瓷瓦板62的安装位置与叶轮3进液口端面对应的铁合金骨架位置相对应。待充填成型料固化后，结构陶瓷瓦板61便会通过凝结固体与叶片32对应的铁合金骨架连接在一起；结构陶瓷瓦板62便会通过凝结固体与叶轮3的进液口端面对应的铁合金骨架连接在一起。如图10所示，结构陶瓷瓦板61的光面为工作面，具有多个凸起的面为连接面，这些凸起用于增加其与凝结固体的粘结面积。

在其它实施例中，设置在叶片32工作面处的结构陶瓷瓦板61还可以采用图11所示的结构，该结构陶瓷瓦板61两端具有凸台，能够保护叶片32的边缘，延缓其磨损。

在另一些实施例中，例如结构尺寸较小的叶轮，因其端面所受流体冲击较小，也可以仅在其叶片32的工作面设置结构陶瓷瓦板61，而在叶轮3的进液口端面不用设置结构陶瓷瓦板62。