一般制作喷砂喷嘴的材料包括:钢、铸铁、硬质合金和陶瓷等材料。目前大多数工厂采用钢制喷砂喷嘴,少数采用陶瓷制喷砂喷嘴,但这两种喷砂喷嘴使用寿命一般较短,很不理想。钢制喷砂喷嘴在高速流砂的作用下,内孔逐渐磨损变大或成喇叭口而不能继续使用。硬质合金喷砂喷嘴,又称钨钢喷砂咀。硬质合金喷砂喷嘴具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温和膨胀系数小等一系列优良特性,同时,其耐磨性能好,使用寿命长,与钢制喷砂喷嘴相比,可提高20~25倍。
喷砂是以压缩空气或磨液泵为动力,通过喷枪将磨料高速喷射到零件表面达到清理和光饰的目的。目前,喷砂工艺广泛应用于机械、石油、化工、汽车、船舶、航空航天、冶金、玻璃、煤炭等行业。喷砂喷嘴是喷砂设备中的主要耐磨元件,可与各种干式或湿式喷砂机配套使用,是表面强化、表面清洗、表面喷涂、表面改性及喷射切割等机械设备上的关键部件之一。硬质合金喷砂喷嘴具有较高的强度和韧性、导热性好,硬质合金的硬度高于金属材料,硬质合金喷砂喷嘴的冲蚀率比金属材料小,其抗冲蚀性能高于金属喷砂喷嘴,是喷砂喷嘴的理想选择材料。
硬质合金喷砂喷嘴的失效形式
冲蚀磨损是硬质合金喷砂喷嘴的主要失效形式,它是指固体表面同含有固体粒子的流体接触作相对运动时,其表面材料所发生的损耗,携带固体粒子的流体可以是高速气流,也可以是液流,前者产生喷砂型冲蚀,后者则称为泥浆型冲蚀。硬质合金喷砂喷嘴磨损属于低冲蚀角(≤15°)的冲蚀磨损。影响冲蚀磨损行为的因素很多,如环境参数(如冲角、冲蚀速度、冲蚀时间和温度等)、磨料性能(如硬度、粒度和形状等)、靶材性能(如硬度、断裂韧性和显微组织结构等。
硬质合金喷砂喷嘴的结构分类
1. 直孔硬质合金喷砂喷嘴。其内部结构只有收缩段和平直段,结构简单,容易制作。这种形式喷嘴无法克服进口端存在的涡流现象,压力损失大,磨料出口速度在0.7MPa压力条件下不足100m/s。一般用于小型的喷砂设备。
2. 文丘里硬质合金喷砂喷嘴。文丘里喷嘴的结构上分为收缩段、平直段和扩散段三部分,制作困难。工作效率比直孔喷嘴提高15%—40%,磨料消耗降低20%。
3. 双文氏硬质合金喷砂喷嘴。由前后两个喷嘴构成,双文氏喷嘴喷砂面积比标准文氏喷嘴的喷砂面积大35%,喷砂介质的出口速度约有降低。这种喷嘴通常用于大面积中等强度的表面处理。
4. 角度硬质合金喷砂喷嘴。使磨料流的运动方向发生改变,可以用来清理桥梁、铁塔等钢结构的桁架、管道的内表面,使得这些难以清理的部位可以受到磨料的直接打击,达到清理的目的。
硬质合金喷砂喷嘴的应用
硬质合金喷砂喷嘴主要用于石油钻井,飞机,船舶,汽车,桥梁,建筑工程,铁路等领域涂装工程及表面处理。喷砂可分为干喷砂和湿喷砂两类,目前应用仍以干喷砂为主。其砂粒为石英砂、金刚砂和河砂,其中以石英砂应用最为普遍。硬质合金喷砂喷嘴属于除锈、去污产品,主要用于船舶、桥梁、化工、集装箱、水利、机械、管道等大型设备及零部件表面喷砂、除锈、去污处理。硬质合金喷砂喷嘴具有高强度、高硬度、高耐磨性的特点,硬质合金喷砂喷嘴硬度(HRA)为89-93,γ密度为14.4-15g/cm3,抗弯强度不低于1500Mpa。硬质合金是使用最广泛的喷嘴材料。它的耐磨性明显地比氧化铝陶瓷好,使用寿命可达到数百小时,被大量地用于各种结构喷砂喷嘴。
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