一種復(fù)合耐磨件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵基復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種礦山、水泥、機(jī)械等領(lǐng)域中用于球磨和破碎物料的球磨機(jī)襯板、磨球、破碎機(jī)破碎壁等復(fù)合耐磨件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐磨材料廣泛應(yīng)用于冶金、電力、機(jī)械、建材、礦山、汽車、高速列車等領(lǐng)域裝備中關(guān)鍵構(gòu)件，覆蓋面廣消耗量大，但目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的耐磨材料還停留在傳統(tǒng)鋼鐵材料水平上，主要有高鉻鑄鐵、高錳鋼、球墨鑄鐵、合金鋼等，耐磨性與強(qiáng)韌性相互制約、消耗量大、安全性差，成為相關(guān)工業(yè)發(fā)展的瓶頸。陶瓷顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料兼具陶瓷顆粒的高硬度與金屬基體強(qiáng)韌性，成為替代傳統(tǒng)鋼鐵耐磨材料的首選材料。
[0003]為了實現(xiàn)陶瓷顆粒與鋼鐵基體的復(fù)合進(jìn)而制成復(fù)合材料耐磨件產(chǎn)品，國內(nèi)外科技工作者一直在不斷尋找方法。
[0004]公開號為CN101898238A的中國專利申請公開了一種陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合耐磨件及其制造方法，以及公開號為CN101269411A的中國專利申請公開了一種多孔陶瓷/鋼鐵基復(fù)合材料的制備方法，這兩種方法均提供了較好的思路，但存在以下問題:
1、陶瓷顆粒制成陶瓷預(yù)制體的工藝較繁瑣，連同模具放入燒結(jié)爐一起燒結(jié)，耗費財力、人力和能源；
2、陶瓷預(yù)制體呈柱狀、長條狀、塊狀或蜂窩狀過于簡單，實際產(chǎn)品工作面構(gòu)型復(fù)雜，無法滿足需求；
3、預(yù)制體之間間隔至少10_，這種間隔導(dǎo)致在磨損面預(yù)留了大量不耐磨的區(qū)域，導(dǎo)致耐磨件的使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種生產(chǎn)工藝更加簡化，有利于機(jī)械化操作，能夠使陶瓷顆粒在耐磨件的磨損面上較均勻分布，有效提高產(chǎn)品使用壽命的復(fù)合耐磨件的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的復(fù)合耐磨件的制備方法，其特點是包括如下步驟:
1)確定耐磨件工況下的磨損面及失效形式，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型:陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型的厚度為3?80mm，構(gòu)型可以是條狀、板狀或多孔狀，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ；
2)制備陶瓷增強(qiáng)體；
3)澆鑄金屬基體，使陶瓷增強(qiáng)體與金屬基體相互結(jié)合形成復(fù)合耐磨件，形成陶瓷增強(qiáng)體的陶瓷顆粒是均勻地分布在耐磨件的磨損面上，且金屬基體牢固包覆陶瓷顆粒。
[0007]其中，上述步驟2)的具體操作方法如下:
21)制作與陶瓷增強(qiáng)體形狀對應(yīng)的模具； 22)將粒徑為0.1?7mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理；
23)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為0.5?2%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體；
24)脫模，放入氣氛爐中脫脂固化，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體。
[0008]上述步驟3)的具體操作方法如下:
31)將陶瓷增強(qiáng)體置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液；
32)金屬基體材料為鐵及其合金，可以是尚猛鋼、尚絡(luò)鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鋼；
33)采用中頻爐熔煉鐵合金形成金屬液，澆鑄溫度在1400?1500°C，澆鑄工藝可以是重力鑄造或負(fù)壓鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中；
34)冷卻后，清砂，打磨，得到復(fù)合耐磨件。
[0009]上述復(fù)合耐磨件為球磨機(jī)襯板或鏟齒或立軸式破碎機(jī)沖擊頭或破碎機(jī)破碎壁或磨球或其它耐磨材料領(lǐng)域多個種類耐磨件。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
1、通過本發(fā)明所述的設(shè)計原則，能夠使陶瓷顆粒在耐磨件的磨損面上較均勻分布，有效提尚廣品使用壽命；
2、本發(fā)明的生產(chǎn)工藝更加簡化，有利于機(jī)械化操作。
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明制備的復(fù)合襯板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明制備的復(fù)合破碎壁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明制備的復(fù)合磨球結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明所述的復(fù)合耐磨件的制備方法，包括如下步驟:
O確定耐磨件工況下的磨損面及失效形式，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型:構(gòu)型厚度為3?80mm，構(gòu)型可以是條狀、板狀或多孔狀等，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ；
2)根據(jù)所設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型，設(shè)計和制作模具；
3)將粒徑為0.1?7mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理；
4)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為0.5?2%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體；
5)脫模，放入氣氛爐中脫脂固化，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體；
6)采用中頻爐熔煉鐵合金形成金屬液，金屬基體材料為鐵及其合金，可以是高錳鋼、高鉻鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鋼等，澆鑄溫度在1400?1500°C ；
7)將陶瓷增強(qiáng)體置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液，澆鑄工藝可以是重力鑄造或負(fù)壓鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中；
8)冷卻后，清砂，打磨，得到復(fù)合耐磨件，該復(fù)合耐磨件為球磨機(jī)襯板或鏟齒或立軸式破碎機(jī)沖擊頭或破碎機(jī)破碎壁或磨球或其它耐磨材料領(lǐng)域多個種類。
[0016]實施例1:
1)確定球磨機(jī)襯板工況下的磨損面及失效形式，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型，如圖1所示，構(gòu)型厚度為40mm，構(gòu)型為多孔狀(六角形蜂窩孔)，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ；
2)根據(jù)所設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型，設(shè)計和制作模具；
3)將粒徑為4?7mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理；
4)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為2%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體；
5)脫模，放入氣氛爐中脫脂燒結(jié)，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體；
6)采用中頻爐熔煉合金鋼，澆鑄溫度為1500°C；
7)將陶瓷增強(qiáng)體I置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液，重力鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中；
8)冷卻后，清砂，打磨，得到金屬基體I與陶瓷增強(qiáng)體2相結(jié)合的復(fù)合襯板產(chǎn)品。
[0017]實施例2:
1)確定破碎機(jī)破碎壁工況下的磨損面及失效形式，如圖2所示，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型為條狀，構(gòu)型厚度為60mm，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ；
2)根據(jù)所設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型，設(shè)計和制作模具；
3)將粒徑為0.5?3mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理；
4)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為0.8%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體；
5)脫模，放入氣氛爐中脫脂燒結(jié)，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體；
6)采用中頻爐熔煉高錳鋼，澆鑄溫度為1480°C；
7)將陶瓷增強(qiáng)體置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液，負(fù)壓鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中；
8)冷卻后，清砂，打磨，得到金屬基體I與陶瓷增強(qiáng)體2相結(jié)合的復(fù)合破碎壁產(chǎn)品。
[0018]實施例3:
1)確定球磨機(jī)磨球工況下的磨損面及失效形式，如圖3所示，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型為多孔狀(圓孔)，構(gòu)型厚度為20mm，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ；
2)根據(jù)所設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型，設(shè)計和制作模具；
3)將粒徑為2?5mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理；
4)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為1%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體；
5)脫模，放入氣氛爐中脫脂燒結(jié)，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體；
6)采用中頻爐熔煉球墨鑄鐵，澆鑄溫度為1420°C；
7)將陶瓷增強(qiáng)體置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液，重力鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中；8)冷卻后，清砂，打磨，得到金屬基體I與陶瓷增強(qiáng)體2相結(jié)合的復(fù)合磨球產(chǎn)品。
[0019]本發(fā)明是通過實施例來描述的，但并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)合耐磨件的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)確定耐磨件工況下的磨損面及失效形式，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型:陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型的厚度為3?80mm，構(gòu)型可以是條狀、板狀或多孔狀，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于1mm ； 2)制備陶瓷增強(qiáng)體； 3)澆鑄金屬基體，使陶瓷增強(qiáng)體與金屬基體相互結(jié)合形成復(fù)合耐磨件，形成陶瓷增強(qiáng)體的陶瓷顆粒是均勻地分布在耐磨件的磨損面上，且金屬基體牢固包覆陶瓷顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件的制備方法，其特征在于上述步驟2)的具體操作方法如下: 21)制作與陶瓷增強(qiáng)體形狀對應(yīng)的模具； 22)將粒徑為0.1?7mm的陶瓷顆粒進(jìn)行表面鍍鎳處理； 23)將處理后的陶瓷顆粒與重量百分比為0.5?2%的粘結(jié)劑混合，填充于模具中，采用溫壓成型的方法，制成具有一定強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)體坯體； 24)脫模，放入氣氛爐中脫脂固化，得到具有三維多尺度互通孔隙的陶瓷增強(qiáng)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件的制備方法，其特征在于上述步驟3)的具體操作方法如下: 31)將陶瓷增強(qiáng)體置于鑄造型腔中用于制作耐磨件磨損面的位置處，澆注基體金屬液； 32)金屬基體材料為鐵及其合金，可以是高錳鋼或高鉻鑄鐵或球墨鑄鐵或合金鋼； 33)采用中頻爐熔煉鐵合金形成金屬液，澆鑄溫度在1400?1500°C，澆鑄工藝可以是重力鑄造或負(fù)壓鑄造，使金屬液滲入陶瓷增強(qiáng)體孔隙中； 34)冷卻后，清砂，打磨，得到復(fù)合耐磨件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件的制備方法，其特征在于上述復(fù)合耐磨件為球磨機(jī)襯板或鏟齒或立軸式破碎機(jī)沖擊頭或破碎機(jī)破碎壁或磨球等。
【專利摘要】一種復(fù)合耐磨件的制備方法，其步驟是：1）確定耐磨件工況下的磨損面及失效形式，設(shè)計陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型：陶瓷增強(qiáng)體構(gòu)型的厚度為3～80mm，構(gòu)型可以是條狀、板狀或多孔狀，需保證澆鑄瞬間陶瓷增強(qiáng)體中任意一個點到達(dá)金屬液的絕對距離小于10mm；2）制備陶瓷增強(qiáng)體；3）澆鑄金屬基體，使陶瓷增強(qiáng)體與金屬基體相互結(jié)合形成復(fù)合耐磨件，形成陶瓷增強(qiáng)體的陶瓷顆粒是均勻地分布在耐磨件的磨損面上，且金屬基體牢固包覆陶瓷顆粒。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝更加簡化，有利于機(jī)械化操作，且能夠使陶瓷顆粒在耐磨件的磨損面上較均勻分布，有效提高產(chǎn)品使用壽命。
【IPC分類】B22D19-08
【公開號】CN104707972
【申請?zhí)枴緾N201510081534
【發(fā)明人】王娟, 鄭開宏, 王秀連, 周楠, 王海艷
【申請人】廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月15日