專利名稱：立軸沖擊器的多材料磨損部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立軸沖擊器的磨損部件，所述磨損部件包括至少兩種或 多種材料，至少一種所述材料是基于聚合物的材料，諸如基于彈性體的材料。 耐磨損插入件包括一種或多種耐磨損材料，這種插入件經(jīng)^/f匕成為這種類型 的基于聚合物的材料。此外，磨損部件可在需要的情況下包括支承結(jié)構(gòu)或連 接結(jié)構(gòu)，例如用于將該磨損部件連接至沖擊器的其他部件。
背景技術：
立軸沖擊器(VSI)是一種沖擊式破碎機。立軸沖擊器通常用于碾碎巖
石或其他礦物，或者其也可用于各種循環(huán)過程。典型的立軸沖擊器使得在其 中被碾碎的礦物相對于其他過程和使用具有有利的形狀。
立軸沖擊器的磨損部件的磨損會在成本方面帶來明顯的影響。正在持續(xù) 地努力從而改善各個部件的耐磨性和效率。立軸沖擊器的元件，諸如轉(zhuǎn)子執(zhí) 和其他部件，直接面對進入破碎機的材料的高流速，換句話說，饋送材料， 構(gòu)成在立軸沖擊器的整個壽命中的顯著成本因素。此外，改善耐磨性會對生 產(chǎn)率和過程的質(zhì)量，以及各部件的材料的使用壽命以及它們對環(huán)境的作用產(chǎn) 生有益效果。
人們已經(jīng)努力通過改變過程條件也通過進一步研制磨損部件本身而將 磨損部件的有用壽命延長。部件的耐磨性可基本上通過改變磨損部件的幾何 尺寸、結(jié)構(gòu)和材料而被改變。在釆礦行業(yè)，材料的磨損是由礦物流或礦物顆 粒相對于磨損表面的移動而引起的，導致磨損表面的腐蝕。在這些條件下， 材料的磨損被認為是具有研磨作用，但是如果研磨性耐磨可被充分地改善， 那么部件表面的疲勞在這些應用中也起到明顯的作用。 一般地，研磨磨損的 機制可分為通過塑料變形導致表面材料損失而形成表面，以及基于易碎故障 的機制，諸如通過斷裂而剝落已變形的表面部分，或者在沒有變形的情況下 使材料斷開。
尤其地，由于多材料組合形成相對于研磨顆粒流的物理障礙，并且由于
3不同組合的材料會由于不同的磨損機制而同時磨損，所以它們在減小材料的 磨損方面是有效的，這對于整個磨損部件是有利的。使用多材料可提供更高 的局部表面硬度值，同時改善部件的局部堅韌性，這二者都是破碎機部件的 最實際實施方案中所需的屬性。采用單一材料組的一個部件，例如鑄鐵，無 法滿足這些要求。單一材料組的多個部件通常由于化學組分、生產(chǎn)過程以及 以熱處理為例的其他處理而發(fā)生變化。目的是作用于微結(jié)構(gòu)，在特定的限制 值內(nèi)。
如所知的那樣，單一材料組(含鐵的材料)的部件或者金屬陶瓷多材料 部件使用于立軸沖擊器的磨損部件中。在金屬陶資部件中，金屬的屬性與陶 瓷的耐磨性相結(jié)合。陶瓷一般具有高強度和硬度，但是低堅韌性。包括金屬 陶瓷材料的這種部件中的關鍵因素是選擇具有充分堅韌性的金屬材料從而 避免部件的災難性破裂。
一般地，多材料部件相對于單材料部件來說在制造技術和設計方面都具 有更大的挑戰(zhàn)性。尤其地，備個材料之間的邊界表面的強度值必須足夠高從 而避免部件的損壞和磨損的增加。部件的各種材料組必須對磨損具有正向協(xié) 同效果。
多材料部件的設計和制造在許多方面都具有挑戰(zhàn)性。實現(xiàn)部件的優(yōu)化性 能是長時間設計和測試過程才能得到的，這些設計和測試過程用于發(fā)現(xiàn)各種 材料組和幾何尺寸的正確比例，從而在磨損方面帶來最佳的可能實現(xiàn)方式。
金屬或金屬陶瓷的強度和耐磨部件必須在實際應用中延緩磨損并且實現(xiàn)適 當?shù)哪p分布，而堅韌材料必須為該結(jié)構(gòu)提供足夠的堅韌屬性。
破碎機的典型磨損部件，諸如破碎機靴，包括基于鐵的金屬，例如鑄鐵， 具有最終需要加入的陶瓷插入件。立軸沖擊器的多材料磨損部件，其中，傳 統(tǒng)地，耐磨插入件布置在基于鐵的框架材料上，如各個專利出版物中所公開
的那樣，諸如US 6171713 Bl、 EP1305116 Bl、 WO03/011466 Al和US 6601789.。用于立軸沖擊器的靴的各種插入件幾何尺寸，其中框架采用基于 鐵的合金或者鑄鐵，還有插入件是陶瓷的，都記載在US 6171713 Bl和 EP1305116B1中。WO03/011466A1主要涉及立軸沖擊器的磨損部件的插入 件的幾何尺寸方面，基于鐵的基部材料和硬金屬插入材料被提及為典型的 料。US 6601789主要涉及將插入件定位在破碎機靴中并且基于各種已知的連接和機制方法。如該出版物所述的，基部材料可以采用多個不同合金其中的 一個，諸如鑄鐵，插入件可以包括若干不同種類的陶資材料。
專利出版物US 3607606、 WO2006132582、 US48486181 ^>開一種用于 耐磨襯套應用的多材料部件，采用耐磨插入件，諸如陶瓷插入件，還具有彈 性體作為該方案的一個部分。出版物US3607606和WO2006132582主要公 開板式襯套。US3607606限制于基于氧化鋁的陶乾插入件，WO2006132582 非常嚴格地限制為插入件尺寸和陶資材料，US48486181限制為碾壓襯套部 件。

發(fā)明內(nèi)容
采用根據(jù)本發(fā)明的方案，用于諸如破碎機靴的立軸沖擊器的磨損部件的 改善耐磨性和新穎特征可通過將由金屬、陶瓷或金屬陶資材料制成的耐磨插 入件與將在插入件周圍硫化形成的聚合物進行組合而實現(xiàn)。對于磨損部件的 磨損來說，最重要的益處在于聚合物和插入件材料的協(xié)同益處，即，通過將 多個材料的作用組合起來而獲得的相應于諸如破碎機靴的立軸沖擊器的所 述磨損部件的益處。在磨損方面，聚合物材料用作堅韌的部件，另外其作為 沖擊吸收器并且作為磨損件的粘合材料，例如插入件。該聚合物材料相比于 插入件磨損得更快，相對于礦物的研磨流布置，使得它們提供對于基于聚合 物材料的磨損保護。
在該上下文中，術語插入件指代布置在基部材料中以提供預定磨損屬性 的宏觀耐磨件。
立軸沖擊器的聚合物-金屬、聚合物-陶瓷或聚合物-金屬-陶資多材料磨 損部件相對于現(xiàn)有技術磨損部件帶來明顯的優(yōu)勢。例如，^ii化橡膠或其他交 聯(lián)彈性體對于磨損來說具有相當好的容忍性，并且公知具有良好的彈性/韌 性。此外，它們堅固、堅硬并且不可壓縮。這種彈性體的其他有利特征包括 與金屬材料和許多陶瓷相比的振動緩沖能力和輕巧度。由于這些屬性，多材 料磨損件和包括至少一種聚合物材料的部件可帶來明顯的優(yōu)勢。
包括至少兩種或多種材料的多材料磨損部件的最中藥優(yōu)勢之一是各種 材料的組合作用，至少一種所述材料是基于聚合物的，該組合作用是協(xié)同作 用，其中，彈性、韌性以及聚合物的"緩沖能力，，也結(jié)合有堅固性和耐磨性， 但是更易碎的材料。相對于磨損部件的磨損來說最明顯的優(yōu)勢尤其是不同材料的協(xié)同益處，即，通過聚合物材料和用于立軸沖擊器的所述磨損部件諸如 破碎機執(zhí)的其他材料的組合效果獲得的益處。除了防止磨損，其他明顯的成 本因素包括減小部件的重量，因為較重的材料采用基于彈性體的材料代替， 例如采用振動和噪音控制的彈性體的振動緩沖能力。
更具體地說，本發(fā)明的立軸沖擊器的磨損部件的特征在于權(quán)利要求1的 特征部分所述。


本發(fā)明將在下文參照附圖更具體地進行說明，其中
圖1-5是示出根據(jù)本發(fā)明的立軸沖擊器的一些磨損部件的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
圖1和2是用于立軸沖擊器的靴中的耐磨插入件的示例性結(jié)構(gòu)的示意 圖。在這些圖中，根據(jù)本發(fā)明的插入件l布置在由彈性體材料構(gòu)成的基部部 件2中，部件3形成設置在該組合部件下方的支承表面。該插入件l主要布 置成相對于研磨礦物材料流成橫向方向，如現(xiàn)有技術中已知的以及材料的防 磨實踐中的那樣。插入件1的形狀以及彼此之間的優(yōu)化相互距離取決于立軸 沖擊器中的磨損條件(例如，破碎機所面對的物體的尺寸在這一方面是需要 考慮的因素)，并且將根據(jù)物體的單獨特性相應于每個工作目標進行調(diào)整。 除了簡單的直線或者圓形和矩形，插入件1可形成一般使用和公知為磨損板 的形狀，諸如魚骨，鋸齒形和其他形狀，通常在自然界中出現(xiàn)的，例如在不 同動物的防磨殼和皮膚上。
圖3和4示出立軸沖擊器的另 一磨損部件，尤其在這些圖中涉及分線板， 其中采用根據(jù)本發(fā)明的方案，其中，暴露于礦物流的表面由耐磨插入件4遮 蓋，包括基于彈性聚合物材料的基部部件5用作框架。類似于圖1和2的實 例，插入件4一般相對于礦物材料流沿橫向方向布置。類似于圖1和2中， 插入件4的形狀和彼此之間的相互優(yōu)化距離取決于磨損條件，并且根據(jù)每個 目標的需求而進行調(diào)整。類似地，插入件4可形成公知并且通常使用為磨損 保護件的不同圖形。
圖1至4所示的插入件的深度可根據(jù)立軸沖擊器中的磨損條件而進行變化(例如，在將被破碎的材料上)，即，取決于磨損保護件的要求，換句話 說，所謂的磨損部件的磨損邊緣。類似地，插入件的深度和長度可相對于彼 此進行變化，因為磨損保護的要求在不同的磨損表面上是不同的。磨損保護 的要求取決于例如研磨物質(zhì)(研磨顆粒)到達所述表面和離開所述表面的速 度、量和角度，因此一個單獨的表面可在磨損保護的要求方面具有較大的局 部差異。大體上，磨損條件對磨損部件的磨損具有關4定的效果。在立軸沖擊 器的情況下，影響該條件的典型因素包括將被破碎的巖石、礦物或循環(huán)產(chǎn)物， 該產(chǎn)物的顆粒尺寸、速度、軌跡和物理及化學屬性，環(huán)境的溫度和濕度。
在這一方面，術語"聚合物的材料組"總體上指代彈性體，諸如生橡膠、
異戊二烯(isoprene)、 聚丁二歸(polybutadiene )、 丁二烯(butadiene )、 腈 (nitrile )、 乙,希(ethylene )、 丙烯(propylene )、 氯丁二歸(chloroprene )或
者硅橡膠，或者這些材料的混合物。 一般地，基于聚合物的材料可包含填充 或輔助材料和雜質(zhì)，體積占30%。純聚合物或混合物的屬性嘗試使用填充物 或輔助材料進行改變，例如改善材料的耐磨性。
磨損部件的插入件可包含下述材料的一個或多個，采用各種比例金屬、 陶瓷或金屬陶瓷。在這一方面，術語"金屬插入材料"指代含鐵材料，包含 體積比例為10-40%的金屬碳化物或氧化物。術語"陶瓷插入件材料"指代 金屬元素的碳化物或氧化物，諸如鋁、鈦、鉭、鎢、鉻或鋯或者它們的混合 物。金屬陶瓷插入件材料可稱為復合材料，金屬陶瓷或硬質(zhì)金屬，包括金屬 元素的碳化物或氧化物，諸如鋁、鈦、鉭、鎢、鉻或鋯或者它們的混合物， 以及金屬粘合物，其為純金屬或者具有鈷、鎳或鐵作為主要成分的合金。粘 合物在復合材料中的比例最大占50%的體積比。粘合物中的主成分的比例是 超過60%的體積比。
圖5示出立軸沖擊器的磨損部件其中之一，破碎機靴，借助根據(jù)本發(fā)明 的方案實現(xiàn)，所述破碎機靴包括具有磨損邊緣的插入件殼體6，基于聚合物 的基部部件7，以及用于將磨損部件附接至立軸沖擊器的框架部件的各種固 定部件8和9。
在本發(fā)明的方案中，磨損部件的材料和部件的相互比例取決于磨損部件 的磨損狀態(tài)和連接方式。該附接部件可硫化至基于聚合物的材料，但是可選 擇地，它們可采用機械方式連接到一起，由此該部件中的只有一部分需要在 維護期間進行改變。所述連接部件所需的最重要屬性是足夠的機械強度。通過僅改變磨損部件而非整個部件，可以獲得明顯的益處，在成本和環(huán)境影響 方面。
權(quán)利要求
1、一種立軸沖擊器的磨損部件，所述磨損部件包括至少兩種或多種材料，其特征在于，所述磨損部件包括由聚合物材料制成的基部部件(2，5，7)，耐磨插入件(1，4，6)附接至所述基部部件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨損部件，其特征在于，所述耐磨插入件(1,4， 6)通過硫化而附接至基部部件(2， 5, 7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨損部件，其特征在于，所述基部部件(2, 5， 7)的聚合物材料采用彈性體材料，諸如生橡膠、異戊二烯、聚丁二烯、丁 二烯、腈、乙烯、丙烯、氯丁二烯或者硅橡膠，或者這些材料的混合物，包括 填充物或輔助材料以及雜質(zhì)，最大體積比為30%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的磨損部件，其特征在于，所述插入件 (1， 4， 6)是金屬、陶瓷或金屬陶瓷復合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磨損部件，其特征在于，所述金屬插入件(l， 4， 6)采用基于鐵的金屬，包括體積比為10-40%的金屬碳化物或氧化物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的磨損部件，其特征在于，陶瓷插入件(l， 4， 6)包括金屬元素的碳化物或氧化物，諸如鋁、鈦、鉭、鎢、4各或鋯或者它們的 混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項所述的磨損部件，其特征在于，金屬陶瓷插 入件(l, 4， 6)是復合物，金屬陶瓷或硬金屬，包括金屬元素的石友化物或氧化 物，諸如鋁、鈦、鉭、鎢、鉻或鋯或者它們的混合物，以及金屬粘合物，所述 粘合物為普通金屬或金屬合金并且具有鈷、鎳或鐵，作為粘合物的主要成分。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磨損部件，其特征在于，所述插入件(l， 4， 6) 包括復合材料，該復合材料具有最大體積比50%的粘合物，所述粘合物包括體 積比至少為60%的主^^金。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的磨損部件，其特征在于，所述耐磨插 入件(l, 4， 6)根據(jù)現(xiàn)有技術中已知的耐磨保護幾何尺寸連接至耐磨部件的耐 磨表面。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的磨損部件，其特征在于，所述耐磨 部件包括支承和附接部件(8， 9)，用于支承所述磨損部件以及將其附接至所述 破碎機。
全文摘要
立軸沖擊器的磨損部件包括至少兩種或多種材料，由此，磨損部件包括由聚合物材料制成的基部部件(2，5，7)，具有附接至基部部件的耐磨插入件(1，4，6)。
文檔編號B02C13/28GK101646497SQ200780050079
公開日2010年2月10日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者佩維·基維凱托-雷波南, 賈里·利馬泰南 申請人:梅特索礦產(chǎn)股份有限公司