利用熱噴涂技術(shù)修復(fù)螺旋榨油機榨螺的應(yīng)用研究

劉 平

（西昌學院，四川 西昌 615000）

利用熱噴涂技術(shù)修復(fù)螺旋榨油機榨螺的應(yīng)用研究

劉 平

（西昌學院，四川 西昌 615000）

針對目前中國螺旋榨油機榨螺壽命短，更換榨螺成本高這一現(xiàn)狀，對熱噴涂技術(shù)在榨螺修復(fù)中的應(yīng)用進行研究。在相同試驗條件下，對新榨螺與修復(fù)榨螺每工作100h的生產(chǎn)效率進行測定，通過對二者生產(chǎn)效率的分析進行壽命比較。結(jié)果應(yīng)用熱噴涂技術(shù)修復(fù)的榨螺具有良好的耐磨性，其壽命約為新榨螺的3.1倍，維修成本約為新榨螺的1／2.83。

榨螺；熱噴涂技術(shù)；耐磨性；維修成本

螺旋榨油機是目前國內(nèi)外廣泛使用的榨油設(shè)備［1－3］。榨螺是螺旋榨油機的重要部件，其工作時不僅受到巨大的扭矩，而且其表面還受到物料強大的擠壓力和摩擦力，因此要求榨螺應(yīng)具有足夠的強度、剛度、表面硬度和良好耐磨性［4－7］。在使用過程中，榨螺的主要失效形式是磨損，榨螺的磨損程度直接影響到榨油機的工作效率和經(jīng)濟效益。目前中國螺旋榨油機榨螺的使用壽命短，一般為3～5個月［8］，這增加了榨油機的使用成本，降低了榨油機的工作效率和經(jīng)濟效益。

熱噴涂技術(shù)目前在中國已經(jīng)得到了比較廣泛的推廣應(yīng)用，其原理是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面形成涂層。不同的噴涂材料和工藝方法可獲得不同功能的涂層，從而滿足不同的需求［9－13］。例如在切削刀具的表面采用等離子噴涂工藝制備WC－Co基金屬陶瓷涂層，可使刀具具有較高的耐磨性能和抗腐蝕性能［9］；在以Al－Si為基材的發(fā)動機的氣缸工作表面采用等離子噴涂工藝噴涂鋁合金，可減輕發(fā)動機質(zhì)量、增強氣缸工作表面抗磨能力；采用電弧工藝對鋼質(zhì)汽車排氣管噴涂鋁，可提高排氣管耐高溫廢氣腐蝕的能力［14］；值得注意的是，張麟等［15］采用爆炸噴涂工藝，在螺旋榨油機榨螺表面制備WC－12%Co涂層，得出其使用壽命是傳統(tǒng)滲碳淬火榨螺壽命4.2倍的結(jié)論。本試驗采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)榨螺，并將修復(fù)后的榨螺與新榨螺進行使用壽命對比試驗。綜合考慮到榨螺壽命、維修成本及可操作性等因素后，本試驗采用鐵基合金粉末材料，氧－乙炔火焰噴涂工藝對榨螺進行修復(fù)。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

螺旋榨油機：YZYX10J－1，四川青江機器股份有限公司。使用單位西昌市魏家灣王記油坊。該機為三級壓榨，配用的動力為7.5kW，24h的原料處理量為3.5～4.0t，出油率大于等于96%。

試驗用榨油機于2006年購買，主要用于加工油菜籽，每年約工作1 800h。經(jīng)實際測試，該榨油機加工油菜籽的生產(chǎn)效率約為135kg／h。該榨油機在使用期間，處理約7萬kg原料后，其效率開始明顯下降；處理10萬kg原料（約工作900h）后，其生產(chǎn)效率下降約33%，此時需更換新榨螺機器才能恢復(fù)正常工作。該榨油機的榨螺共由8節(jié)榨螺組成，修復(fù)前已使用900h。

1.2 主要材料與設(shè)備

鐵基合金粉末：Fe55，江蘇泰興市合金粉末廠。粉末熔融溫度為1 200～1 250℃，噴焊沉積層硬度為HRC54～58；

金屬粉沫噴焊槍：QH－4／h型，上海焊割工具廠；

重熔槍：SCR－200型，上海焊割工具廠；

杠桿百分表：測量范圍0～0.8mm，分度值0.01mm，精度10μm，成都量具刃具廠；

游標卡尺：三用0～200，成都量具刃具廠；

小電磨：S1J－KG－6型，上?？乒屉妱庸ぞ哂邢薰?；

丙酮：分析純，成都金山化學試劑有限公司。

1.3 修復(fù)工藝

1.3.1 表面預(yù)處理 用汽油，棉紗，干布清除灰塵及油污，再用丙酮清洗后檢查其變形、裂紋和磨損量。經(jīng)檢測每段榨軸的損傷主要為表面磨損，無裂紋和變形。磨損呈不均勻分布，靠近榨螺頭部的第七節(jié)、第八節(jié)榨螺磨損較大，最大磨損量為1.9mm；尾部磨損較小，最小磨損量0.5mm。

1.3.2 上粉與重熔 考慮到榨螺的工作狀況，主要對各段榨螺的螺紋進行修復(fù)，采用二步法噴焊處理。先預(yù)熱，溫度300℃左右，用氧－乙炔噴槍噴粉，用重熔槍重熔，上粉厚度0.5～1.0mm［16］。

1.3.3 檢查與校正 對修復(fù)質(zhì)量進行檢查，檢查彎曲度、榨螺外徑尺寸。因各段榨螺長度尺寸小，故熱變形極小，彎曲度滿足技術(shù)要求。對榨螺外徑按設(shè)計尺寸進行精加工。圖1、圖2分別為第七節(jié)榨螺修復(fù)前和修復(fù)后的照片。

圖1 修復(fù)前的榨螺Figure 1 Squeeze screw before the repair

圖2 修復(fù)后的榨螺Figure 2 Squeeze screw after the repair

1.4 榨螺壽命試驗

2008年8月3日更換新榨螺后定期（每工作100h）在相同試驗條件下（物料品種、含水率、溫度相同）測定榨油機的工作效率。到2009年2月中旬，該榨軸已工作900h，機器生產(chǎn)效率降低到92.6kg／h。2月底拆下該榨螺采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)后裝機試驗，試驗條件和方法與新榨螺相同。到2010年11月底，修復(fù)榨螺已工作2 800h，測定其生產(chǎn)效率為94kg／h，到壽命期限。

2 結(jié)果與分析

2.1 榨螺使用壽命分析

在相同試驗條件（德陽產(chǎn)黑油菜籽，含水率7%～8%，預(yù)炒溫度120～130℃）下，分別定期測定新榨螺與修復(fù)榨螺處理100kg油菜籽所需時間（每次測定3次，取平均值），并換算為生產(chǎn)效率，通過對二者生產(chǎn)效率的分析進行壽命比較。100kg油菜籽試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 新榨螺與修復(fù)后榨螺生產(chǎn)效率Table 1 Production efficiency of the new squeezescrew and the renovated squeeze screw

根據(jù)測定數(shù)據(jù)分別計算出新榨螺和修復(fù)后榨螺的生產(chǎn)效率，繪制“榨油機工作時間－生產(chǎn)效率曲線”，見圖3。

圖3 榨油機工作時間－生產(chǎn)效率曲線Figure 3 Working time－productivity curve for press

由圖3可知，修復(fù)后的榨螺其生產(chǎn)效率略低于新榨螺的生產(chǎn)效率，這主要是由于修復(fù)榨螺時造成的形狀和尺寸誤差所致。使用900h后，新榨螺的生產(chǎn)效率下降了31.6%，為92.6kg／h，修 復(fù) 榨 螺 的 生 產(chǎn) 效 率 下 降 了 4.2%，為125.5kg／h，顯然，修復(fù)榨螺的磨損速率遠低于新榨螺。當修復(fù)榨螺實際使用2 800h后，測定其生產(chǎn)效率為94.1kg／h。由此可見，使用鐵基合金粉末對榨螺進行熱噴涂修復(fù)后，由于其表面硬度提高，耐磨能力增強，故其壽命約為新榨螺壽命的3.1倍。

2.2 成本經(jīng)濟分析

修復(fù)榨螺的有效工作時間為2 800h，新榨螺的有效工作時間為900h，故在2 800h的工作時間內(nèi)，需更換3次新榨螺。新榨螺的市場價格（西昌當?shù)厥袌鰞r）約970元，維修成本共計2 910元人民幣；修復(fù)榨螺的成本共計1 027.5元人民幣。由此可見，在相同的工作時間內(nèi)，更換新榨螺的成本約為修復(fù)榨螺成本的2.83倍。

3 結(jié)論

采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)的榨螺具有使用壽命長，維修成本低的特點。采用不同材料和不同工藝修復(fù)的榨螺有不同的壽命和成本。目前市場上榨油機品種較多，榨軸的結(jié)構(gòu)與材料也存在差異，因此，針對不同的榨螺選擇合適的材料與工藝，以及如何保證修復(fù)質(zhì)量等問題還有待進一步的研究。

1 杜潤鴻.縱覽螺旋榨油機［J］.糧油加工與食品機械，2006（2）：11～13.

2 李詩龍.螺旋榨油機開發(fā)［J］.中國油脂，2003，28（8）：21～23.

3 李詩龍.雙螺桿榨油機國內(nèi)外研究進展［J］.中國油脂，2005，30（2）：13～16.

4 宋延沛，羅全順，謝敬佩，等.高強韌性耐磨鑄鋼榨螺的研制［J］.鑄造技術(shù)，2000（1）：22～24.

5 鄭曉，林國祥，王少梅.油料冷榨的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系研究［J］.中國油脂，2005，30（10）：39～41.

6 高竟.螺旋榨油機行業(yè)質(zhì)量現(xiàn)狀與對策［J］.農(nóng)業(yè)科技與裝備，2010（4）：116～118.

7 張麟，劉大川，劉金波，等.LYZX型低溫螺旋榨油機研制［J］.中國糧油學，2006，21（3）：202～205.

8 劉學進，張麟.螺旋榨油機榨螺表面抗磨工藝的研究現(xiàn)狀［J］.武漢工業(yè)學院學報，2007（1）：45～48.

9 徐濱士，張偉，粱秀兵.熱噴涂材料的應(yīng)用與發(fā)展［J］.材料工程，2001（12）：3～7.

10 徐濱士，王海斗.再制造工程中的熱噴涂技術(shù)［J］.熱噴涂技術(shù)，2009，1（1）：1～7.

11 華紹春，王漢功，汪劉應(yīng)，等.熱噴涂技術(shù)的研究進展［J］.金屬熱處理，2008，33（5）：82～86.

12 鄭冒萍，劉勝林.熱噴涂技術(shù)制備納米涂層的研究現(xiàn)狀［J］.硬質(zhì)合金，2009，26（1）：61～65.

13 張林偉，魏琪，李輝，等.熱噴涂粒子氧化機理分析及其保護方法概述［J］.材料工程，2009（6）：78～82.

14 張鳳冒，馬躍進.熱噴涂技術(shù)及其在汽車行業(yè)中的應(yīng)用［J］.熱加工工藝，2007，36（9）：84～85.

15 張麟，劉學進，李棟.低溫螺旋榨油機榨螺表面爆炸噴涂涂層技術(shù)［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2010（7）：113～116.

16 徐濱士，朱紹華.表面工程的理論與技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999.

Research on the application of thermal spraying technology in squeeze screw s senovation

LIU Ping

（Xichang College，Xichang，Sichuang615000，China）

In view of the squeeze screw s short working life of the present domestic screw press machine and the high cost of the squeeze screw s replacement，the adoption of thermal spraying technology on squeeze screw s renovation is concerned.Under the same experimental conditions，the new squeeze screw and the renovated squeeze screw are determined by their production efficiency in every 100working hours，and their working life has been compared through the analysis of their production efficiency.The renovated squeeze screw applied with thermal spraying technology has good abrasion resistance ability，its working life is as 3.1times as the new squeeze screw s，and its maintenance cost is about 1／2.83times as the new squeeze screw s.

squeeze screw；thermal spraying technology；abrasion resistance；maintenance cost

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.04.030

西昌學院與鹽源縣合作項目（編號：XA0801）

劉平（1963－），男，西昌學院副教授。E－mail：lp213＠126.com

2011－04－10