泥浆压力泵以及泥浆压力缸的制造方法 【技术领域】
本发明涉及泥浆压力泵以及泥浆压力缸的制造方法。更具体的是,所涉及的泥浆压力泵设有:泥浆压力缸、在该泥浆压力缸内能够往复运动的活塞、将该活塞在前述泥浆压力缸内往复驱动的驱动装置,而且,在前述压力缸形成可吸入泥浆的吸入部、以及可排出泥浆的排出部,设置构成的这些吸入部以及排出部可切换自如。
技术背景
前述泥浆压力泵,利用活塞在泥浆压力缸内的往复运动,通过吸入·排出而能把例如由混凝土或砂浆等构成的泥浆进行压力输送。
因此,泥浆压力缸的内周面侧会与混凝土等和活塞直接接触,所谓的磨擦磨损非常剧烈,要求有相当高的耐磨损性。
因此,以往作为所使用的泥浆压力缸,在碳钢的内面侧淬火来提高硬度,在其内面侧实施Cr镀制(镀铬)。
但是,这种以往泥浆压力缸所存在的问题是:即使提高了碳钢地硬度,但对于磨擦磨损也基本没有效果。例如,即使实施大约0.3mm的非常厚的Cr镀制,但在由于磨擦而引起的划伤等的场合,也只是在短时期内能得到耐磨损性的效果。
本发明是鉴于上述实际情况的发明,其目的在于:提高泥浆压力缸的耐磨损性,能够更长期地使用。
发明的公开
权利要求1所述的发明是一种泥浆压力泵,其特征在于:泥浆压力泵设有:泥浆压力输送用的泥浆压力缸、在该泥浆压力缸内能够往复运动的活塞、将该活塞在前述泥浆压力缸内往复驱动的驱动装置;
而且,在前述泥浆压力缸形成可吸入泥浆的吸入部、以及可排出泥浆的排出部,设置的该吸入部以及排出部可切换自如;
缸主体在内周面侧具有由高铬铸铁构成的第1层,在该第1层的外侧具有由碳钢构成的第2层。
根据本特征构成,因为在缸主体具备第1层和第2层,所以,能够长期地保持下述的功能,即:由驱动装置使活塞在缸主体内往复运动,任意地切换吸入部和排出部,从吸入部将泥浆吸入缸主体,然后,把该吸入的泥浆从排出部压力输送到缸主体外。
即:因为缸主体在其内周面具备由高铬铸铁构成的第1层,所以能够期望由于高铬铸铁具有的高硬度的铬碳化物(铬·铁碳化物)所起到的能耐磨擦磨损的高耐磨损性。而且,因为在该第1层的外侧具备由碳钢构成的第2层,所以,由碳钢的韧性而弥补了由高铬铸铁构成的第1层的缺点,能够使缸主体充分承受高压压力输送。另外,因为第2层加工容易,所以也是有利的。
因此,提高了缸主体的耐磨损性,缸主体相比以往能够更长时间使用。所以,没有必要频繁地进行缸主体的更换等维修,能够提高作业性和经济性。
权利要求2所述的发明的特征构成除了上述权利要求1所述的特征构成,还在于:前述第1层和前述第2层是金属学地相接合。
因为第1层和第2层是金属学地(冶金的)相接合,所以,能够更可靠地得到由于具有前述的高耐磨损性的第1层和补充该第1层的第2层所起到的效果。
另外,因为第1层和第2层这样金属学地相接合,所以第1层与第2层的结合更牢固。因此,例如,只要第1层还存在厚度时,该第1层就不会从第2层剥落,直到第1层的厚度完全消失前,都能得到由于第1层所起到的高耐磨损性,是很经济的。
权利要求3所述的发明的特征构成除了上述权利要求1或2所述的特征构成,还在于:前述第1层的硬度是500HB以上。若第一层的硬度在500HB的上,能够可靠得到适度的耐摩损性,是很理想的。
权利要求4所述的发明的特征构成除了上述权利要求1~3任一项所述的特征构成,还在于:前述第1层的内周面的表面粗糙度是20S以下。
若第1层的内周面的表面粗糙度是20S以下,则因为第1层的内周面适度平滑,所以在其内周侧能够使活塞更平滑地往复滑动,是很理想的。
权利要求5所述的发明的特征方法是权利要求3所述的泥浆压力缸的制造方法,其特征在于:进行设有具备前述第1层和第2层的缸主体的主体形成工序;
将该缸主体在900℃~925℃实施加热处理后,实施空冷处理,进行使前述第1层的硬度为500HB以上的调整工序;
在该调整工序之后,至少要在前述第1层的内周面实施精加工。
对于具备在主体形成工序中所设置的第1层和第2层的缸主体,在调整工序中,在900℃~925℃实施加热处理之后,实施空冷处理,使前述第1层的硬度为500HB以上,这样就能够可靠地制造可得到具有高耐磨损性的第1层和补充该第1层的第2层所起到效果的缸主体。
而且,在该调整工序之后,至少要在前述第1层的内周面实施精加工,由此就可以制造使活塞在其内周侧能够平滑地往复滑动的压力缸。
权利要求6所述的发明的特征方法除了上述权利要求5所述的特征方法,还在于:在前述调整工序中,在900℃~925℃实施1小时以上加热处理。
通过在前述调整工序中,在900℃~925℃实施加热处理1小时以上,就可以得到可靠稳定地具有适宜的硬度、而且能够在第1层的内面侧实施精加工的缸主体。
权利要求7所述的发明的特征方法除了上述权利要求5或6所述的特征方法,还在于:在前述主体形成工序中,是利用离心铸造法来形成前述缸主体。
若利用离心铸造法,则能够有效地制造将第1层与第2层金属学地相接合的缸主体。
权利要求8所述的发明的特征方法除了上述权利要求5或6所述的特征方法,还在于:在前述主体形成工序中,利用离心铸造法形成前述第2层之后,由堆焊来形成前述第1层。
[作用效果]
对于难以铸造的材料,可以通过堆焊而形成前述第1层。
权利要求9所述的发明的特征方法除了上述权利要求5或6所述的特征方法,还在于:在前述主体形成工序中,是利用HIP法来形成前述缸主体。
若利用HIP法,可以制造将第1层和第2层更均匀地金属学相接合的缸主体。
附图的简单说明
图1是表示本发明所涉及的泥浆压力泵的一实施形式的立体图。
图2是说明图1所例示的泥浆压力泵的动作状态的断面图。
图3是表示泥浆压力缸的一实施形式的断面图。
符号说明:
A: 泥浆压力泵
11(11a、11b):泥浆压力缸
12: 第1层
13: 第2层
14: 吸入部
14: 排出部
17: 活塞
18: 驱动装置
20: 吸入排出切换部
实施发明的具体形式
以下,参照附图说明本发明的实施形式。
图1~3表示本发明所涉及的泥浆压力泵A的一实施形式。
如图1的立体图所示,前述压力缸A,作为一例,设有:泵主体10、和泵主体10相连接的吸入排出切换部20,构成如下。
如图所示,前述泵主体10并排设置有各轴心方向平行的2个泥浆压力缸11(11a、11b),如后所述,设置是使得在一个压力缸11a(11b)进行泥浆的排出,而在另一个压力缸11b(11a)进行泥浆的吸入。
该泥浆压力缸11,如图3的放大断面图详细所示,作为一例是形成2层管构造,内层(相当于第1层)12是由高铬铸铁构成的例如3mm厚的层,外层(相当于第2层)13是由碳钢构成的例如8mm厚的层。
该内层12,从具有适度耐磨损性的观点出发,硬度最好是500HB以上,若硬度为530~690HB,则更为理想。另外,内层12的内表面的表面粗糙度,从后述的活塞17的平滑的往复滑动的观点出发,最好是20S以下,而6~15S更为理想。
此外,在本实施形式中,前述内层12以及前述外层13是金属学地(冶金地)相接合,分别由如下的成分构成。形成内层12的高铬铸铁的成分为:C:2.5~3.2重量%,Cr:23~30重量%。另外,形成外层13的碳钢是根据JIS标准的碳钢铸钢件的SC450,其成分为:C:0.4以下,P:0.4以下,S:0.04以下。
而且,在泥浆压力缸11的端部的各外周侧,通过焊接等来安装作为连接部件的钢制法兰(凸缘)15。
这样所形成的各泥浆压力缸11的一端侧(以下称为后端侧),通过法兰15而与支撑板16连接。在该支撑板16设有为了使活塞17在各泥浆压力缸11内往复滑动而驱动的油压缸装置(驱动装置的一例)18,从而构成了前述泵主体10。
而且,在泥浆压力缸11的另一端侧(以下称为前端侧),形成了成为可吸入泥浆的吸入部以及可排出泥浆的排出部的开口14,而且,前述开口14是与前述吸入排出切换部20连接。
如图1、2所示,该吸入排出切换部20具有与料斗21以及导出管22相连接的大致矩形的连接用板23。而且,在前述连接用板23设有大致矩形的滑动用板24,前述连接用板23与前述滑动用板24的板面之间相对,而且可以滑移地安装。
在前述连接用板23并排设有贯通其厚度方向的3个贯通口。在3个贯通口中,前述导出管22与中间的贯通口连接,可存贮泥浆的料斗21通过吸入管26而与两端的2个贯通口连接。
另外,在前述滑动用板24设有2个贯通孔,如后所述,形成的该2个贯通孔通过滑动而能与前述连接用板23的贯通口连通。在该滑动用板24的另一个板面侧,通过法兰15等来安装各泥浆压力缸11,且使其与该2个贯通口连通。将前述泥浆压力缸11保持其轴向与滑动用板24的板面相垂直的状态来进行安装。
安装在该滑动用板24的泥浆压力缸11(泵主体10),由在滑动用板24的两侧所具备的滑动驱动用的缸装置28a、28b来使滑动用板24相对于连接用板23滑动驱动,由此如下来切换位置,这样就将各泥浆压力缸11在吸入泥浆的状态和排出泥浆的状态来切换操作。
即,当由一侧的缸装置28a来使泵主体10滑移而切换到第1位置时,一个压力缸11a通过开口14而与导出管22连通,成为可排出泥浆的状态。此时,另一个压力缸11b通过开口14而与吸入管26连通,成为能够吸入料斗21内的泥浆的状态。(参照图2(a))。然后,当由另一侧的缸装置28b来使泵主体10滑移而切换到第2位置时,一个压力缸11a通过开口14而与吸入管26连通,成为能够吸入料斗21内的泥浆的状态。此时,另一个压力缸11b通过开口14而与导出管22连通,成为可排出泥浆的状态。(参照图2(b))。
通过这样的第1位置与第2位置的位置切换,以各压力缸11a、11b的开口14自如地在可吸入泥浆的吸入部、可排出泥浆的排出部切换的方式构成。
在如上述构成的泥浆压力泵A中,通过由油压缸装置18所致的活塞17的滑动,在一个压力缸11a(11b)是吸入料斗21内的泥浆,而另外在另一个压力缸11b(11a)是从开口14将泥浆排出到导出管22,使得能够以大约80kg/cm2大小的压力来高压输送泥浆。
其次,对以上说明的泥浆压力泵A的泥浆压力缸11的制造方法的一例予以说明。
1)首先,如下来进行主体形成工序,形成构成泥浆压力缸11的缸主体。
在本实施形式中,作为一例是利用离心铸造法来制造的。使用离心铸造法时,首先,在高速旋转的圆筒形金属模具中注入具有上述成分的碳钢的金属熔液,由于离心力作用使金属熔液一边向金属模具内面伸展·压接,一边凝固而形成外层13,而在该内面侧注入具有前述成分的高铬铸铁的金属熔液,同样也使其一边向外层13的内面伸展压接,一边凝固而形成内层12。这样,就将内层12和外层13金属学地(冶金地)相接合。
2)其次,对在上述1)所形成的缸主体进行调整工序。
在该调整工序中,将缸主体加热到达900℃之后,从内层12的硬度调整的观点出发,最好是在900℃~925℃的温度区间保持1小时以上,而更理想的是保持5~10小时,之后实施空冷处理。这样,就能够使缸主体更可靠地得到由于具有高耐磨损性的内层12与补充该内层的外层13所起到的效果。这样,用一次加热·空冷处理就可以得到具有所期望特性的缸主体,是很有利的。
此外,由于此时在上述900℃~925℃的温度区间所保持的时间,会使内层12的硬度理想地为500HB以上,而更理想的为530~690HB。
3)然后,调整工序后,进行如下的机械处理工序。
在该机械处理工序中,至少在内层12还处于软的状态时,在其内周面实施研磨精加工等精加工之后再使其硬化,使其厚度形成例如3mm。此外,内层12内周面的表面粗糙度最好是加工为20S以下,更理想的是加工为6~15S。
这样,就使活塞17能在泥浆压力缸11内平滑地往复滑动,可以减少该活塞17在泥浆压力缸11内面滑动的滑动部(橡胶制活塞密封材料)的磨损,是很有利的。
另外,在本实施形式中,对外层13也实施机械精加工,使其厚度成为8mm,如前所述,在外周侧安装法兰15等,形成泥浆压力缸11。
[其它实施形式]
以下说明其它的实施形式。
(1)在刚才的实施形式中,虽然例举的是具有2个泥浆压力缸11的泥浆压力泵,但泥浆压力泵也可以具备1个泥浆压力缸11,也可以具备3个以上。
此外,设置在泥浆压力缸11的可吸入泥浆的吸入部以及可排出泥浆的排出部,不限于刚才实施形式中所例举的形式,吸入部和排出部也可以分别设置,只要设置的这些吸入部以及排出部能任意地自如切换,在泥浆压力缸11可进行泥浆的吸入和排出,则任何形式都可以。
(2)将第1层(内层)12和第2层(外层)13金属学地相接合的泥浆压力缸11,不限于刚才实施形式所例举的离心铸造法,例如,也可以使用HIP法(热各向等压力加压法),把碳钢以及高铬铸铁的金属材料放入规定形状的容器内,一边施加利用高压气体的各向等压力,一边加热熔融成形,此外,也可以利用其它各种金属学的(冶金的)接合法来形成。
此外,泥浆压力缸11不限于把第1层12和第2层13这样金属学地相接合的部件,也可以是利用烧嵌配合等来机械地相接合的部件。
(3)而且,泥浆压力缸11不限于刚才实施形式中所例举的2层管构造的形式,可以是在内周面侧具备由高铬铸铁构成的第1层12、在该第1层的外侧具备由碳钢构成的第2层12的形式,也可以是3层以上构造的形式。
此外,所谓“高铬铸铁”,在本说明书中,是指在硬质的马氏体基体上,具有分散析出铬碳化物(铬·铁碳化物)的白口生铁组织的材料,其成分为:C:2.0~3.5重量%、Cr:12~30重量%,并根据要求,是以任意比率添加V、Mo、Cu、Ni等1种或2种以上的元素的材料。
此外,所谓“碳钢”,在本说明书中,是指按照JIS标准的碳钢铸钢件的SC360、SC410、SC450、SC480等,其成分为:C:0.40以下、P:0.40以下、S:0.04以下。
(4)此外,本发明涉及的泥浆压力泵,作为泥浆,例如可以压力输送:混凝土、高粘土物质、泥土、砂浆、轻质砂浆、轻质混凝土、重质混凝土、渣滓等各种泥浆,当然也可以用来压力输送水。