專利名稱：三元復(fù)合材料耐磨襯板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一般破碎、研磨、輸送、浮選、粉碎領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備，特別涉及一種復(fù)合材料耐磨襯板。
背景技術(shù)：
煤碳、冶金、礦山、電力、建材、耐火材料、能源等工業(yè)行業(yè)廣泛應(yīng)用的破碎、制粉、浮選、輸送等機(jī)械上的襯板是主要的磨損件。目前各行業(yè)所用的襯板材質(zhì)主要有高錳鋼、多元低合金鋼、鉻系白口鑄鐵等幾種單一金屬材料。高錳鋼只有在高負(fù)荷、高沖擊應(yīng)力下，實(shí)現(xiàn)奧氏體向馬氏體的固態(tài)相變而加工硬化，才能充分發(fā)揮其耐磨性，且屈服強(qiáng)度低，易產(chǎn)生塑性流變；多元低合金鋼的宏觀硬度在HRC40左右，由于硬度低，不能抵抗磨料的壓入和劃動(dòng)，在使用過(guò)程中表面產(chǎn)生大量的切削和塑變低周疲勞，故耐磨性不好；鉻系鑄鐵雖然耐磨、耐熱、耐蝕性能好，但其塑韌性差容易斷裂。近年來(lái)，針對(duì)襯板磨損的具體工況和資源情況，國(guó)內(nèi)外主要在化學(xué)成分再合金化、熱處理工藝、冶煉澆注工藝等方面展開(kāi)研究，研制出多種耐磨材料，主要有改性高錳鋼、中錳鋼、超高錳鋼系列，高、中、低碳耐磨合金鋼系列，錳系、硼系抗磨白口鑄鐵及馬氏體、貝氏體抗磨球墨鑄鐵等襯板材質(zhì)，但由于單一材質(zhì)在強(qiáng)度、硬度、塑韌性等方面機(jī)械力學(xué)性能不可兼顧或?qū)Ψ酃r存在特殊要求，所以服役期限仍然很短或很難滿足各種工況的需要。另外，也有聚氨酯、橡膠耐磨襯板的應(yīng)用研究，由于純彈性體材料容易造成成片撕裂和磨礦效率低的缺點(diǎn)，而不能推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于開(kāi)發(fā)一種能夠滿足各種沖擊、腐蝕、磨損等復(fù)合工況下各種類型機(jī)械耐磨襯板的使用要求，具有服役壽命長(zhǎng)的三元復(fù)合材料耐磨襯板系列產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)、陶瓷棒(2)、聚氨酯(3)三部分組成。陶瓷棒(2)鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)的網(wǎng)孔中，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)、陶瓷棒(2)和聚氨酯彈性體(3)復(fù)合成一體。
在上述技術(shù)方案中，陶瓷棒(2)軸線方向與襯板工作面夾角為10°～90°。在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)中全部鑲嵌有陶瓷棒(2)，或者在襯板工作面一側(cè)鑲嵌有陶瓷棒(2)。陶瓷棒(2)的長(zhǎng)度等于或小于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)疊層的厚度，其直徑為0.2～15mm。陶瓷棒(2)采用氧化鋁、碳化鎢或碳化硅陶瓷材料制作。
在上述技術(shù)方案中，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)堆疊的層數(shù)由工況要求確定。納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)的直徑為0.1～2.5mm；其網(wǎng)孔尺寸為0.2～15mm。納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)選用納米結(jié)構(gòu)的低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼金屬絲，或者納米結(jié)構(gòu)的低、中、高碳合金鋼金屬絲，或者納米結(jié)構(gòu)錳鋼亞穩(wěn)材料的金屬絲編織而成。納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)也可采用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼金屬絲；或者低、中、高碳合金鋼金屬絲，或錳鋼亞穩(wěn)材料金屬絲制作。
在上述技術(shù)方案中，聚氨酯彈性體(3)采用系列聚氨酯，特別是Adiprene-1型聚氨酯，還可采用橡膠或塑料。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、采用小直徑的高硬度陶瓷棒鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)中，構(gòu)成抗磨硬質(zhì)點(diǎn)，能夠阻止磨料顆粒在襯板工作面的壓入和劃動(dòng)，從而使襯板具有很高的耐磨性能。
2、納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)既有高強(qiáng)度，又有高韌性；系列聚氨酯彈性體不僅起到成型、粘結(jié)作用，同時(shí)還具有高耐磨性、高抗水性、高減震性。納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)復(fù)合在聚氨酯彈性體內(nèi)部，可避免實(shí)際使用工況條件下的外部介質(zhì)腐蝕。陶瓷棒和納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)可共同防止磨料顆粒對(duì)聚氨酯彈性體的劃傷、撕扯，使聚氨酯彈性體保持穩(wěn)定的形態(tài)。
3、本實(shí)用新型兼有了陶瓷材料的高硬度、高耐磨性；金屬材料的高強(qiáng)度、高韌性；有機(jī)彈性體材料的高彈性和抗腐蝕性。
4、本實(shí)用新型的復(fù)合成型溫度低，工藝可控性強(qiáng)，成品率高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，不需要經(jīng)過(guò)熱處理等工藝即可獲得很高的使用性能。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明


圖1是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3是實(shí)施例2結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4是實(shí)施例3結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種三元復(fù)合材料耐磨襯板，參見(jiàn)
圖1和圖2。它由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1、陶瓷棒2、聚氨酯彈性體3三部分復(fù)合而成。根據(jù)工況要求，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1可選用直徑為0.1～2.5mm的納米結(jié)構(gòu)金屬絲編織，網(wǎng)孔尺寸在0.2～15mm范圍內(nèi)調(diào)整。納米結(jié)構(gòu)金屬絲的材料可以是低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；低、中、高碳合金鋼，或錳鋼亞穩(wěn)材料等，也可選用相應(yīng)的金屬絲材料。
按照工況要求，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1層層緊密堆疊至所需要的厚度。
陶瓷棒2采用氧化鋁或碳化鎢等陶瓷材料制作，直徑可根據(jù)納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1的網(wǎng)孔直徑在0.2～15mm范圍內(nèi)調(diào)整。陶瓷棒2鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1的網(wǎng)孔中并與之緊密配合。陶瓷棒2的長(zhǎng)度與納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1疊層的總厚度相等，陶瓷棒2軸線方向與襯板工作面相垂直。
聚氨酯彈性體3可采用系列聚氨酯，例如Adiprene-1型聚氨酯，還可采用其它彈性好、耐腐蝕性高、粘結(jié)性強(qiáng)的橡膠或塑料等。
實(shí)施例1的制備工藝步驟如下a.編織納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1，根據(jù)不同工況需要，選用不同成分的金屬絲編織；b.根據(jù)襯板規(guī)格尺寸對(duì)納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1進(jìn)行沖裁；c.納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1酸洗或丙酮洗滌，進(jìn)行表面除銹、除污、除油等處理；d.根據(jù)襯板厚度尺寸，將納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1數(shù)層緊密疊合；e.在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1網(wǎng)孔中鑲嵌陶瓷棒2；f.把鑲嵌有陶瓷棒2的納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1按要求放入模具空腔中；g.配置聚氨酯原料，在80～150℃溫度范圍內(nèi)澆注入模具空腔并按常規(guī)加壓；經(jīng)過(guò)30～60分鐘固化后脫模，即制備出三元復(fù)合材料耐磨襯板。
實(shí)施例2
一種三元復(fù)合材料耐磨襯板，參見(jiàn)
圖1和圖3。本實(shí)用新型由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1、陶瓷棒2、聚氨酯彈性體3三部分復(fù)合而成。陶瓷棒2選用的材料是氧化鋁陶瓷或碳化鎢陶瓷，陶瓷棒2長(zhǎng)度小于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1疊層總厚度，具體長(zhǎng)度值可根據(jù)實(shí)際工況確定。陶瓷棒2鑲嵌在襯板工作面一側(cè)，軸線方向與襯板工作面相垂直。其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
實(shí)施例2的特點(diǎn)是節(jié)省了陶瓷棒2的用量，減少了制備成本。缺點(diǎn)是使用壽命會(huì)有所下降。
實(shí)施例2的制備工藝步驟基本同實(shí)施例1。
實(shí)施例3一種三元復(fù)合材料耐磨襯板，參見(jiàn)
圖1和圖4。本實(shí)用新型由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1、陶瓷棒2、彈性體3三部分復(fù)合而成。根據(jù)實(shí)際使用工況條件下的受沖擊力方向，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1按一定角度傾斜疊層，并保持不同層之間的網(wǎng)孔對(duì)正，使陶瓷棒2軸線方向與納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1平面垂直，鑲嵌陶瓷棒2后，根據(jù)襯板的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割打磨。陶瓷棒2軸線方向與襯板工作面夾角為10°～90°。一般常用角度為30°～60°。
根據(jù)具體使用需要，金屬絲直徑在0.1～2.5mm范圍內(nèi)調(diào)整，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1的網(wǎng)孔尺寸在0.2～15mm范圍內(nèi)調(diào)整。
陶瓷棒2可采用氧化鋁陶瓷、碳化鎢等陶瓷材料制作，其直徑可根據(jù)納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1的網(wǎng)孔直徑在0.2～15mm范圍內(nèi)調(diào)整，鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)1的網(wǎng)孔中并緊密配合，配合公差為±0.01～±0.1mm，聚氨酯彈性體3可采用系列聚氨酯，例如Adiprene-1型聚氨酯，還可采用其它彈性好、耐腐蝕性高、粘結(jié)性強(qiáng)的橡膠或塑料等。
實(shí)施例3的特點(diǎn)是在受確定角度沖擊磨損工況條件下，具有更合理的成型結(jié)構(gòu)，從而保證很高的使用性能。
實(shí)施例3的制備工藝步驟基本同實(shí)施例1。
本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于它由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)、陶瓷棒(2)、聚氨酯(3)三部分組成，陶瓷棒(2)鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)的網(wǎng)孔中，納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)、陶瓷棒(2)和聚氨酯彈性體(3)復(fù)合成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于陶瓷棒(2)軸線方向與襯板工作面夾角為10°～90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)中全部鑲嵌有陶瓷棒(2)，或者在襯板工作面一側(cè)鑲嵌有陶瓷棒(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于陶瓷棒(2)的長(zhǎng)度等于或小于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)疊層的厚度，其直徑為0.2～15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)堆疊的層數(shù)由工況要求的規(guī)格尺寸確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于陶瓷棒(2)采用氧化鋁、碳化鎢或碳化硅陶瓷材料制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)的直徑為0.1～2.5mm；其網(wǎng)孔尺寸為0.2～15mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于聚氨酯彈性體(3)采用系列聚氨酯，特別是Adiprene-1型聚氨酯，還可采用橡膠或塑料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)選用納米結(jié)構(gòu)的低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼金屬絲，或者納米結(jié)構(gòu)的低、中、高碳合金鋼金屬絲，或者納米結(jié)構(gòu)錳鋼亞穩(wěn)材料的金屬絲編織而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的三元復(fù)合材料耐磨襯板，其特征在于納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)也可采用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼金屬絲；或者低、中、高碳合金鋼金屬絲，或錳鋼亞穩(wěn)材料金屬絲制作。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三元復(fù)合材料耐磨襯板，它由納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)、高硬度陶瓷棒(2)、聚氨酯彈性體(3)三部分復(fù)合而成，陶瓷棒(2)鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)(1)的網(wǎng)孔中，用聚氨酯復(fù)合成為一體。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是該襯板匯集了陶瓷材料高硬度、金屬材料高韌性高強(qiáng)度和有機(jī)彈性體材料的彈性和抗腐蝕性等各種優(yōu)點(diǎn)，解決了大塊陶瓷在沖擊下的碎裂、單一金屬材料抗腐蝕性差、純聚氨酯在磨損工況下成片撕裂和磨礦效率低的難題，使用壽命比單一材質(zhì)襯板提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。本實(shí)用新型的復(fù)合成型溫度低、工藝可控性強(qiáng)，成品率高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，不需要經(jīng)過(guò)熱處理等工藝即可獲得很高的使用性能。
文檔編號(hào)B02C17/22GK2762884SQ200520078319
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者許云華, 岑啟宏, 王永平, 付永紅, 武宏 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)