專利名稱：一種高韌性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合閘板的制備，尤其涉及一種用于物料輸送閥的高韌 性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法。
背景技術(shù)：
在煤炭、冶金、礦山、電力、建材、能源等工業(yè)行業(yè)廣泛應(yīng)用的物料輸 送管道中，閘板閥是主要的磨損件之一。閘板閥的閘板與螺桿固接，有手輪 操作其開啟通流或閉合斷流。分析閥門磨損得主要原因可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物料正常 流動(dòng)時(shí)，物料與閥體管壁的摩擦相對(duì)較小，而在閥門開啟或關(guān)閉的過程中， 物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生突變，強(qiáng)烈沖擊閘板及閘板密封面，摩擦力遞增，從而 導(dǎo)致閘板磨損嚴(yán)重，必須經(jīng)常更換。由于閘板、閥座等零部件磨損很快，造 成物料輸送閥閉合不嚴(yán)，從而導(dǎo)致內(nèi)漏，使物料無法均勻穩(wěn)定地輸送，不能 保證最大出力，嚴(yán)重影響工作效率和工作質(zhì)量。此外也導(dǎo)致日常維修量加大， 維修費(fèi)用增高，以及污染環(huán)境和浪費(fèi)能源等問題。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種用 于物料輸送閥的高韌性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法，采用該方法制備的高韌 性高耐磨復(fù)合閘板，既具有基體金屬的強(qiáng)度和韌性，又有硬質(zhì)相的高硬度和 高抗磨性，能夠同時(shí)承受高沖擊力和強(qiáng)烈磨損，具有使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的 特點(diǎn)，保證物料輸送系統(tǒng)正常安全生產(chǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種高韌性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉 芯棒材預(yù)置在閘板鑄型中，合金粉芯棒材所占體積為閘板總體積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬澆入閘板鑄型，在基體金屬的熱作用下，合金 粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn) 生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀 硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成內(nèi)含柱狀硬質(zhì)點(diǎn)復(fù)合耐磨閘 板。
本發(fā)明制備的高韌性高耐磨復(fù)合閘板具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 由于采用內(nèi)部填充合金粉末的合金粉芯棒材，在基體金屬液的高溫 作用下，合金粉芯棒材熔化，合金粉末燒結(jié)、溶解、擴(kuò)散，與基體金屬液發(fā) 生冶金化合反應(yīng)，同時(shí)由于合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短 了結(jié)晶過程，阻礙了合金元素的進(jìn)一步擴(kuò)散，從而使合金元素在原位富集， 晶粒顯著細(xì)化，析出大量彌散的高硬度的硬質(zhì)化合物，凝固后便形成了鑲嵌 在基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質(zhì)相，并與基體金屬形成良好的冶金過渡 結(jié)合，界面結(jié)合牢固，解決了硬質(zhì)相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性有機(jī) 統(tǒng)一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據(jù)閘板的使用要求進(jìn)行配比，成分可調(diào)，適應(yīng)性廣。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘結(jié)劑等雜質(zhì)，因此不會(huì)產(chǎn)生夾渣等缺陷， 內(nèi)部組織性能優(yōu)良。
4、 本發(fā)明的復(fù)合成型工藝可控性強(qiáng)、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于 規(guī)?；a(chǎn)。
5、 柱狀硬質(zhì)點(diǎn)為整體原位反應(yīng)生成，避免"鑲鑄復(fù)合"等工藝過程中 的開裂現(xiàn)象。
6、 根據(jù)使用工況，柱狀硬質(zhì)點(diǎn)在基體中的比例可調(diào)，并分布均勻；
7、 根據(jù)閘板結(jié)構(gòu)結(jié)形式，可實(shí)現(xiàn)工件耐磨表面復(fù)合、區(qū)域局部復(fù)合或 整體復(fù)合；
8、 使用壽命比普通閘板提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
圖1是復(fù)合耐磨閘板制備示意圖，
圖2是復(fù)合耐磨閘板結(jié)構(gòu)主剖視圖。 圖3是柱狀硬質(zhì)點(diǎn)復(fù)合耐磨材料的組織分布圖。 以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
參見圖l、圖2、按照本發(fā)明的技術(shù)方案，選用一定直徑的合金粉芯棒材 1，在合金粉芯棒材l的芯部裝入合金粉末，預(yù)置在閘板鑄型2中，合金粉芯 棒材1所占體積為閘板總體積的20% 60%，把熔化的基體金屬3澆入閘板鑄 型2，在基體金屬3的熱作用下合金粉芯棒材1發(fā)生熔化、合金粉末燒結(jié)、溶 滲甚至溶解，大量合金元素與基體金屬液3產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，合金粉芯棒 材l中的合金粉金屬元素在基體金屬液中進(jìn)行短程擴(kuò)散，在原位生成高度彌 散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相4與基體金屬3冶金過渡結(jié)合融 為一體，即制成內(nèi)含柱狀硬質(zhì)點(diǎn)復(fù)合耐磨閘板(如圖3所示)。
合金粉芯棒材l的直徑為①2mm O)10mm，其外皮為低碳鋼管，壁厚為 0.1 lmrn，芯部裝有粒度為50 200目的合金粉末。
合金粉末由高碳鉻鐵粉構(gòu)成，根據(jù)需要可添加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、 錳鐵粉等合金粉。
合金粉末也可以由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮化鈦 粉末中的一種或幾種構(gòu)成。
基體金屬3是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等鑄鋼或 鑄鐵中的一種。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。 實(shí)施例l:制備A3鋼為基體、高鉻合金為硬質(zhì)相的棒狀復(fù)合耐磨閘板 本實(shí)施例的制備方法包括下列步驟1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材l，裝入的合金粉末為高碳鉻鐵粉， 粒度100 150目，裁剪成與閘板厚度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占閘板50%的體積比例，預(yù)置在鑄型2的 型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成高 鉻合金為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼為基體組織3的復(fù)合耐磨閘板。
當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵 粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實(shí)施例2:制備A3鋼為基體、碳化鎢為硬質(zhì)相的棒狀復(fù)合耐磨閘板 本實(shí)施例的制備方法包括下列步驟-
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材l，裝入的合金粉末為碳化鎢，粒度 150目，裁剪成與閘板厚度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占閘板40%的體積比例，預(yù)置在鑄型(2) 的型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3,用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鉤為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨閘板。 實(shí)施例3:制備高錳鋼為基體、碳化鎢為硬質(zhì)相的棒狀復(fù)合耐磨閘板
本實(shí)施例的制備方法包括下列步驟
1、選用8mm直徑的合金粉芯棒材1，合金粉末為碳化鎢，粒度50目~80目，裁剪成與閘板厚度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占閘板60%的體積比例，預(yù)置在鑄型2的 型腔內(nèi)；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到1650 'C出爐，將鋼液澆入鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、高錳鋼Mnl3為基體金屬3的復(fù)合耐磨閘板。
上述實(shí)施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化硅、碳 化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實(shí)施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球 墨鑄鐵，均能夠制成合格的復(fù)合耐磨閘板。
權(quán)利要求
1. 一種高韌性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材預(yù)置在閘板鑄型中，合金粉芯棒材所占體積為閘板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬澆入閘板鑄型，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成內(nèi)含柱狀硬質(zhì)點(diǎn)復(fù)合耐磨閘板。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材為直 徑①2mm ①lOmm,壁厚0.1~lmm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目~200 目的合金粉末。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為高碳鉻 鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高韌性高耐磨復(fù)合閘板的制備方法，該方法將合金粉芯棒材預(yù)置在閘板鑄型中，合金粉芯棒材所占體積為閘板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬澆入閘板鑄型，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，即制成內(nèi)含柱狀硬質(zhì)點(diǎn)復(fù)合耐磨閘板。采用本發(fā)明的方法制備的高韌性高耐磨復(fù)合閘板中的柱狀硬質(zhì)點(diǎn)為整體原位反應(yīng)生成，與基體組織進(jìn)行短程擴(kuò)散，形成冶金結(jié)合界面，根據(jù)使用工況，柱狀硬質(zhì)點(diǎn)在基體中的比例可調(diào)并分布均勻，使用壽命比普通淬火閘板提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
文檔編號(hào)F16K3/02GK101412088SQ20081023248
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許云華 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)