[發明專利]雙金屬復合彎管的聚苯乙烯泡沫塑料模樣的制造方法

無效

• 申請號: 201010111637.X
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN102145374A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 方亮;郝敬賓;孫琨;王治國;岑啟宏;齊笑冰
• 申請（專利權）人: 徐州勝海機械制造科技有限公司;西安交通大學
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本發明涉及一種雙金屬復合彎管的聚苯乙烯泡沫塑料模樣的制造方法，特別適用于固體物料輸送的高耐磨、輕量化彎管的耐磨層鑄造。

背景技術

在冶金、煤炭、化工、水利、環保、石油化工、礦山、電力和地熱能源等行業中，物料主要是利用壓力通過輸送管道來進行運輸的，如氣壓、液壓和重力慣性等。輸送管道在工作中承受著相當大的壓力，并經受著嚴重的腐蝕和磨損，尤其是在固體或混合物料的輸送中，彎管的磨損情況更為嚴重。物料在通過時由于離心力的作用，彎管外壁的磨損遠大于直管。因此使用耐磨性能好的彎管對降低磨損，延長設備使用壽命、減少更換部件次數以及節能減排、保護環境方面都具有重要價值。

當前生產上應用較多的管道材料有雙金屬復合管、陶瓷內襯管及鑄石管。其中，鑄石管隨雙金屬復合管和陶瓷內襯管的大量應用，已逐漸被淘汰。陶瓷內襯管主要分自蔓延燃燒陶瓷內襯管和陶瓷貼片兩種。自蔓延方法制得的內襯管存在組織疏松、孔洞率高的問題，輸送固體物料時，仍然解決不了磨損量大的問題；而對于陶瓷貼片工藝，盡管已在結構上設計出相互嵌套結構，并使用強力粘接劑襯貼，卻仍然避免不了貼片崩潰式剝落，從而導致管道磨穿的嚴重問題。而且對于小口徑管道，陶瓷貼片法工藝施工難度很大，甚至無法實現。因此，雙金屬復合管道的使用量日趨增大。該工藝主要采用真空消失模鑄造方法制造，管道的外層采用普通碳鋼或低合金鋼鋼管，內層采用高耐磨合金材料，通過真空消失模鑄造工藝使在外層鋼管內側鑄造一層高耐磨合金材料。這種工藝目前存在的主要問題有二：第一，耐磨復合層厚度一般大于16mm以上；第二，耐磨合金與鋼不能實現冶金和機械結合，兩層材料間縫隙最大可達到5mm。中國專利200910065370.2公開了一種雙金屬耐磨復合管，該專利中的復合彎管是采用消失模鑄造工藝進行制造的，但其中對于聚苯乙烯泡沫塑料模樣的制造方法并未公開；另外泡沫塑料模樣在管內壁隨形貼附時，會造成兩層材料直接存在較大的縫隙。目前國內外消失模的制作方法通常分為發泡成型和加工成型兩大類。對于大量生產的成批中小模樣的制造多采用發泡成型機或發泡裝置制得，這種方法除需要在專用設備中成型外，還需要價格昂貴的金屬模具。而對于單件或小批量生產的模樣則采用與制造木模相似的方法，用機械或手工從泡沫塑料板材中加工制成，手工制造的加工效率低，精度及表面光潔度差；而傳統機械加工需要多種機床和刀具配合完成，投入較多。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙金屬復合彎管的聚苯乙烯泡沫塑料模樣的制造方法，該方法可以制作出復合層厚小于10mm的高耐磨、輕量化雙金屬復合彎管。該彎管的耐磨層和外層金屬貼合緊密，鑄造精度高，可廣泛用于礦漿、煤漿、泥砂、石灰石、固體廢料等的輸送。可以減少固體物料輸送中的材料消耗并提高管道使用壽命。

本發明是以如下技術方案實現的：一種雙金屬復合彎管的聚苯乙烯泡沫塑料模樣的制造方法，其特征在于，根據彎管的彎度半徑和耐磨層內外壁直徑設計模樣幾何形狀和尺寸；利用EPS快速成型機對泡沫塑料坯料進行加工得到彎管耐磨層的消失模模樣組件，再拼裝粘接在金屬鋼管內壁上。

所述的聚苯乙烯泡沫塑料模樣的內壁圓心較外壁圓心偏移有距離，使彎管外側耐磨合金層厚度大于內側。

所述的耐磨層消失模模樣分成左右對稱的二組子模樣、或分成對稱的四組子模樣、或分成對稱的六組子模樣分別制作，再切割成型生成裝配結構，將子模樣進行拼接成消失模模樣。

模樣組件內外壁的加工弧度增大一定角度α，利用泡沫塑料本身的塑性和模樣組件之間的相互作用，在管內拼裝時自動彎曲緊貼內壁。

子模樣接合面采用梯形面進行拼接，既保證了模樣在管內的安裝精度，又可使模樣緊貼管壁，有效保證了鑄造精度和鑄造質量。

泡沫塑料模樣結構在設計時，內壁圓心較外壁圓心向彎管內側偏移一定距離δ，通過增大外側的壁厚，適當減小內側壁厚，從而在充分節約耐磨合金用量的前提下，進一步提高彎管整體的耐磨性能。

根據彎管的內徑和耐磨層層厚要求，設計模樣的偏心度，分型線。根據所選泡沫塑料板材的塑性和韌性，設計加工弧度2π/n-α，n為分割組數，一般情況下，α選取設計弧度的3％～5％。

根據彎管的彎度半徑和以上參數，將模樣組件的設計尺寸換算為加工尺寸進行切割加工。利用泡沫塑料本身的塑性和模樣組件之間的相互作用，將模樣組件拼裝到彎管內壁中，可自動彎曲緊貼內壁。

本發明的基本技術原則是：工序簡單、快捷，可根據不同彎管尺寸和耐磨層厚度快速精確制作消失模模樣，模型在管內和外層金屬貼合緊密，整套工藝充分利用原有鑄造工藝條件，技術改造成本低，便于推廣應用。