[發明專利]陶瓷復合缸套及其冷、熱等靜壓法制取工藝

無效

• 申請號: 01108387.5
• 申請日: 2001-03-15
• 公開（公告）號: CN1310080A
• 公開（公告）日: 2001-08-29
• 發明（設計）人: 孫本雙;付曉旭;夏洪先;洪培根
• 申請（專利權）人: 西北稀有金屬材料研究院
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00
• 代理公司: 寧夏專利服務中心
• 代理人: 葉學軍

本發明屬于復合陶瓷缸套制備方法，特別是涉及氧化鋁陶瓷復合缸套及其冷熱等靜壓法制取工藝。

石油鉆井用的泥漿泵中的缸套是其關鍵部件，它長期經受著泥沙、巖石顆粒的沖擊和介質腐蝕的考驗。傳統的泥漿泵缸套采用雙金屬澆注，使用壽命僅幾百小時。隨著石油工業的發展，尤其是由陸地向海洋的轉移，苛刻的環境條件，要求必須盡可能地減少停機換套的次數，從而使得人們開始研究陶瓷復合缸套。另外在內燃發動機日益完善的今天，發動機內的缸套在承受高溫、高壓下，需保證其機械生能和一定的耐磨性能，目前世界工業發達國家也采用陶瓷材料做缸套。陶瓷以其高硬度和優異的耐磨性能，成為缸套復合材料的最佳選擇。目前國內外復合缸套的制造均采用冷等靜壓成形后燒結，然后對其內、外圓磨削加工后，在于鋼體外套過盈配合進行裝配而得到復合的鋼——陶瓷缸套，如1996年12月在西安召開的第七屆全國耐磨材料會議論文集第45頁中，黎謙發表的名為《新型“耐磨、耐高溫、耐腐蝕”材料——鉻剛玉陶瓷》的論文中所述的就是通過熱裝后使陶瓷內襯與金屬套過盈配合而形成的復合管。該方法制造的缺點在于：1．冷等靜壓得到的坯料，燒結變形不易控制，燒結后坯的加工難度大；首先裝夾難度大，因為陶瓷材料很脆，裝夾不好易碎，這樣陶瓷管的厚度就需增大，用料量相應增多；其次磨削面增多，需加工內、外圓面及兩端面，使得加工效率很低，成品率不易保證，造成成本高，不易工業化大規模生產。2．制成品密度低，與鋼體外套熱裝時很容易碎裂，過盈量不好保證。3．由于采用過盈配合，在使用過程中，鋼體外套與陶瓷復合層的過膨脹系數不同，很容易發生陶瓷復合層與鋼體外套脫離現象即常說的脫套現象。

本發明的目的是提供一種可廣泛用于汽車、石油等方面的硬度高、耐磨性能好，適合工業化生產的氧化鋁陶瓷復合缸套及其冷、熱壓靜壓法制取工藝。

本發明的技術方案是：一種陶瓷復合缸套，包括鋼體外套、陶瓷內套，其特征在于在金屬外套2的內表面通過熱等靜壓復合有一層陶瓷層3；在金屬外套2內表面的一端或兩端可以有突起的金屬端環1；金屬端環1可以是與金屬外套2為一體的圓環，也可以通過等靜壓復合于金屬外套2內壁兩端；采用冷、熱等靜壓法制造陶瓷復合缸套的方法，其特征在于：a．模具的設計與制作：根據工件的形狀設計相應的模具和金屬外套；b．冷等靜壓包套組件裝配；c．裝粉：根據需要在冷等靜壓包套組件的包套中裝入相應的陶瓷粉；d．冷等靜壓：將裝好粉的組件放入冷等靜壓設備中采用內加壓式冷等靜壓成形，壓力為250MPa；e．整形：將冷等靜壓成形后的組件除去密封環、膠帽和支撐套，對陶瓷層的內表面進行加工；f．熱等靜壓組件的設計與裝配：配置薄壁金屬內套，在金屬外套和薄壁金屬內套兩端面加端蓋密封固定，在端蓋或金屬內套或外套上固定有一抽氣管；g．真空脫氣：通過抽氣管對金屬外套和金屬內套之間的陶瓷層進行真空脫氣，脫氣溫度為500-1000℃，脫氣完成后，將抽氣管封死；h．熱等靜壓：將真空脫氣后的組件放入熱等靜壓設備中進行熱等靜壓燒結成形，燒結溫度為1200℃-1400℃，壓力為100MPa-200MPa，保溫1-4小時；i．冷卻后出爐；j．除內套；k．加工陶瓷復合管陶瓷內圓和金屬外圓至需要尺寸；l．檢驗。

本發明的優點在于：1．由于采用冷等靜壓成形，熱等靜壓燒結的工藝，一次性將陶瓷層復合于鋼體外套的內表面上，使陶瓷復合層不易脫套；在對其內表面和端面加工時，裝卡簡單、方便，并且也不會產生碎裂現象。2．采用冷、熱等靜壓法制造出的復合管，陶瓷復合層密度高、硬度好，表面光滑，尺寸精確，機械加工量小，并且其耐磨、抗腐蝕性能均優于采用冷等靜壓后燒結的陶瓷管。

本發明的實施例結合附圖詳加說明。

附圖1為本發明冷等靜壓包套組件裝配示意圖。

附圖2為本發明熱等靜壓組件裝配示意圖。

附圖3為本發明工藝流程圖。

附圖4為本發明陶瓷復合缸套結構Ⅰ示意圖。

附圖5為本發明陶瓷復合缸套結構Ⅱ示意圖。

附圖6為本發明陶瓷復合缸套結構Ⅲ示意圖。