热喷涂工艺对螺杆泵零件耐磨性处理的应用
万三
通用机械
【摘 要】 通过对单螺杆泵零件表面耐磨性处理结果的对比使用，验证热喷涂工艺处理机械零件表面提高耐磨性的可用性，拓宽了思路，节省了成本。
【关键词】 热喷涂；磨蚀
一、概述
随着科学技术的进步和社会经济的飞速发展，人们对机械设备的使用越来越注重使用品质和使用过程中的运行成本。单螺杆泵进入中国市场将近40年，而真正大规模使用在石油、化工、造纸、污水、食品等行业领域中仅仅是最近十几年的事情，随着其使用领域的拓宽和纵深发展，业内人士对于单螺杆泵的认识越来越深，在肯定单螺杆泵的特殊优势和使用性能的同时，对于它的局限性也开始慢慢有所了解。例如单螺杆泵在输送一些苛刻性介质时，它的关键部件定子和转子的使用寿命一直是同行关注的一个焦点。如研究和开发各个不同流程领域中介质的输送及其疑难杂症问题的解决。其中采用热喷涂工艺处理机械零部件表面硬度，提高零件的耐磨性，延长泵的使用寿命就是一个成功的使用典范。
二、试验方法
1．热喷涂工艺的简单介绍
在热喷涂过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过处理的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪通常由等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受过压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲击而变形，形成叠层薄片，粘附在经过处理的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。
2．试验使用的零件
单螺杆泵在使用过程中，由于某些苛刻性介质特有的磨蚀性决定了金属过流部件，比如连轴杆、转子、传动轴(或者延长轴)等使用寿命的局限性，如图l所示。虽然过去采用了一些金属表面硬化处理工艺，例如电化学反应电镀硬铬的表面处理工艺以及零件表面喷丸冷作硬化等处理工艺，零部件经过这些工艺处理的泵在输送普通介质的时候，对比效果明显，但是在输送一些特别苛刻的介质的时候，收效还是不太理想，特别是用泵在输送高岭土、二氧化钛、瓷土、钢厂污泥、水煤浆等介质时，泵的金属部件的使用寿命还是不能满足用户对设备安、稳、长、满、优的使用要求。针对这种情况决定采用热喷涂工艺处理泵的关键金属部件，并通过市场的验证和客户反馈来的信息证明这种方法是行之有效的。
3．磨损的存在以及热喷涂工艺的使用必要性
任何一对摩擦副，只要它在运动，摩擦就难免存在，设计者的目的是延长它的使用寿命而已。而摩擦是指机械运动使相互接触的表面产生的变化，只要运动存在，这种变化就不会停止，但如何使得这个变化缓慢而达到设备长寿命的使用，这才是所有设备使用者所追求的。就目前业内技术发展的先进程度来说，热喷涂工艺无疑是一种行之有效的工艺，热喷涂最常见的用途便是抗磨损。通过热喷涂涂层的作用，机械表面获得更高的硬度和耐磨性，工件的表面获得最大限度的保护，而使用寿命则大为延长。生产成本随之降低，而生产力和利润随之提高。
三、结果与讨论
1．分批试验结果
在热喷涂工艺采用上，最先试用的是在泵体填料轴封段的使用(如图2所示)，由于在输送苛刻的介质时，选用机械密封的使用和维修成本都比较高，并且一旦密封失效因此造成的停工处理时间较长，一般建议选择填料密封带简单的冲洗水装置。在设备选用填料密封的时候，如果跟填料接触的轴段的硬度和表面粗糙度达不到一定的程度，填料段经常被磨出一个深沟。所以，提高轴段的硬度是解决泵体密封保证泵良好运行的一个关键因素。8年前，辽河油田的几台输送原油的螺杆泵M125sY04S24z开始在轴封段采用热喷涂工艺处理，因为油田使用者要求维修量小，操作简单。而原油里面含有水、沙子、蜡质、硫化物等复杂的成分，当这些物质从密封处泄漏出来以后，如果冲洗水无法把它们及时带走，与之接触的金属轴段会受到破坏性磨损。但是如果对材料表面进行热喷涂工艺处理，使用寿命将更长。由于填料段的磨损属于典型的黏着磨损和磨粒磨损，所以根据具体的磨损情况以及它们的磨损机理与表现形式各有不同，选用不用的热喷涂工艺和材料，形成不同的涂层解决方案，来达到增加轴段表面耐磨性的要求。经过辽河油田近8年的使用反馈和这几台泵每年对于泵配件的需求统计证明使用效果良好。
2．连续使用效果反馈
近年来，在产品部件上对热喷涂工艺的扩大使用，奈奠泵在各个复杂介质输送领域中使用越来越多。尤其在一些复杂介质输送领域已经拥有越来越多的用户：如广东某水煤浆有限公司的水煤浆泵，大庆某油田的远距离原油外输泵，辽河某油田的高温稠油输送泵以及其他一些高岭土、钛白粉、脱硫污水的输送，厂家对奈莫泵的大范围选用都充分证明了这种工艺的市场优势和潜力所在。
3．推广
基于这个宗旨，在对于复杂的磨蚀性介质的泵的选型和设计时，如图3所示，将转子、连轴杆等过流部件全部通过热喷涂处理，从而延长了设备的使用寿命，赢得了市场份额和用户的认可。
四、结论
总之，热喷涂工艺处理机械零部件的表面从而增加零件的耐磨性是一种比较经济而可观的手段，采用先进的技术和高科技指导企业生产是企业发展壮大和赖以生存的基本。
参考文献略
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