可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置，包括機械手(1)、超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備和管道本體，超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)通過輸送管分別與燃料瓶(7)、送粉器(8)和空氣壓縮機(9)連接；超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)由機械手(1)夾持；超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)的噴頭延伸進入管道本體的內(nèi)腔中，且噴頭對著管道本體的內(nèi)壁并與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式，管道本體是通過機床卡盤(3)或管道夾具(5)定位安裝。本實用新型可有效實現(xiàn)對混凝土輸送管內(nèi)壁涂層的噴涂制備，可保證混凝土輸送管內(nèi)壁具有高硬度、高耐磨性和高耐蝕性。
【專利說明】可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種混凝土輸送管道的噴涂設(shè)備，尤其涉及一種混凝土泵車輸送管道的內(nèi)壁涂層。

【背景技術(shù)】
[0002]在工程機械上廣泛使用的各種混凝土輸送管道在工作中會受到混凝土中的高硬度的砂石的強烈摩擦和腐蝕作用，往往會發(fā)生快速的磨損和腐蝕現(xiàn)象。為了減緩這種快速磨損和腐蝕作用，工程技術(shù)人員針對輸送管的不同形狀，分別采用多種不同的表面防護方法。對于管道，主要采用滲碳淬火或鍍硬鉻工藝。前者耐磨性能一般，后者耐磨性較好，但鍍層較薄，且電鍍鉻會產(chǎn)生嚴重的工業(yè)污染。對于磨損更嚴重的彎管，為了提高其耐磨粒磨損性能，一些企業(yè)采用高錳鋼整體鑄造，一些企業(yè)在鋼制的彎管內(nèi)部粘貼陶瓷片；一些企業(yè)則采用高硬度高耐磨的高鉻鑄鐵彎管作為內(nèi)管，外層采用低碳鋼彎管，中間采用粘結(jié)劑進行填充粘結(jié)的工藝。采用高錳鋼整體鑄造，由于輸送管內(nèi)混凝土對管道的沖擊作用小，不能產(chǎn)生理想的加工硬化，所以其耐磨粒磨損和抗腐蝕性能較差，復合彎管的內(nèi)襯部分要經(jīng)過鑄造、熱處理以及與外層彎管進行粘結(jié)復合等工藝，這種復合彎管存在著內(nèi)部高鉻鑄鐵硬度和韌性難以很好的匹配以及對粘結(jié)劑和粘結(jié)工藝要求高等缺點。內(nèi)部貼陶瓷片的彎管，由于陶瓷片硬度很高，所以彎管在陶瓷片不脫落的情況下很耐磨。但是，這種彎管在實際使用中很難避免陶瓷片脫落，并且，當個別陶瓷片脫落后，局部陶瓷片成片狀發(fā)生脫落，從而使彎管迅速失效。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置:采用特殊的超音速火焰內(nèi)孔噴槍在混凝土泵車輸送管內(nèi)壁噴涂一層金屬碳化鎢復合陶瓷涂層，以保證輸送管內(nèi)壁具有高硬度、高耐磨和高耐蝕。
[0004]本實用新型提出的技術(shù)方案為一種用于噴涂制備上述混凝土泵車輸送管道的噴涂裝置，包括機械手、超音速火焰內(nèi)孔噴槍、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備和管道本體，所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍通過輸送管分別與燃料瓶、送粉器和空氣壓縮機連接；所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍由所述機械手夾持；所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍的噴頭延伸進入管道本體的內(nèi)腔中，且噴頭對著管道本體的內(nèi)壁并與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式，所述管道本體是通過機床卡盤或管道夾具定位安裝。
[0005]上述的噴涂裝置中，優(yōu)選的方案之一是:所述噴頭與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式是指噴頭固定且管道本體由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述管道本體是通過機床卡盤定位安裝于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備上。更優(yōu)選的:所述管道本體為一混凝土輸送直管；所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍的噴管軸線與所述混凝土輸送直管的管體軸線保持平行，且噴頭設(shè)置在混凝土輸送直管的內(nèi)壁與管體軸線之間的徑向上。
[0006]上述的噴涂裝置中，優(yōu)選的另一方案是:所述噴頭與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式是指噴頭旋轉(zhuǎn)且管道本體固定，所述管道本體由管道夾具固定在一夾具支架上，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備為一空氣馬達，所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍利用空氣馬達驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)。更優(yōu)選的:所述管道本體為一混凝土輸送彎管；所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍的噴管軸線與所述混凝土輸送彎管的管體軸線重合，且噴頭在保持旋轉(zhuǎn)的同時可沿混凝土輸送彎管的直管段軸線進行往復位移。
[0007]本實用新型還提供一種制備混凝土泵車輸送管道的方法，依次包括以下步驟:
[0008](I)對管道本體進行除油；
[0009](2)對管道本體的內(nèi)壁噴砂粗化；噴砂粗化一般采用的噴砂空氣壓力為0.25?
0.6Mpa，所用砂子優(yōu)選為剛玉，粒度為16?60目；
[0010](3)對管道本體的內(nèi)壁噴涂耐磨金屬陶瓷涂層，所述的噴涂耐磨金屬陶瓷涂層是采用上述的噴涂裝置對管道本體的內(nèi)壁進行噴涂，噴涂時燃料壓力為50?80PSI，空氣壓力為70?95PSI，粉末送粉率為30?100g/min:所述噴頭與管道本體之間相對旋轉(zhuǎn)的線速度為 300 ?1500mm/s。
[0011]上述的方法中，當噴涂混凝土輸送直管的內(nèi)壁時，混凝土輸送直管通過機床卡盤固定在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備上，并在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動下沿軸線旋轉(zhuǎn)，所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍由機械手夾持并延伸進入管道本體的內(nèi)腔，使其對旋轉(zhuǎn)的混凝土輸送直管內(nèi)壁進行噴涂，混凝土輸送直管每旋轉(zhuǎn)一周，超音速火焰內(nèi)孔噴槍沿軸線移動噴斑直徑的一半。
[0012]上述的方法中，當噴涂混凝土輸送彎管的內(nèi)壁時，混凝土輸送彎管通過管道夾具固定在所述夾具支架上不動，保持超音速火焰內(nèi)孔噴槍的噴管軸線與所述混凝土輸送彎管的管體軸線重合，且與混凝土輸送彎管彎管段的軸線部分相切，啟動超音速火焰內(nèi)孔噴槍的空氣馬達驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)，噴頭每旋轉(zhuǎn)一周，超音速火焰內(nèi)孔噴槍沿混凝土輸送彎管直管段軸線移動噴斑直徑的一半，噴完混凝土輸送彎管一側(cè)的直管段及部分彎管段后，將混凝土輸送彎管掉頭裝夾，進行另一側(cè)的直管段及部分彎管段噴涂。
[0013]上述本實用新型的噴涂設(shè)備制備得到的混凝土泵車輸送管道，包括管道本體，所述管道本體的內(nèi)壁附著有經(jīng)超音速火焰噴涂制得的耐磨金屬陶瓷涂層，所述的耐磨金屬陶瓷涂層為碳化鎢復合陶瓷涂層；所述的碳化鎢復合陶瓷涂層的組份包括75?92wt%的碳化鎢，8?25被％的金屬相，其中金屬相為N1、Co和Cr中的一種或幾種。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0015](I)混凝土泵車輸送管道內(nèi)壁采用的高耐磨金屬陶瓷涂層硬度很高，耐磨和耐蝕性能很好，且與輸送管基體的結(jié)合強度高；
[0016](2)由于混凝土泵車輸送管道內(nèi)壁的金屬碳化鎢復合涂層硬度和耐磨性能很高，按ASTM G105磨損標準測試，該金屬碳化鎢復合涂層的抗磨粒磨損性能比高錳鋼高150倍以上，鋼制基體管的壁厚可減薄至滿足其剛度和強度要求即可，抗磨粒磨損由金屬陶瓷涂層承擔，這樣可以大大降低輸送管的質(zhì)量，這對于提高泵車輸送揚程有直接的作用；
[0017](3)噴涂后涂層表面粗糙度為Ra3左右，粗糙度優(yōu)于常規(guī)鑄造樣品，無需經(jīng)過機加工和熱處理，生產(chǎn)工藝過程簡單；
[0018](4)采用超音速火焰內(nèi)孔噴槍，可對管道和彎管內(nèi)壁噴涂金屬碳化鎢復合涂層，噴涂的內(nèi)管最小直徑為90mm ；
[0019](5)噴涂時輸送管溫升小，管形不會改變，管道的基體組織不會改變，輸送管仍能保持很高的強度和韌性。
[0020]總的來說，整個噴涂裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可重復利用，噴涂制得的產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有較好的市場應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例1中可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型實施例2中可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖例說明:
[0024]1、機械手；2、超音速火焰內(nèi)孔噴槍；3、機床卡盤；4、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺；5、管道夾具；
6、夾具支架；7、燃料瓶；8、送粉器；9、空氣壓縮機；10、混凝土輸送直管；11、混凝土輸送彎管；12、空氣馬達。

【具體實施方式】
[0025]為了便于理解本實用新型，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實施例對本實用新型作更全面、細致地描述，但本實用新型的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0026]需要特別說明的是，當某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。
[0027]實施例1:
[0028]如圖1所示，一種本實用新型的可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置，包括機械手1、超音速火焰內(nèi)孔噴槍2、機床卡盤3、混凝土輸送直管10和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺4，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2通過輸送管分別與燃料瓶7、送粉器8和空氣壓縮機9連接；噴涂混凝土輸送直管10的內(nèi)壁時，混凝土輸送直管10通過機床卡盤3固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺4上，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺4的驅(qū)動下沿軸線旋轉(zhuǎn)，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2由機械手I夾持，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的噴頭延伸進混凝土輸送直管10的內(nèi)腔中，并置于靠近混凝土輸送直管10內(nèi)壁一偵牝超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的噴管軸線與混凝土輸送直管10的管體軸線保持平行，且噴頭設(shè)置在混凝土輸送直管10的內(nèi)壁與管體軸線之間的徑向上。
[0029]采用本實施例上述的噴涂裝置在混凝土泵車輸送管道內(nèi)壁噴涂制備碳化鎢復合陶瓷涂層在方法，具體包括以下步驟:
[0030](I)先對混凝土輸送直管10的內(nèi)壁進行除油處理；
[0031](2)再對混凝土輸送直管10的內(nèi)壁進行噴砂粗化，噴砂粗化過程采用的砂子為剛玉，粒度為16?60目，噴砂的空氣壓力為0.25?0.6Mpa;
[0032](3)采用本實施例的上述噴涂設(shè)備對混凝土輸送直管10內(nèi)壁噴涂碳化鎢復合陶瓷涂層:將混凝土輸送直管10先通過機床卡盤3固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺4上，混凝土輸送直管10的內(nèi)壁隨著旋轉(zhuǎn)驅(qū)動平臺4進行轉(zhuǎn)動的線速度為300?1500mm/s，機械手I夾持超音速火焰內(nèi)孔噴槍2對管道內(nèi)壁進行噴涂，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2噴涂時，噴涂采用的燃料丙烷壓力為50?80PSI，空氣壓力為70?95PSI，送粉率為30?100g/min，粉體置于送粉器8內(nèi)與噴管連接；混凝土輸送直管10每旋轉(zhuǎn)一周，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2沿混凝土輸送直管10的軸線移動噴斑直徑的一半，噴頭的移動步距大約為2?5mm。如果混凝土輸送直管10較長時，可以噴完一側(cè)后掉頭重新裝夾，噴另一側(cè)。
[0033]本實施例制備的混凝土泵車輸送管道，包括管道本體，管道本體內(nèi)壁噴有耐磨金屬陶瓷涂層，該耐磨金屬陶瓷涂層為碳化鎢復合陶瓷涂層，組份包括86wt%的碳化鎢，1wt的Co和4wt*%的Cr。對上述嗔涂后的碳化鶴復合陶瓷涂層進彳丁檢測，嗔涂后碳化鶴復合陶瓷涂層的硬度彡950HV0.3，涂層的結(jié)合強度彡60Mpa，孔隙率彡2%。
[0034]實施例2:
[0035]如圖2所示，一種本實用新型的可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置，包括機械手1、超音速火焰內(nèi)孔噴槍2、管道夾具5、夾具支架6和混凝土輸送彎管11，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2通過輸送管分別與燃料瓶7、送粉器8和空氣壓縮機9連接；噴涂混凝土輸送彎管11的內(nèi)壁時，噴頭與混凝土輸送彎管11保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式是指噴頭旋轉(zhuǎn)且混凝土輸送彎管11固定，混凝土輸送彎管11通過管道夾具5固定在夾具支架6上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備為一空氣馬達12，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2利用空氣馬達12驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)。超音速火焰內(nèi)孔噴槍2由機械手I夾持，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的噴頭延伸進混凝土輸送彎管11的內(nèi)腔中，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的噴管軸線與混凝土輸送彎管11的管體軸線重合，且噴頭在保持旋轉(zhuǎn)的同時可沿混凝土輸送彎管11的直管段軸線進行往復位移。
[0036]采用本實施例上述的噴涂裝置在混凝土泵車輸送管道內(nèi)壁噴涂制備碳化鎢復合陶瓷涂層在方法，具體包括以下步驟:
[0037](I)先對混凝土輸送彎管11的內(nèi)壁進行除油處理；
[0038](2)再對混凝土輸送彎管11的內(nèi)壁進行噴砂粗化，噴砂粗化過程采用的砂子為剛玉，粒度為16?60目，噴砂的空氣壓力為0.25?0.6Mpa;
[0039](3)采用本實施例的上述噴涂設(shè)備對混凝土輸送彎管11內(nèi)壁噴涂碳化鎢復合陶瓷涂層:將混凝土輸送彎管11通過管道夾具5固定在夾具支架6上不動，保持超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的噴管軸線與混凝土輸送彎管11的管體軸線重合，且與混凝土輸送彎管11彎管段的軸線部分相切，啟動超音速火焰內(nèi)孔噴槍2的空氣馬達12驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)，空氣馬達12驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)的線速度為300?1500mm/s，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2噴涂時，噴涂采用的燃料丙烷壓力為50?80PSI，空氣壓力為70?95PSI，送粉率為30?100g/min，粉體置于送粉器8內(nèi)與噴管連接；噴頭每旋轉(zhuǎn)一周，超音速火焰內(nèi)孔噴槍2沿混凝土輸送彎管11直管段軸線移動噴斑直徑的一半，噴完混凝土輸送彎管11 一側(cè)的直管段及部分彎管段后，將混凝土輸送彎管11掉頭裝夾，進行另一側(cè)的直管段及部分彎管段噴涂。
[0040]本實施例制備的混凝土泵車輸送管道，包括管道本體，管道本體內(nèi)壁噴有耐磨金屬陶瓷涂層，該耐磨金屬陶瓷涂層為碳化鎢復合陶瓷涂層，組份包括88wt%的碳化鎢和12wt%的Co。對上述噴涂后的碳化鎢復合陶瓷涂層進行檢測，噴涂后碳化鎢復合陶瓷涂層的硬度彡950HV0.3，涂層的結(jié)合強度彡60Mpa，孔隙率彡2 %。
[0041 ] 上述各實施例中，相對混凝土輸送管道內(nèi)壁的轉(zhuǎn)動速度的確定以及超音速火焰內(nèi)孔噴槍沿軸線移動速度的確定如下:
[0042]I)轉(zhuǎn)動速度η (單位:轉(zhuǎn)/分)的確定:
[0043]在噴涂前，一般根據(jù)管道本體的內(nèi)徑選擇確定管道的轉(zhuǎn)動速度η，相應的計算公式為:

60v丨
[0044]η = ~-
ndr 1.、.
[0045]其中V1為管道內(nèi)壁線速度(單位:mm/s)，根據(jù)實際經(jīng)驗，V1—般設(shè)置為300?1500mm/s，d為管道內(nèi)孔直徑(單位:mm);由公式(I)可見，在知道管道內(nèi)孔直徑的前提下，可以計算出管道的旋轉(zhuǎn)速度n，然后在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備上設(shè)置相應的轉(zhuǎn)速即可。
[0046]2)噴槍沿軸線移動速度V2 (單位mm/s)的確定:
[0047]確定管道旋轉(zhuǎn)速度η后，可由下面的公式(2)確定超音速火焰內(nèi)孔噴槍沿軸線移動速度V2:

2.5η
[0048]v2 -
6(.)α;
[0049]將公式(I)帶入公式⑵可得:

2.5 V1
[0050]V2 = ~-J-
[0051]因此，噴涂前只需要測量管道內(nèi)徑d，再根據(jù)管道內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)時的線速度的經(jīng)驗值V1就可以設(shè)置管道旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速η以及超音速火焰內(nèi)孔噴槍沿軸線移動的線速度ν2。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于內(nèi)噴涂混凝土輸送管的噴涂裝置，包括機械手(I)、超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備和管道本體，所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)通過輸送管分別與燃料瓶(7)、送粉器(8)和空氣壓縮機(9)連接；所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)由所述機械手(I)夾持；其特征在于:所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)的噴頭延伸進入管道本體的內(nèi)腔中，且噴頭對著管道本體的內(nèi)壁并與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式，所述管道本體是通過機床卡盤(3)或管道夾具(5)定位安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂裝置，其特征在于:所述噴頭與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式是指噴頭固定且管道本體由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述管道本體是通過機床卡盤(3)定位安裝于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴涂裝置，其特征在于:所述管道本體為一混凝土輸送直管(10);所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)的噴管軸線與所述混凝土輸送直管(10)的管體軸線保持平行，且噴頭設(shè)置在混凝土輸送直管(10)的內(nèi)壁與管體軸線之間的徑向上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂裝置，其特征在于:所述噴頭與管道本體保持可相對旋轉(zhuǎn)的位移方式是指噴頭旋轉(zhuǎn)且管道本體固定，所述管道本體由管道夾具(5)固定在一夾具支架(6)上，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備為一空氣馬達(12)，所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)利用空氣馬達(12)驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴涂裝置，其特征在于:所述管道本體為一混凝土輸送彎管(11);所述超音速火焰內(nèi)孔噴槍(2)的噴管軸線與所述混凝土輸送彎管(11)的管體軸線重合，且噴頭在保持旋轉(zhuǎn)的同時可沿混凝土輸送彎管(11)的直管段軸線進行往復位移。
【文檔編號】B05B7/20GK203991000SQ201420474154
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】洪光財 申請人:湖南楚鋼特種合金科技有限公司