制备复合钢管的卡盘夹持式SHS离心机设计
时间:2007-10-26 12:39:59 共有 人次浏览 共有
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| 自蔓延高温合成技术（SHS）是近年来发展十分迅速的一种新型陶瓷加工技术。在SHS离心法制备陶瓷内衬钢管的SHS实验中，SHS离心机对陶瓷复合钢管产品的性能有着重要影响，成为技术产品试验的重要环节。我们用SHS离心法制备陶瓷内衬钢管的试验中，自行设计制造的卡盘夹持式SHS离心机，试验过程效果较佳，制备出了性能良好的陶瓷内衬钢管。
1 SHS离心法试验原理及对设备的性能要求
1.1 SHS离心法试验原理
离心法在钢管制备陶瓷层是基于以下反应原理实SHS现：
Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe+836KJ
当填充于钢管内的物料被点燃后， 形成爆炸自蔓延持续反应。该放热反应产生的高温使生成物Al2O3和Fe处于熔融状态，由于Fe和Al2O3不相熔，且Fe的密度远大于Al2O3陶瓷。在离心力的作用下，两者分离，导致液相Fe和Al2O3液相依次附于钢管内壁并结晶凝固，从而在钢管内壁形成连续均匀的陶瓷和金属中间层。
1.2 SHS法对设备结构性能的要求
根据反应原理，在钢管内衬陶瓷层制备中，离心力是影响陶瓷密度、硬度的重要因素。大离心力可加速气相产物和液相产物的相分离，
加快气体的排除，提高陶瓷的密度。随着离心力的提高，陶瓷的密度和硬度也相应提高。因此要求离心机必须有较宽的调速范围，使离心力处于可控状态，且设备运转时应有较高的稳定性和减振性。其次，要求设备有可靠的测速、测温和点火装置。再次，由于SHS法反应过程中反应物料的爆炸燃烧，钢管的温度较高，并在钢管内产生高温气体，易使钢管受热膨胀，在冷却后又产生径向收缩，易发生钢管夹持脱落，甚至从高速旋转的装置中飞出，因此要求装置的安全性较高。同时，考虑产品尚处于实验室研制阶段，实验装置的制造成本要低。
2卡盘夹持式离心机的结构设计
根据SHS法制备陶瓷复合钢管对设备结构性能要求，考虑到该试验尚处于实验室试制阶段， 我们在设备结构设计时尽可能利用实验室现有设备。因此， 选用实验室报废的CW6140A的普通车床进行改装较为理想。以CW6140A普通车床为基体设计制造了卡盘夹SHS持式离心机，其结构外型示意图如图所示：
离心机机身结构卡盘夹持式离心机机身完全以CW6140A普通车床机身为基体，同时利用车床的夹持和支持装置，无需专门加工离心机的机身，经济实用。
传动系统离心法在制备陶瓷层时离心力的大小对 SHS陶瓷性能有很大影响， 而影响离心力的主要因素是离心机转速和离心半径。在钢管直径一定的条件下， 要提高离心力， 则必须提高离心机的旋转 |
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