用于机械密封件的热涂层制造技术

一种制造机械面密封件的方法，该方法包括获取具有内径(1120)、外径(1110)和平坦表面(1140)的铸造或锻造基底部分(1100)的步骤。该方法可包括在基底部分(1100)的平坦表面(1140)上形成孔、峰和谷的粗糙表面处理步骤(1020)。该方法可进一步包括将喷涂层材料(1250)供应到基底部分(1100)上以在基底部分(1100)上形成保护性热喷涂层(1300)的喷涂步骤(1030)。

Thermal coating for mechanical seals

A method for making mechanical face seals, which includes the steps of obtaining a casting or forging base portion (1100) having an inner diameter (1120), an outer diameter (1110) and a flat surface (1140). The method may include a rough surface treatment step (1020) for forming pores, peaks, and valleys on a flat surface (1140) of the base portion (1100). This method may further include a spraying step (1030) to supply a coating material (1250) to a base portion (1100) to form a protective hot spray coating (1300) on the base portion (1100).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机械密封件的热涂层
本专利技术总体涉及通过材料沉积工艺形成的机械部件领域，并且更具体地涉及使用激光熔覆工艺或热喷涂工艺形成的机械密封件。
技术介绍
在具有可旋转轴的设备和机器中，通常使用密封件来保持润滑剂，同时排除来自可旋转轴的轴承表面的异物。特别是金属或机械面密封件用于重载旋转应用中，例如轴、变速箱、履带车辆、传送系统等，其中部件曝光于转轴密封件可能快速磨损的恶劣、磨损和腐蚀环境中。机械面密封件通常包括两个相同的金属密封环，它们彼此面对面地安装在两个分离的壳体或保持器中。两个金属环中的一个通常在其相应的保持器内保持静止，而两个金属环中的另一个通常与其相对面一起旋转。由于操作要求和这些部件所处的环境条件范围广泛，机械面密封件的金属接触表面可能由于摩擦接触，应力和极端温度等而受到加速磨损。因此，机械面密封件可由更持久和特殊的材料制成。但是，这样的材料昂贵且难以形成。标题为“对机械面密封件涂覆耐磨涂层的方法(MethodforApplyingWearResistantCoatingtoMechanicalFaceSeal)”以及公开号为2011/0285091('091专利技术)的美国专利申请旨在解决降低成本同时保持期望的耐腐蚀性和耐磨损性的问题。然而，相关技术中的涂覆工艺已经遭受了显着的粘合失败。相应地，需要一种用于形成机械部件例如面密封件的改进工艺。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术描述了一种制造机械面密封件的方法。该方法可包括形成铸造或锻造基底部分，其具有内径、外径和在内径和外径之间延伸的平坦表面。该方法可包括粗糙化所述基底部分的平坦表面。该方法可包括将涂层材料施加到平坦表面上以在基底部分上形成热涂层，该涂层材料包括铁基合金、镍基合金、钴基合金、碳化物基材料和陶瓷材料中的至少一种。在另一方面，本专利技术描述了一种制造机械面密封件的方法，包括形成铸造或锻造基底部分。该基底部分可具有内径、外径以及在内径和外径之间延伸的平坦表面。该方法可以包括粗化基底部分的平坦表面以在基底部分的平坦表面上形成孔、峰和谷。该方法可包括将已经经由加热元件加热成熔融颗粒的涂层材料经由喷头喷涂到平坦表面上以在基底部分上形成热喷涂层，涂层材料包括铁基合金、镍基合金、钴基合金、碳化物基材料及陶瓷材料中的至少一种。在又一方面，本专利技术描述了一种制造机械面密封件的方法，包括形成铸造或铸造基底部分，该基底部分具有内径、外径以及在内径和外径之间延伸的平坦表面。该方法可包括粗糙化基底部分的平坦表面。该方法可包括将涂层材料经由喷涂器喷涂到平坦表面上以在基底部分上形成热喷涂层，涂层材料包括铁基合金、镍基合金、钴基合金、碳化物基材料及陶瓷材料中的至少一种。铁基合金可由0.78％至1.05％的碳、0.15％至0.40％的锰、0.20％至0.45％的硅、2.0％至4.5％的铬、4.5％至5.5％的钼、5.5％至6.75％的钨、1.75％至2.20％的钒、至多0.3％的镍、至多0.25％的铜、至多0.03％的磷、至多0.03％的硫以及余量的铁组成。镍基合金可由16-17％的铬、3.3％的硼、3.8％的硅、0.8％-1.0％的碳和余量的镍组成。钴基合金可由26.5％至33％的铬、0.8％至2.7％的碳、3.5％至20％的钨、0.8％至1.2％的硅、至多3％的铁、至多1.5％的钼、至多1％的锰和余量的钴组成。碳化物基材料可包括钨和铬中的至少一种。陶瓷材料可包括氧化铝、氧化钴和氧化钛中的至少一种。附图说明从以下结合附图的详细描述中将更全面地理解本专利技术，其中相同的附图标记表示相同的元件。图1是其中可以使用所公开的机械面密封件的示例性机器的透视图，该机器被描绘为紧邻全尺寸运动型多功能车。图2是图1的示例性机器中使用的变速箱的剖面透视图。图3是图2的变速箱的第一密封组件的横截面图。图4是图2的变速箱的第二密封组件的横截面图。图5是示例性的弹簧加载金属面密封件的横截面图。图6是根据本专利技术的一个方面的激光熔覆基底部分以形成激光熔覆机械面密封件的步骤的流程图。图7是根据本专利技术的一个方面形成的示例性基底部分的局部横截面图。图8是根据本专利技术的一个方面的将激光曝光于基底部分的平坦表面并将涂层材料供应至平坦表面之后的图7的示例性基底部分的局部横截面图。图9是图8中基底部分的局部横截面图，描绘了在加工过程中可以除去的一部分涂层表面。图10是图8中基底部分的局部横截面图，描绘了在加工过程中可以去除的内径侧和外径侧。图11是根据本专利技术的一个方面的热喷涂基底部分以形成热喷涂的机械面密封件的步骤的流程图。图12是根据本专利技术的一个方面形成的示例性基底部分的局部横截面图。图13是根据本专利技术的一个方面的在向基底部分的平坦表面供应热喷涂层之后的图12的示例性基底部分的局部横截面图。图14是图13中基底部分的局部横截面图，描绘了可在涂装过程中被除去的一部分热喷涂层表面。具体实施方式现在参考附图，图1示出了相关技术中的示例性机器10，其中可使用机械面密封件来提供动态密封。机器10可以采用采矿卡车的形式，并且描绘成紧邻全尺寸运动型多功能车12，以示出和比较两台机器的尺寸和尺度。机器10通常用于运输数百吨的装载量并在极端的环境条件下运行。环境和装载量要求超出了对其他领域机械的典型要求，因此部件必须经过设计和制造，以承受极端条件和要求。机器10可以由内燃机(未示出)或其他合适的动力装置驱动。可以启动发动机或合适的动力装置以提供动力来可旋转地驱动机器10的轮毂11和相关轮胎13。如图2所示，相关技术中的齿轮单元14可插入在机器10的发动机和轮毂11之间以提供适当量的输出扭矩和速度。齿轮单元14用于安装轮毂11的凸缘17。应该注意的是，图1所示的机器10和提到的密封件是为了简洁起见。本专利技术的材料沉积工艺可以用于任何类型的机器和可在极端环境条件下操作的机器中的任何类型的机械部件。在一个非限制性方面，使用本专利技术的材料沉积工艺制造的密封件可以用于底架类型应用，其可以包括滚轮轴承、传送辊和空转轮。参考图2，齿轮单元14可包括第一机械面密封组件100和第二机械面密封组件200。第一机械面密封组件100和第二机械面密封组件200为齿轮单元14的部件提供流体密封。机械面密封组件100,200处的泄漏或故障可能对齿轮单元14的内部部件有害并且可能导致加速的磨损和撕裂、设备故障以及清洁、修理或维护设备所需的停机时间。转到图3，第一机械面密封组件100可包括固定保持器102、旋转保持器104、旋转密封环110和静态密封环112。可以在固定保持器102与静态密封环112之间以及旋转保持器104与旋转密封环110之间设置O形环108。固定保持器102和旋转保持器104可各自包括成角度的表面以压缩它们各自的O形环108。响应于压缩力，O形环108可以将旋转密封环110和静态密封环112相互挤压，使得旋转密封环110在静态密封环112上施加摩擦扭矩，从而在接口106上形成流体密封。尽管在图3和图4中示出了Duo-ConeTM机械面密封件，并且在图5中示出了弹簧加载金属面密封装置，但是本专利技术的激光熔覆工艺或热喷涂层工艺，正如将在下面进一步详细说明，可以在任何合适的机械面密封件上进行，包括但不限于重载型双面(HDDF)密封件。转到图4，第二机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造机械面密封件的方法，所述方法包括：形成铸造或锻造基底部分(1100)，其具有内径(1120)、外径(1110)和在所述内径(1120)和所述外径(1110)之间延伸的平坦表面(1140)；粗糙化所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)；以及将涂层材料(1250)涂覆到所述平坦表面(1140)上以在所述基底部分(1100)上形成热涂层(1300)，所述涂层材料(1250)包括铁基合金、镍基合金、钴基合金、碳化物基材料和陶瓷材料中的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.10 US 14/9373191.一种制造机械面密封件的方法，所述方法包括：形成铸造或锻造基底部分(1100)，其具有内径(1120)、外径(1110)和在所述内径(1120)和所述外径(1110)之间延伸的平坦表面(1140)；粗糙化所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)；以及将涂层材料(1250)涂覆到所述平坦表面(1140)上以在所述基底部分(1100)上形成热涂层(1300)，所述涂层材料(1250)包括铁基合金、镍基合金、钴基合金、碳化物基材料和陶瓷材料中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在加工在所述基底部分(1100)上形成的所述热涂层(1300)，其中所述加工包括从所述热涂层(1300)去除材料，以产生在0.1mm和2.0mm之间的热涂层厚度。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述加工包括从所述热涂层(1300)去除100微米和200微米之间的材料深度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗糙化在所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)上形成孔、峰和谷。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗糙化在所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)上形成孔、峰和谷，并且其中所述涂覆包括加热所述涂层材料(1250)以形成熔融颗粒来涂覆到所述平坦表面(1140)上，并涂覆到所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)上的所述谷中。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆包括加热所述涂层材料(1410)以形成熔融颗粒来涂覆到所述基底部分(1100)的所述平坦表面(1140)上。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆包括通过喷涂器(1200)将所述涂层材料(1250)喷涂到所述平坦表面(1140)上，并且将所述喷涂器...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·索尔德艾利特，T·霍伊纳茨基，C·哈斯，D·马蒂恩，D·特克斯恩，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US