CN113108161A - 金属管中的耐磨内衬的制造方法及金属管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属管中的耐磨内衬的制造方法及金属管，该制造方法包括：制作第一耐磨材料，并将第一耐磨材料涂覆于外管的内壁形成第一耐磨层；对陶瓷颗粒进行预处理，并将预处理后的陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成陶瓷微粉混料；将陶瓷微粉混料与第一耐磨材料进行混合制作第二耐磨材料，并将第二耐磨材料涂覆于第一耐磨层表面形成第二耐磨层。通过上述方式，本发明可以在外管的内壁依次涂覆第一耐磨材料形成第一耐磨层以及涂覆第二耐磨材料形成第二耐磨层，且第二耐磨层的材料由陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成，同等厚度下，本发明中第一耐磨层和第二耐磨层的质量会更低，由此符合泵车轻量化的要求，且工艺制造简单，利于推广。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土泵送用管制造技术领域，尤其涉及一种金属管中的耐磨内衬的制造方法及金属管。
背景技术
耐磨管在矿山、冶金、化工、电力以及混凝土输送等行业运用非常广泛，因为耐磨管主要用于对物料进行输送，输送的过程中物料会对耐磨管内部结构进行磨损，所以耐磨管一般采用铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等结构强度较高的材料制成，以提高耐磨管的使用时间。
目前，一般会采用增加壁厚的方式来提高耐磨管的耐磨料磨损性能，但是增加壁厚使得弯管变重，如此不符合泵车减重的发展趋势，且增加壁厚会增加生产成本，不利于长期推广。此外，现有技术中耐磨管存在寿命低、可靠性差的问题，而现有的对其进行的改进，例如材料的改进方案中，大多存在工艺复杂，且加工难度大，同时成本偏高的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种金属管中的耐磨内衬的制造方法及金属管，用以解决现有技术中耐磨管寿命低、可靠性差，且对其进行的改进工艺较为复杂、加工难度大进而不利于推广的技术问题。
本发明实施例提供一种金属管中的耐磨内衬的制造方法，包括：制作第一耐磨材料，并将所述第一耐磨材料涂覆于外管的内壁形成第一耐磨层；
对陶瓷颗粒进行预处理，并将预处理后的所述陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成陶瓷微粉混料；
将所述陶瓷微粉混料与所述第一耐磨材料进行混合制作第二耐磨材料，并将所述第二耐磨材料涂覆于所述第一耐磨层表面形成第二耐磨层。
根据本发明一个实施例的金属管中的耐磨内衬的制造方法，所述制作第一耐磨材料包括：
将树脂材料、偶联剂以及乙二胺固化剂进行混合形成所述第一耐磨材料。
根据本发明一个实施例的金属管中的耐磨内衬的制造方法，所述对陶瓷颗粒进行预处理包括：
对所述陶瓷颗粒进行脱脂、除油以及超声波清洗，处理后的所述陶瓷颗粒经干燥后，在所述陶瓷颗粒的表面喷涂有机粘合剂。
根据本发明一个实施例的金属管中的耐磨内衬的制造方法，所述将所述第二耐磨材料涂覆于所述第一耐磨层表面形成第二耐磨层包括：
将所述第二耐磨材料经多次抹压成型，形成所述第二耐磨层。
根据本发明一个实施例的金属管中的耐磨内衬的制造方法，每次抹压成型的涂覆厚度为2～3mm。
本发明实施例还提供一种金属管，包括：
外管和设于所述外管内部的耐磨内衬，所述耐磨内衬由金属管中的耐磨内衬的制造方法所制备；
所述耐磨内衬贴设于所述外管内壁，所述耐磨内衬包括第一耐磨层和第二耐磨层，所述第一耐磨层的第一侧贴设于所述外管内壁，所述第二耐磨层贴设于所述第一耐磨层的第二侧。
根据本发明一个实施例的金属管，所述第二耐磨层中两侧至中部的厚度逐渐增加，且所述第二耐磨层中部与所述外管的凸起端相对应。
根据本发明一个实施例的金属管，所述外管为直管或者弯管；
所述外管为所述直管状态，所述第二耐磨层均匀涂覆于所述第一耐磨层的第二侧；或者，
所述外管为所述弯管状态，所述第二耐磨层在所述弯管内承受物料冲击面的相对两侧至中部的厚度逐渐增加，且所述第二耐磨层承受物料冲击面的中部位置与所述外管的凸起端的内侧面相对应。
根据本发明一个实施例的金属管，所述陶瓷微粉混料包括碳化硅微粉以及陶瓷颗粒；
所述陶瓷颗粒的组成包括氧化锆、氧化铝、碳化硅颗粒以及人造金刚石颗粒中至少一种。
根据本发明一个实施例的金属管，所述陶瓷微粉混料中所述陶瓷颗粒与所述碳化硅微粉之间的质量混合比例为2:1～5:1。
本发明实施例提供的金属管中的耐磨内衬的制造方法及金属管，在外管的内壁依次涂覆第一耐磨材料形成第一耐磨层和涂覆第二耐磨材料形成第二耐磨层，且第二耐磨层的材料由陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成，同等厚度下，本发明中第一耐磨层和第二耐磨层的质量会更低，由此符合泵车轻量化的要求，且工艺制造简单，利于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明金属管的一实施例的结构示意图；
图2为图1所示的A-A处的剖视示意图；
图3为图1所示的外管的结构示意图；
图4为本发明一实施例中的耐磨内衬的工艺流程图；
图5为本发明金属管中的耐磨内衬的制造方法流程图；
附图标记：
10、外管； 110、凸起侧； 120、内凹侧；
130、冲击面； 140、承压面； 20、耐磨内衬；
210、第一耐磨层； 220、第二耐磨层； 30、法兰。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它组件或单元。
下面结合图1至图3，本发明提供一种金属管，该金属管包括外管10和设于外管10内部的耐磨内衬20。外管10的相对两侧设有法兰30，用于连接其他的管体，进而可以单独对外管10的区域进行对应制作耐磨内衬20，进而便于大批量对较短的外管10进行生产和加工，可以提高耐磨管的生产效率。
具体地，外管10内设有流道，耐磨内衬20设于流道内，物料在流通过程中与耐磨内衬20之间相抵接。
外管10为弯管或者直管，当外管10为直管时，耐磨内衬20可以在直管内壁均匀涂覆。
以下以外管10为弯管为例，也即当外管10为弯管时，外管10包括凸起侧110和与凸起侧110相对应的内凹侧120；耐磨内衬20贴设于外管10内壁，耐磨内衬20包括由外管10内壁向外管10中心层叠设置的第一耐磨层210和第二耐磨层220，也即第一耐磨层210的第一侧贴设于外管10内壁，第二耐磨层220贴设于第一耐磨层210的第二侧。
具体地，在外管10为弯管时，外管10内可以包括冲击面130和承压面140，冲击面130与外管10的凸起侧110内侧相对应，承压面140与外管10的内凹侧120的内侧相对应。也即，物料在流道内输送时，主要与第二耐磨层220进行相对摩擦，且因为外管10为弧形设置，进而物料主要的冲击面130为靠近外管10凸起侧110的内侧面，也即对应冲击面130，物料在输送的过程中会对冲击面130形成冲击，而承压面140主要承受物料在输送时的自身重力所产生的压力，承压面140受到的物料的冲击要小于冲击面130受到的物料的冲击。所以在本发明一实施例中，第二耐磨层220位于冲击面130侧的厚度大于位于承压面140侧的厚度，且第二耐磨层220在冲击面130侧相对两侧至中部的厚度逐渐增加，中部的位置与外管10的凸起端内侧面相对应。由此针对物料的流通特性对耐磨内衬20的结构和排布进行设定，进而可以在不增加金属管整体质量的同时也满足了金属管的耐磨性能。
需要说明的是，随着外管10长期的使用，冲击面130一侧的第二耐磨层220的消耗会比较多，进而可以多次对其进行修复，由此可以增加外管10的使用寿命。需要说明的是，修复的位置也不限于冲击面130一侧，即可以对耐磨内衬随使用时间的增长对损耗较为严重的部分进行修复，在此不做限定。
进一步地，第一耐磨层210的材料为树脂组料，第二耐磨层220的材料为由树脂组料以及陶瓷微粉混料形成的混合料。可以理解的是，树脂组料主要起到粘接的作用，也即通过第一耐磨层210与外管10之间紧密相连接，同时与第二耐磨层220也形成粘接，由此避免第一耐磨层210和第二耐磨层220长时间使用而脱落。而第二耐磨层220的材料为树脂组料和陶瓷微粉混料，由此第二耐磨层220可以通过树脂组料的设置与第一耐磨层210粘接效果更佳稳固，同时树脂组料可以与陶瓷微粉混料结合强度更高，进而刚性更强，有利于提高第二耐磨层220的耐磨性。
在本发明一实施例中，树脂组料包括酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和改性环氧树脂中的任一种。陶瓷微粉混料包括碳化硅微粉以及陶瓷颗粒，碳化硅微粉和陶瓷颗粒硬度较高，所以将碳化硅微粉和陶瓷颗粒作为陶瓷微粉混料可以提高第二耐磨层220的耐磨性。其中，陶瓷颗粒包括但不限于氧化锆、氧化铝、碳化硅颗粒以及人造金刚石颗粒中至少一种。在其他实施例中，碳化硅微粉可以由金刚石微粉、刚玉粉进行替换，在此不做限定。
在本发明一实施例中，陶瓷微粉混料中陶瓷颗粒与碳化硅微粉之间的质量混合比例为2:1～5:1，陶瓷颗粒用于增强耐磨内衬的耐磨性能，而在陶瓷颗粒中加入部分碳化硅微粉可以提高耐磨内衬的刚度，进而使得耐磨内衬的抵抗物料冲击的性能更强。
具体地，对于陶瓷微粉混料的制备可以对陶瓷颗粒进行预处理，也即对陶瓷颗粒进行脱脂、出油以及超声波清洗，陶瓷颗粒的选取直径可以为1～5mm。将清洗后的陶瓷颗粒放于烘箱中进行烘干、干燥。烘箱的温度可以设置为50摄氏度至100摄氏度，烘干的时间可以为10分钟至60分钟。将烘干后的陶瓷颗粒浸渍开姆洛克，时间为3分钟至15分钟，然后过筛。对过筛后的陶瓷颗粒中加入碳化硅微粉，均匀混合。
在本发明一实施例中，例如当陶瓷颗粒为氧化锆时，选取的氧化锆直径可以为1mm，然后在脱脂溶液NaOH 30至50g/L，清洗温度80摄氏度至100摄氏度进行脱脂除油，然后进行超声波处理，处理时间为20分钟至40分钟，然后将处理后的陶瓷颗粒放入烘箱烘干、干燥，干燥温度可以为80摄氏度至100摄氏度之间，干燥的时间可以为20分钟至40分钟。然后可以在容器中将氧化锆平铺开，对氧化锆表面喷涂开姆洛克胶粘剂。喷涂后的氧化锆的质量增加比例控制在5％至50％，也即对于1千克氧化锆喷涂开姆洛克时，总重量可以达到1050克至1500克。开姆洛克的作用是为了增加氧化锆颗粒与树脂基体的粘结强度，进而可以保证耐磨的稳定性。
在本发明一实施例中，可以采用V型混合器或者3D混料器。陶瓷微粉混料中，陶瓷颗粒和碳化硅微粉的质量比可以控制在2:1，可以理解的是，只要质量比控制在2:1至5:1之间均可，例如3:1或者4:1也可以，在此不做限定。搅拌均匀后便形成陶瓷微粉混料。
对于第一耐磨层210的制备可以将结合剂、偶联剂以及乙二胺固化剂进行搅拌均匀。其中，偶联剂占总的质量比为0.5％至5％。固化剂的总的质量比为1％至10％。需要说明的是，结合剂即对应酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和改性环氧树脂中的任一种。例如可以为改性环氧树脂。混合形成的涂料可以涂覆于外管10内壁，厚度可以为1mm至2mm之间，作为底胶。
对于第二耐磨层220的制备，可以将制备好的陶瓷微粉混料与制备好的第一耐磨层210料进行混合，混合方式可以采用叶片搅拌的方式进行搅拌均匀，调制完成后，在底胶的基础上进行多次抹压成型，最终形成第二耐磨层220。每层抹压可以涂覆1mm至3mm厚，且每层涂覆间隔时间为20分钟至50分钟。总的厚度可以控制在10mm至15mm，且涂覆的时间需要在第二耐磨层220料调制完成后20分钟至50分钟内使用完。在第二耐磨层220涂覆完成后需要在常温静止固化5分钟至60分钟，低温状态下，固化的时间较长，所以可以采用烘干以缩短固化时间。
在本发明一实施例中，耐磨内衬20的综合密度为2.2～2.6g/cm3，与现有技术中采用的65Mn耐磨钢材为例，密度为7.85g/cm3，本发明一实施例中，以耐磨内衬20的综合密度为2.6g/cm3为例，耐磨内衬20的质量降低了66.9％(＝(7.85-2.6)/7.85)。而且，在磨粒磨损测试中，按照GB-T3960-2016标准，在同样的条件下，进行耐磨性测试，普通65Mn的磨损量为75mg，而本发明树脂耐磨层的磨损量为52mg。由此本发明中的耐磨内衬20的耐磨性提升了30.1％(＝(75-52)/75)，本发明中的耐磨内衬20耐磨性好，进而可以使得弯管使用寿命长。
请参照图4和图5，本发明还提供一种金属管中的耐磨内衬的制造方法，该方法包括：
S110：制作第一耐磨材料，并将第一耐磨材料涂覆于外管的内壁形成第一耐磨层。在本发明一实施例中，第一耐磨层通过树脂材料、偶联剂以及乙二胺固化剂进行混合形成树脂组料并涂覆在外管内形成。也即第一耐磨材料对应树脂组料，进而混合形成后的树脂组料在外管的内壁进行涂覆，涂覆的厚度可以为1mm至2mm。需要说明的是，外管可以为弯管、直管或者异型管等，在此不做限定。例如直管的管体可以均匀涂覆，弯管可以在弯折区涂覆的厚度大于弯折区相对两侧的区域。
S120：对陶瓷颗粒进行预处理，并将预处理后的陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成陶瓷微粉混料。需要说明的是，可以对陶瓷微粒进行预处理，也即对陶瓷颗粒进行脱脂、出油以及超声波清洗，陶瓷颗粒的选取直径可以为1～5mm。将清洗后的陶瓷颗粒放于烘箱中进行烘干、干燥。烘箱的温度可以设置为50摄氏度至100摄氏度，烘干的时间可以为10分钟至60分钟。在干燥后的陶瓷颗粒的表面喷涂有机粘合剂，例如粘合剂可以为开姆洛克，也即可以将烘干后的陶瓷颗粒浸渍开姆洛克，时间为3分钟至15分钟，然后过筛，进而对过筛后的陶瓷颗粒中加入碳化硅微粉，均匀混合以形成陶瓷微粉混料。在陶瓷颗粒表面喷涂开姆洛克的作用在于增强陶瓷颗粒与树脂材料之间的粘结强度，保证耐磨的稳定性。
S130:将陶瓷微粉混料与第一耐磨材料进行混合制作第二耐磨材料，并将第二耐磨材料涂覆于第一耐磨层表面形成第二耐磨层。需要说明的是，陶瓷微粉混料与树脂组料形成的混合料通过多层抹压成型。第二耐磨材料对应上述的混合料，且混合料经每次抹压成型涂覆的厚度为1mm至3mm，且每层间隔时间为20分钟至50分钟，抹压成型的总厚度为10mm至15mm。也即，第二耐磨层是通过陶瓷微粉混料以及树脂组料进行均匀搅拌，形成糊料，得到第二耐磨层的组分。其中，陶瓷微粉混料的占比可以为百分之二十五，以保证第二耐磨层的耐磨强度。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种金属管中的耐磨内衬的制造方法，其特征在于，包括：
制作第一耐磨材料，并将所述第一耐磨材料涂覆于外管的内壁形成第一耐磨层；
对陶瓷颗粒进行预处理，并将预处理后的所述陶瓷颗粒与碳化硅微粉混合形成陶瓷微粉混料；
将所述陶瓷微粉混料与所述第一耐磨材料进行混合制作第二耐磨材料，并将所述第二耐磨材料涂覆于所述第一耐磨层表面形成第二耐磨层。
2.根据权利要求1所述的金属管中的耐磨内衬的制造方法，其特征在于，所述制作第一耐磨材料包括：
将树脂材料、偶联剂以及乙二胺固化剂进行混合形成所述第一耐磨材料。
3.根据权利要求1所述的金属管中的耐磨内衬的制造方法，其特征在于，所述对陶瓷颗粒进行预处理包括：
对所述陶瓷颗粒进行脱脂、除油以及超声波清洗，处理后的所述陶瓷颗粒经干燥后，在所述陶瓷颗粒的表面喷涂有机粘合剂。
4.根据权利要求1所述的金属管中的耐磨内衬的制造方法，其特征在于，所述将所述第二耐磨材料涂覆于所述第一耐磨层表面形成第二耐磨层包括：
将所述第二耐磨材料经多次抹压成型，形成所述第二耐磨层。
5.根据权利要求4所述的金属管中的耐磨内衬的制造方法，其特征在于，每次抹压成型的涂覆厚度为2～3mm。
6.一种金属管，其特征在于，包括：
外管和设于所述外管内部的耐磨内衬，所述耐磨内衬由权利要求1至5任一项所述的金属管中的耐磨内衬的制造方法所制备；
所述耐磨内衬贴设于所述外管内壁，所述耐磨内衬包括第一耐磨层和第二耐磨层，所述第一耐磨层的第一侧贴设于所述外管内壁，所述第二耐磨层贴设于所述第一耐磨层的第二侧。
7.根据权利要求6所述的金属管，其特征在于，所述外管为直管或者弯管；
所述外管为所述直管状态，所述第二耐磨层均匀涂覆于所述第一耐磨层的第二侧；或者，
所述外管为所述弯管状态，所述第二耐磨层在所述弯管内承受物料冲击面的相对两侧至中部的厚度逐渐增加，且所述第二耐磨层承受物料冲击面的中部位置与所述外管的凸起端的内侧面相对应。
8.根据权利要求6所述的金属管，其特征在于，所述第一耐磨层的材料为树脂组料，所述第二耐磨层的材料为由所述树脂组料以及陶瓷微粉混料形成的混合料。
9.根据权利要求8所述的金属管，其特征在于，所述陶瓷微粉混料包括碳化硅微粉以及陶瓷颗粒；
所述陶瓷颗粒的组成包括氧化锆、氧化铝、碳化硅颗粒以及人造金刚石颗粒中至少一种。
10.根据权利要求9所述的金属管，其特征在于，所述陶瓷微粉混料中所述陶瓷颗粒与所述碳化硅微粉之间的质量混合比例为2:1～5:1。
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2021
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