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離心渣漿泵的磨損分析與選材

　　1 渣漿的磨蝕性

　　流經(jīng)泵的磨粒的動(dòng)能與磨粒的速度的平方成正比。常常引用的一種簡(jiǎn)單的表示式是磨損cc(即正比于)磨粒的速度。例如，磨損CCym或日詈式中m-變化范圍是2.2—3渣漿中的磨粒同時(shí)以三種方式磨蝕泵的金屬表面：

　　(1)與金屬表面恰好成直角;

　　(2)與金屬表面成斜角;

　　(3)與金屬表面相平行。

　　當(dāng)垂直沖擊的磨粒的動(dòng)能足夠高時(shí)，材料表層就會(huì)超過(guò)材料的彈性好而開(kāi)始塑性變形，形成一個(gè)塑性變形的表面層。這一表層相對(duì)地說(shuō)變得硬而脆，導(dǎo)致碎裂而脫落。當(dāng)磨粒斜向沖擊表面而動(dòng)能又足夠高時(shí)，如果超過(guò)金屬的抗剪強(qiáng)度，則磨粒將穿透進(jìn)表面，并切斷一部分材料。

　　當(dāng)磨粒以高速平行于金屬表面作自由運(yùn)動(dòng)，引起沖擊的動(dòng)能很低時(shí)，沖擊應(yīng)力是由速度產(chǎn)生的，因而碎裂很少發(fā)生。如果磨粒尖銳而又堅(jiān)硬，則材料將被劃傷而遭到明顯的磨損。當(dāng)與很堅(jiān)硬的材料相摩擦的是軟性磨粒時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)較少量的磨損。磨粒的沖擊角度對(duì)磨損有明顯的影響。橡膠和金屬材料的表現(xiàn)正好相反。對(duì)軟延性材料來(lái)說(shuō)，較大磨損發(fā)生在磨粒的撞擊角度較小，即200時(shí)，并且斜向的沖擊是引起磨損的主因。而對(duì)硬脆材料來(lái)說(shuō)，較大磨損發(fā)生在磨粒的撞擊角度較大時(shí)，并且垂直的沖擊是引起磨損的主要因素。

　　這是一個(gè)重要的問(wèn)題，因?yàn)殡x心泵的使用工況常常是需要調(diào)節(jié)變動(dòng)的，因而混合液的流動(dòng)方向(隨流量而變化)不大可能與葉輪和泵殼壁的設(shè)計(jì)角度嚴(yán)格一致。當(dāng)一種物體能把另一種物體劃傷時(shí)，這兩種物體的硬度必然存在差距。帶角的磨粒產(chǎn)生的磨損約為圓磨粒的2倍(在磨粒硬度相同時(shí))。當(dāng)磨粒的濃度(指重量濃度)接近10%時(shí)，磨損與濃度幾乎成正比;此后磨損率即減低，這是由于其它磨粒的干擾，造成撞擊次數(shù)減少而引起的。

　　磨損率隨著磨粒粒徑(尺寸)的增加而增加，或者說(shuō)磨粒愈細(xì)，則磨蝕性愈小。有些磨粒如煤則與此相反，因?yàn)榍度氲捷^細(xì)磨粒中去的較硬的磨粒，例如二硫化鐵和(或)二氧化硅，變得暴露在外，因而磨損增加。

　　造成鑿削性磨蝕的磨粒所引起的磨損率比造成研磨性磨損或沖蝕性磨損的磨粒所引起的磨損率要高(除了在磨粒速度較高時(shí)以外)。上述談的主要是渣漿相對(duì)于金屬表面的磨蝕性。對(duì)非金屬材料來(lái)說(shuō)，磨蝕現(xiàn)象大不相同。橡膠在磨蝕性作業(yè)中是較常采用的非金屬材料。如果磨粒粒徑小(小于1/3英寸)，則磨粒將彈跳開(kāi)去而對(duì)橡膠不會(huì)有什么損傷。但橡膠的抗撕裂特性很差，因而帶有尖角的磨粒會(huì)造成它嚴(yán)重?fù)p傷。正確使用的話，橡膠的耐沖蝕性磨蝕壽命將為金屬的10倍以上。

　　2 渣漿泵的選材

　　在選擇渣漿泵用材時(shí)，對(duì)泵的設(shè)計(jì)人員和使用用戶來(lái)說(shuō)，分析和判斷清楚此種渣漿是屬于何種類型的磨損是十分重要的。

　　2.1 金屬材料

　　韌性材料可用于抵抗鑿削性磨蝕。泵可采用奧氏體錳鑄鋼來(lái)防止鑿削性磨蝕。這種鋼韌度高，受沖擊時(shí)會(huì)加工硬化。此種鋼鑄件中的殘余應(yīng)力不高，并能進(jìn)行焊接。這種鋼用于挖泥泵和重型砂礫泵。各種硬而韌的材料可用于抵抗研磨性磨蝕。根據(jù)沖擊的大小而要求采用具有高抗剪強(qiáng)度和高抗壓強(qiáng)度的材料，這時(shí)，為了增加材料的硬度可以犧牲韌度�？梢圆捎�“硬鎳”白口鐵(Ni-hard，含4t70Ni，20/0Cr)、高鉻鑄鐵(12~28%Cr)。亦可采用碳化鎢復(fù)合物和馬氏體白口鐵如15/3合金(150/0Cr.3%Mo)，“硬鎳”和馬氏體白口鐵15/3的硬度范圍是布氏硬度550~700HB，能抵抗低強(qiáng)度的沖擊，可用于砂泵、砂礫泵和渣漿泵。28%鉻鐵也是一種理想的材料，它的耐腐蝕性較好，但更脆，所以抗沖擊性差得多。

　　3.2 非金屬材料

　　橡膠廣泛用作抗磨損材料，橡膠具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)——當(dāng)它受沖擊而硬化發(fā)生彈性變形時(shí)，這時(shí)它最適合于抵抗沖蝕性磨損，如果天然橡膠與所抽送的固液7昆合物的液相相適配，則天然橡膠比任何其它金屬或彈性體材料都要耐用得多。肖氏硬度35。40的較軟天然橡膠效果最佳，它若硫化和與泵壁面粘接工藝良好，最適合泵送無(wú)棱角的細(xì)顆粒渣漿。天

　　然橡膠和甲苯乙烯橡膠好于二烯苯乙烯橡膠。但要注意，對(duì)以橡膠作襯里的泵存在一個(gè)最大速度極限，超過(guò)此一臨界速度限，磨粒就要切割橡膠。橡膠的硬度低則壽命長(zhǎng)。還要注意，天然橡膠經(jīng)不起油類的侵蝕，特別是燃油和焦油砂的侵蝕。聚乙烯合成橡膠特別適于制作靜態(tài)零件如泵殼，其壽命高于天然橡膠。異戊二烯橡膠也較耐磨。另一些用作泵內(nèi)襯的彈性體材料是腈、海普隆(氯磺化聚乙烯合成橡膠，Hypalon)以及聚氨酯材料。陶瓷材料極為耐磨，但由于陶瓷較脆和對(duì)熱沖擊破壞極為敏感，所以其應(yīng)用受到了限制。

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