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HVAF喷涂耐磨防腐涂层在螺旋输送机叶片上的应用
   
 
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HVAF喷涂耐磨防腐涂层在螺旋输送机叶片上的应用

 

 

1. Screw Conveyors 螺旋输送机概述

Shafted screw conveyors are used in thousands of industrial applications every day for efficiently conveying a variety of bulk materials. A screw conveyor’s main function is to transfer bulk materials from one process to another. Screw conveyors are very cost-effective and require minimal maintenance to operate. 

螺旋输送机是煤炭、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备,主要适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料,如煤粉、煤渣、水泥、粮食等。螺旋输送机成本效益高,设备运行维护非常小。

 

2. Advantages of Using Screw Conveyors 螺旋输送机优点

 

— Ideal for handling dry to semi-fluid materials 传送干燥和半流动物体最为理想

— free-flowing to sluggish 可自由流动到缓慢流动

—Cost-effective when compared to other conveying devices such as belt, pneumatic or aero-mechanical conveyors 比起其他传送设备如履带传送、气力传送或串联盘管道传送,螺旋输送机的效益更高。

— Efficiently distributes bulk materials to various locations using multiple inlet and discharge points 通过使用多入口和排放口可有效分配固体块状材料

— Totally enclosed for corrosive or hazardous requirements 可完全满足封闭腐蚀有害物质的要求

 

 

3. 螺旋输送机工作原理

螺旋输送机的寿命主要决定于螺旋叶片的寿命。目前螺旋叶片主要有拉伸成型、轧制成型、铸造成型、模具挤压成型,不同的成型方法获得螺旋叶片的断面形状不同,大多数方法获得等厚螺旋叶片,分析研究螺旋叶片工作时的磨损情况对螺旋叶片的成型方法的发展、增加叶片耐磨性的方法和途径至关重要。

 

 

螺旋输送机1887 年首先在美国应用,机壳一般是固定的U 形槽,螺旋输送机由轴和在轴上沿螺旋线布置的叶片组成。散料在自重和机壳的摩擦力作用下堆积在槽的下部,利用旋转的螺旋叶片推动在槽中前进,达到输送物料的目的。它能输送粉状、粒状和小块状物料。螺旋输送机叶片的磨损不同于普通的接触磨损,螺旋叶片的磨损主要在外缘,磨损随物料移动其磨损量增大。螺旋输送机工作时掘进区间岩体呈大块状砌体结构,岩体较完整。砂质泥岩天然抗压强度13.5Mpa。在此种情况下,刀盘切削下的渣土在螺旋输送机搅拌出渣过程中仍对叶片有较大的摩擦,造成叶片磨损。

 

螺旋输送机叶片在没有磨损时,靠着筒壁,密封环对驱动轴的支撑,保持在筒节的中心部位。螺旋输送机轴在筒壁内旋转,受筒壁的约束,摆动很小。螺旋输送机驱动部位的密封受力均匀,可对驱动箱进行有效密封。叶片磨损后,旋转时失去了筒壁对叶片的约束,摆动范围加大。叶片磨损后的螺旋轴在重力作用下出现一定的倾斜,螺旋轴距离筒壁的上部间隙加大,下部间隙减小。即螺旋轴中心线下降倾斜,导致密封上部环腔间隙增大,下部环腔间隙变小,对驱动部位的密封与油脂环均造成了一定的挤压。旋转时形成偏磨,导致铜套的磨损。而铜套的磨损,进一步加大了驱动轴中心线下沉倾斜的幅度。叶片磨损加剧后,与上部筒壁之间的间隙进一步加大。当形成的间隙超过密封的有效弹性范围内,渣土进入密封腔。而含有沙砾渣土的进入又加剧了密封的磨损。最终导致驱动箱被污染。

 

为防止螺旋输送机叶片磨损及驱动箱污染等问题,影响螺旋输送机的工作效率和使用寿命,可对螺旋输送机叶片及其他易磨损部位进行耐磨材料喷涂,这样不但可以保护机械设备机体材料不被水蚀、气蚀磨损,还能防止机体受酸碱腐蚀。进行耐磨材料喷涂防护前,选择合适的耐磨性能高、粘接力强的耐磨材料是关键。

 

 

 

图片显示美国Kermetico公司用HVAF工艺为Wm W Meyer公司的螺旋喷涂WC-10Co-4Cr涂层,主要螺棱和外径处涂层1.5 mm厚,其余部分0.5mm厚。从2013年4月喷涂完成后到现在,此螺旋仍在工作——终端客户非常满意他们的投资。

 

 

4. 螺旋输送机表面喷涂

螺旋输送器的寿命取决于螺旋叶片的耐磨性。螺旋叶片磨损最严重的地方是它的顶部。磨损主要是磨粒磨损、氧化磨损和热磨损。提高螺旋叶片的耐磨性,可采取下列措施:

 

A. 以聚四氟乙烯为基材,填充高分子粉或合金粉和氧化物等材料,采用粉末冶金烧结成型 的螺旋叶片,其耐磨性很高,年磨损量只有0.002~0.004mm。

B. 刷涂耐磨涂层,如HNT耐磨涂料,这种涂料粘结力强,成型好,稳定性高,摩擦系数 小,具有一定的机械强度,刷涂工艺简单,适合于温度小于100℃的场合,但抗冲击性 差。试验证明这种耐磨涂料的耐磨性比铸铁高2.5倍。

C. 表层强化处理。表层强化并不仅仅提高表层硬度,还可使金属材料表面具有某种特殊的 化学性能。表面强化处理可以采用电弧和火焰方法来提高金属材料表面的硬度。一般来 说,硬度高,耐磨性好。

D.  在靠螺旋叶片上部装上耐磨钢片或覆盖增强高分子耐磨片,磨损后可很快地更换。

 

 

螺旋喷涂是相当复杂的作业,特别是喷厚的涂层。虽然成本较高,但HVAF工艺喷涂的涂层在螺旋输送器上效果非常好。HVOF的涂层通常因为太脆导致在众多应用里失效。但螺旋喷涂成本较高,通常客户会选择在最需要高质量的应用上使用,当然投入的回报也是相当可观的,大大减少了由于涂层失败导致设备维修、生产停顿、效益下降、设备折旧带来的损失。

 

 

5. 螺旋管(滚筒输送机)输送机滚筒喷涂

 

螺旋管输送机是在圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片,机壳与螺旋叶片一起转动。加入的物料由于离心力和摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升后,在物料的重力作用下又沿螺旋面下滑,使物料随螺旋管一起旋转从而实现了物料的向前移动,如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母作平移运动一样,达到输送物料的目的。

 

该机能耗低,维修费用低;在端部进料时,能适应不均匀进料要求,可同时完成输送搅拌混合等各种工艺要求,物料进入过多时也不会产生卡阻现象;便于多点装料与卸料,可输送温度较高的物料。适宜于水平输送高温物料;对高温、供料不均匀、有防破碎要求、防污染要求的物料和需多点加卸料的工艺有较好的适应性。实践证明,在输送水泥熟料、干燥的石灰石、磷矿石、钛铁矿粉、煤和矿渣等物料时效果良好。

 

由端部进料口加入的物料,其粒度不能大于1/4的螺旋直径;自中间进料口加料的物料,其粒度均不得大于30毫米。为保证筒体不产生变形,加料温度必须控制在300℃以下。该机在输送磨琢性大的物料时对叶片和料槽的磨损极为严重。

 

对滚筒的内部的处理一般使用WC-Ni覆膜,但造价昂贵且效果远远不如HVAF制备涂层的耐磨效果好。HVAF喷涂非常经济有效,可大大延长设备使用寿命,减少输送物料对设备的磨损。 HVAF设备可对内筒直径4~6.5英寸进行喷涂。

 

 

6. 喷涂粉末和涂层性能

Kermetico 公司对螺旋输送机喷涂WC-10Co-4Cr粉末涂层,以适应设备在运行中高磨损,高温度的要求。

 

Coating Characterization 涂层特点

 

This dense (gas-tight) coating has excellent resistance to sliding wear and abrasion. However, it is not a good choice for erosion protection due to the presence of hard but brittle phases. Impact resistance and fatigue resistance are fair. General corrosion resistance is good. This coating is more costly than WC-104A in processing due to the higher price of the stock material and the lower deposition efficiency. It is used when high density is a must.

这种(气密性)涂层在抗滑动摩擦和磨蚀上性能表现相当出色。但虽然坚硬但金相脆,致使其在抗磨蚀方面稍微逊色。抗冲撞和抗疲劳性良好,一般抗腐蚀性良好。这种涂层比WC-104A成本高且沉积效率略低。对气密性有要求时适合喷涂此涂层。

Typical Applications 典型应用

 

Heavy abrasion wear and sliding wear, gas-tight coatings (needle valve, valves seats and gates, sealing rings, shafts). 适用于高磨损和滑动磨损的气密性涂层(针型阀、阀座、阀门、密封圈、轴)

 

 
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