一種雙金屬複合輸送管及其生產工藝的製作方法
2023-06-16 14:22:56 2
專利名稱：一種雙金屬複合輸送管及其生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種雙金屬複合輸送管及其生產工藝。
背景技術：
混凝土輸送機械為建築作業中較為常見的工程機械之一，比如混凝土泵車，由混凝土泵和輸送管等組成。輸送混凝土時，由混凝土泵提供適當的動力，使混凝土在適當的壓力作用下通過輸送管送至目的地。混凝土在輸送管內流動時，輸送管的內壁會受到流動混凝土的不斷衝刷磨損，當輸送的混凝土達到一定的方量時，輸送管會因磨損而失效，此時就需要更換新的輸送管，導致工程進度緩慢和施工成本的增加。為減少由於混凝土衝刷而引起的輸送管失效的影響， 應當儘量提高輸送管的耐磨性，以增加輸送管的使用壽命。請參考圖1，圖1為現有技術中混凝土複合輸送管的生產工藝流程圖。目前，市場上普遍使用的輸送管為雙層複合輸送管，以增加輸送管的耐磨性。該種雙層複合輸送管的生產流程如下首先，選取外管和內管，並對二者進行酸洗、清洗、皂化、再清洗等前期處理；其次，對外管和內管冷拔，再將外管和內管複合，形成雙層複合管； 然後，對雙層複合管再進行冷拔，以進一步提高複合性，下料後，複合管的端部焊接法蘭；最後，通過檢測、鑲套、油漆等工藝加工出成品。該種雙層複合輸送管，在一定程度上加強了輸送管內壁的耐磨性，然而，其外管和內管的複合依靠冷拔工藝實現，由於冷拔工藝的限制，外管和內管均無法採用耐磨性和強度較高的材料，因為耐磨性和強度較高的材料往往脆性較大，在冷拔的時候極易斷裂，因此，該種雙層複合輸送管內管的耐磨性仍然無法滿足使用需求，而且淬透性不足，在熱處理過程中容易出現淬火硬度不均勻。除此之外，該雙層複合管的生產工藝尚存在以下不足(1)由於經過多次冷拔，輸送管在隨後的熱處理中極易發生彎曲變形；( 冷拔後殘餘應力的釋放會造成輸送管長度尺寸變化，從而導致長度尺寸不合格；C3)材料在冷拔過程中兩頭由於夾具夾持力的影響而需要截去一部分，導致材料利用率很低，浪費嚴重；(4)生產流程繁雜，效率低下。另外，由於輸送管的端部通過法蘭連接，混凝土自泵送系統進入輸送管時，對輸送管端部的衝擊較大，輸送管的端部磨損較為嚴重。因此，現有技術中，在輸送管的端部還設置耐磨套，請參考圖2，圖2為現有技術中複合輸送管端部的結構示意圖，該圖主要示出耐磨套部分。輸送管具有外管30和內管40，外管30的端部與法蘭20連接，耐磨套10的外表面緊貼法蘭20的內表面，且耐磨套10 —端的端部覆蓋外管30以及內管40的端部，從而減小輸送管的磨損，然而，耐磨套10或內管40在使用過程中因磨損失效可能發生移動，容易造成堵管事故。因此，如何改進雙層複合輸送管的生產工藝，進一步提高其耐磨性，簡化生產工藝，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的為提供一種雙金屬複合輸送管的生產工藝，該生產工藝採用離心澆注的方式複合雙金屬複合輸送管的外管和內管，從而使內管可以採用耐磨材料製成，提高雙金屬複合輸送管的耐磨能力。本發明的另一目的是提供一種雙金屬複合輸送管。為達到本發明的第一目的，本發明提供一種雙金屬複合輸送管的生產工藝，包括以下步驟11)外管下料，並將耐磨金屬熔煉為金屬液；22)將金屬液注入所述外管中並進行離心澆注，金屬液與所述外管的內表面結合併凝固後形成內管，所述內管和所述外管形成雙金屬複合輸送管。優選地，在步驟2 之後，具有下述步驟33)對形成的雙金屬複合輸送管進行熱處理。優選地，步驟11)中，還在外管的兩端焊接法蘭。優選地，在步驟22)中，離心澆注時，金屬液還與法蘭的內表面結合併凝固。優選地，所述耐磨金屬為高鉻鑄鐵。優選地，在步驟11)中還對外管進行內表面處理。優選地，步驟22)中，金屬液與所述外管冶金結合。本發明提供的雙金屬複合輸送管由於採用了離心澆注的工藝，其內管可以選用耐磨性較好的金屬製成，由於內管為工作面，耐磨金屬的硬度高、耐磨性好，從而增強了輸送管的耐磨性，進而提高輸送管的穩定性和使用壽命，減少更換損壞輸送管的時間，提高作業效率；同時，外管採用強度、韌性較好的合金鋼管，能夠起到保護內管、提高輸送管整體強度以及耐衝擊性的作用。因此，本發明提供的雙金屬複合輸送管能夠充分發揮兩種不同材料的組織性能優勢，同時滿足了泵送設備對輸送管耐磨性與韌性的綜合要求。另外，此種生產工藝簡單，易於實現；而且，本發明提供的生產工藝未採用冷拔工序，使得在冷拔過程中產生的餘料得以減少，甚至可以做到無餘料，從而提高了材料的利用率，降低了生產成本。在進一步的技術方案中，將熔煉的金屬液澆注至外管中進行離心澆注，金屬液與外管的內表面以及法蘭的內表面結合併凝固後形成內管，內管和外管形成雙金屬複合輸送管。即金屬液不僅與外管的內表面結合，還與法蘭的內表面結合，與法蘭結合形成的該部分內管可以充當輸送管的耐磨套，從而較好地保護輸送管的端部。此外，相較於現有技術中耐磨套與內管為分體式的方案，本方案的耐磨套與內管為一體式結構，可以防止耐磨套或內管在使用過程中因磨損失效發生移動而造成的堵管事故，提高輸送管的穩定性和安全性， 且減少了輸送管的製作工序，提高了生產效率。為達到本發明的另一目的，本發明還提供一種雙金屬複合輸送管，具有外管，和通過離心澆注與所述外管內表面結合而形成的內管，所述內管的材料為耐磨金屬。優選地，所述外管的端部連接法蘭，所述內管伸出所述外管與所述法蘭的內表面
糹口口。優選地，所述內管的材料為高鉻鑄鐵。本發明提供的雙金屬複合輸送管，其內管通過離心澆注工藝與外管複合，則內管可以選用耐磨性較好的金屬製成，產生的有益效果與上述生產工藝具有的有益效果相同。
圖1為現有技術中混凝土複合輸送管的生產工藝流程圖；圖2為現有技術中複合輸送管端部的結構示意圖，該圖主要示出耐磨套部分；圖3為本發明所提供雙金屬複合輸送管生產工藝第一種具體實施方式
的流程圖；圖4為本發明所提供雙金屬複合輸送管生產工藝第二種具體實施方式
的流程圖；圖5為本發明提供雙金屬複合輸送管一種具體實施方式
的結構示意圖；圖6為圖5中A部位局部放大示意圖。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖3，圖3為本發明所提供雙金屬複合輸送管生產工藝第一種具體實施方式
的流程圖。該具體實施方式
提供的雙金屬複合輸送管的生產工藝，包括以下步驟Sll)外管下料；即根據輸送管的形狀、尺寸設計要求，將外管下料至所需要的形狀、尺寸。外管可以採用強度、韌性較好的合金鋼管。S12)將耐磨金屬熔煉為金屬液；金屬液用以離心澆注，對金屬的脆性無特定要求，因此，耐磨金屬可以是高鉻鑄鐵、高合金、高塑鋼等耐磨金屬，可以優選使用耐磨性良好的高鉻鑄鐵。該具體實施方式
中，步驟Sll)位於步驟S12)之前，實際上，外管的下料和熔鍊金屬液皆為離心澆注前的準備動作，並無順序限制。S13)將熔煉的金屬液注入外管中進行離心澆注，金屬液與外管的內表面結合併凝固後形成內管，內管和外管形成雙金屬複合輸送管。將外管置於離心機上，外管高速旋轉，注入的金屬液在離心力作用下，與外管的內表面結合，形成內管。達到一定溫度時(比如澆注的環境為1400°C以上)，外管和內管界面間的原子相互擴散而結合，形成冶金結合，使複合輸送管具有良好的工藝性能。當然，外管和內管之間的結合也可以是機械結合，此時，在步驟Sll)中，下料外管時，需要於外管的內表面開槽或加工出螺紋等結構，以便於離心澆注形成的內管外表面與開設的槽以及螺紋相嵌套，從而與外管的內表面形成機械結合，相較於冶金結合的方式，機械結合無需高溫澆注環境，但需對外管進形內表面處理，而且形成的輸送管的複合性能次於冶金結合的方式。由於採用了離心澆注的工藝，本發明提供的雙金屬複合輸送管的內管可以選用耐磨性較好的金屬製成，由於內管為工作面，耐磨金屬的硬度高、耐磨性好，從而增強了輸送管的耐磨性，進而提高輸送管的穩定性和使用壽命，減少更換損壞輸送管的時間，提高作業效率；同時，外管採用強度、韌性較好的合金鋼管，能夠起到保護內管、提高輸送管整體強度以及耐衝擊性的作用。因此，本發明提供的雙金屬複合輸送管能夠充分發揮兩種不同材料的組織性能優勢，同時滿足了泵送設備對輸送管耐磨性與韌性的綜合要求。另外，此種生產工藝簡單，易於實現；而且，本發明提供的生產工藝未採用冷拔工序，使得在冷拔過程中產生的餘料得以減少，甚至可以做到無餘料，從而提高了材料的利用率，降低了生產成本。
請參考圖4，圖4為本發明所提供雙金屬複合輸送管生產工藝第二種具體實施方式
的流程圖。該具體實施方式
提供的雙金屬複合輸送管的生產工藝，包括以下步驟S21)外管下料；S22)在外管的兩端焊接法蘭；在離心澆注形成內管之前，即將外管的兩端焊接法蘭。由於離心澆注形成的內管管壁較薄(可以控制在5mm 6mm)，複合輸送管形成之後再焊接法蘭，焊接工藝可能影響內管的性能。因此，提前於外管兩端焊接法蘭，可以防止焊接對內管造成的變形影響，保持複合輸送管的結構穩定。S23)對外管進行內表面處理；對外管進行內表面處理，即對外管進行去除材料表面的鏽漬、油汙等汙物的工藝， 添加該步驟有利於清潔外管的內表面，則離心澆注時，可以提高金屬液與外管內表面的結合程度，從而加強外管和內管的複合性能。S24)將耐磨金屬熔煉為金屬液；S25)將熔煉的金屬液注入外管中進行離心澆注，金屬液與外管的內表面以及法蘭的內表面結合併凝固後形成內管，內管和外管形成雙金屬複合輸送管。即相較於第一種具體實施方式
，該實施方式中的法蘭隨外管高速旋轉，金屬液不僅與外管的內表面結合，還與法蘭的內表面結合，形成內管的一部分，最終輸送管成品的內管長度長於外管長度。該方案中，耐磨套作為內管的一部分，覆蓋外管的端部，由於耐磨套由耐磨金屬製成，具有較好的耐磨性，則與法蘭結合的該部分內管可以充當輸送管的耐磨套，可以較好地保護輸送管的端部。此外，相較於現有技術中耐磨套與內管為分體式的方案，本方案的耐磨套與內管為一體式結構，可以防止耐磨套或內管在使用過程中因磨損失效發生移動而造成的堵管事故，提高輸送管的穩定性和安全性，且減少了輸送管的製作工序，提高了生產效率。S26)對雙金屬複合輸送管進行熱處理。即對形成的複合輸送管進行加熱、保溫和冷卻，以提升其性能。而且相對於現有技術，離心澆注形成的成品輸送管的內管和外管的殘餘應力較低(冷拔導致外管和內管變形，使得二者的殘餘應力較高)，在熱處理過程中，由於尺寸超差或彎曲變形而產生的不合格品較少，具有較高的產品合格率。請參考圖5和圖6，圖5為本發明提供雙金屬複合輸送管一種具體實施方式
的結構示意圖；圖6為圖5中A部位局部放大示意圖。除了上述雙金屬複合輸送管的生產工藝，本發明還提供一種雙金屬複合輸送管 20，具有外管201，和與該外管201內表面離心澆注而形成的內管202，且內管202的材料為耐磨金屬。該雙金屬複合輸送管20的外管201和內管202由離心澆注工藝複合形成，其具體的有益效果已在上述工藝部分描述，在此不贅述，可以參照理解。進一步地，外管201的端部連接法蘭30，且內管202伸出外管201，如圖6所示， 內管202具有伸出外管201的端套2021，即內管202的長度長於外管201，伸出的內管202 的端套2021與法蘭30的內表面結合，可以是冶金結合或機械結合。即離心澆注時，耐磨金屬液還與法蘭30的內表面結合，結合後形成內管202的端套2021，端套2021覆蓋外管201的端部，由於內管202由耐磨金屬液澆注而成，則內管201除了作為直接運輸混凝土的管體外，端套2021還可以起到耐磨套的作用，可以減少加工耐磨套的工序，提高生產效率；同時，由於內管202的端套2021直接充當耐磨套，即耐磨套屬於內管202的一部分，為一體式結構，從而能夠避免長期使用過程中，耐磨套或內管在使用過程中因磨損失效發生移動而造成的堵管事故。當然，在熱處理工序之後，還可以進行油漆處理，保護複合輸送管20的外表面，形成成品。以上對本發明所提供的一種雙金屬複合輸送管及其生產工藝進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，包括以下步驟 11)外管下料，並將耐磨金屬熔煉為金屬液；22)將金屬液注入所述外管中進行離心澆注，金屬液與所述外管的內表面結合併凝固後形成內管，所述內管和所述外管形成雙金屬複合輸送管。
2.根據權利要求1所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，在步驟22)之後，具有下述步驟33)對形成的雙金屬複合輸送管進行熱處理。
3.根據權利要求1或2所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，步驟11) 中，還在外管的兩端連接法蘭。
4.根據權利要求3所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，在步驟22)中， 離心澆注時，金屬液還與法蘭的內表面結合併凝固。
5.根據權利要求4所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，所述耐磨金屬為高鉻鑄鐵。
6.根據權利要求5所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，在步驟11)中還對外管進行內表面處理。
7.根據權利要求6所述的雙金屬複合輸送管的生產工藝，其特徵在於，步驟22)中，金屬液與所述外管冶金結合。
8.—種雙金屬複合輸送管，其特徵在於，具有外管，和通過離心澆注與所述外管內表面結合而形成的內管；所述內管的材料為耐磨金屬。
9.根據權利要求8所述的雙金屬複合輸送管，其特徵在於，所述外管的端部連接法蘭， 所述內管伸出所述外管與所述法蘭的內表面結合。
10.根據權利要求9所述的雙金屬複合輸送管，其特徵在於，所述內管的材料為高鉻鑄鐵。
全文摘要
本發明公開一種雙金屬複合輸送管的生產工藝，包括以下步驟11)外管下料，並將耐磨金屬熔煉為金屬液；22)將金屬液注入所述外管中並進行離心澆注，金屬液與所述外管的內表面結合併凝固後形成內管，所述內管和所述外管形成雙金屬複合輸送管。由於採用了離心澆注的工藝，輸送管的內管可以選用耐磨性較好的金屬製成，從而增強輸送管的耐磨性，提高輸送管的穩定性和使用壽命。另外，此種生產工藝簡單，易於實現；而且，相較於現有技術，離心澆注工藝使生產時的餘料得以減少，甚至可以做到無餘料，從而提高了材料的利用率，降低了生產成本。
文檔編號B22D13/02GK102343430SQ201110282090
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者喬翔, 張志高, 秦建軍 申請人:三一重工股份有限公司