喷射式浆体冲蚀磨损试验机的研制及其性能考核

　　0引言

　　冲刷腐蚀磨损是金属表面与腐蚀流体间由于相对运动而引起的金属材料去除现象,材料受到冲刷腐蚀和磨损的交互作用.浆体冲蚀磨损现象普遍存在于矿山、冶金、水利等行业中[1, 2].目前人们对浆体冲蚀磨损规律的认识不够透彻,要对浆体冲蚀磨损进行深入的研究,必须研制能较好模拟实际工况条件的试验装置,而目前国内外尚没有一种十分理想的浆体冲蚀磨损试验装置.在比较现有冲蚀磨损试验机优缺点以及考虑制造成本的基础上,设计并制造了一台可实现冲蚀磨损条件的浆体冲蚀磨损试验装置.

　　1结构原理

　　本冲蚀磨损机主要由供浆部分、试样冲蚀部分组成,结构原理示意图如图1所示,其工作原理为:渣浆泵将搅拌均匀的浆料从浆料桶中抽出,通过管道输送至喷嘴处,浆料从喷嘴喷射至试样表面上,从而对试样造成冲蚀磨损,浆料由管道回流至浆料桶循环使用.

　　1.1冲蚀速度的调节及测定:

　　通过调节水阀以及改变喷嘴大小来调节控制浆料的冲蚀速度;冲蚀速度是通过测定单位时间内通过管道的浆料流量,并除以喷嘴的横截面积计算而得到的.本论文的冲蚀磨损试验采用直径6mm的喷嘴,喷嘴离转动轴轴线的距离为60mm,其冲蚀速度在0~24.8m/s之间连续可调.

　　1.2冲蚀角度的调节及测定:

　　试样通过夹具装夹在固定板上,调节转动轴,以使试样能以一定角度与浆料束进行冲蚀,并通过测角仪读出角度,本冲蚀磨损机的冲蚀角约在10~90°之间连续可调.试样室的示意图如图2所示.

　　2性能考核

　　性能考核主要是针对该冲蚀磨损试验机的供浆流量和供浆浓度的稳定性,以及冲蚀磨损数据的重现性进行考核.

　　2.1供浆流量和供浆浓度的稳定性

　　配制石英砂质量分数为10%的浆料,开动搅拌电机及渣浆泵电机,从试样室下面的管道通过管道用容器接收流出浆料,每次接收时间为5 s,然后测量浆料量以及其中的含砂量,每隔2min测量一次.结果如图3,可见浆料的流量及浓度随时间基本呈水平线变化,因此供浆稳定性较好,而且从管道接收的浆料浓度重量分数接近10%,说明搅拌叶片对浆料搅拌得较为均匀.两个水压表可以间接反映实验过程中渣浆泵供浆的稳定性.

　　2.2冲蚀磨损试验数据的重现性

　　重现性试验是在相同的试验条件下对同种试样重复进行多次磨损试验,考察试验机试验结果的重现性,并取同种试样的全部试验结果的平均值作为标准结果,与各组数据相比较,取其最大误差值作为该试验机的试验精度.冲蚀磨损试验采用目前广泛应用于过流部件的Cr15MO3高铬铸铁,试样切割成尺寸为60mm×30mm×5mm的形状.在试验前高铬铸铁冲蚀磨损面需经砂轮打磨平整,试验前后都需要用丙酮将试样清洗干净并烘干.用六个试样分别进行冲蚀角度为45°、冲蚀速度为24.8m/s、冲蚀时间为1 h的冲蚀磨损.试验介质选用液固两相混合浆料,配制质量分数为10%的浆料,其中石英砂的粒度为40~70(目),硬度为HV 1 100.每冲蚀完一个试样重新配制更换浆料,保证试样在相同的试验条件下进行实验.试验前后用感量为1/10 000克的分析天平对试样称重,得出磨损失重.进行三次重复试验,取三次试验平均值作为最后数据.冲蚀磨损试验结果以试样质量磨损率来表示,试验结果如表1所示: