專利名稱：復(fù)合耐磨件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種耐磨件，特別涉及一種復(fù)合耐磨件，該復(fù)合耐磨件特別適用于磨煤機(jī)的襯板和輥套。
背景技術(shù)：
百年來金屬耐磨材料從錳鋼、鎳硬鑄鐵到高鉻鑄鐵、表面堆焊材料，在不同領(lǐng)域發(fā)揮著各自的作用，但隨著耐磨材料硬度逐步提高，脆性也大大增加，帶來斷裂風(fēng)險。隨著工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，用戶對耐磨材料的要求越來越高，不但要有更高的耐磨性，還要有足夠的韌性。另外，影響耐磨件壽命的重要因素是磨損嚴(yán)重，特別是在火力發(fā)電廠中使用的磨煤機(jī)，由于國內(nèi)電煤情況普遍低于設(shè)計(jì)煤種，導(dǎo)致耐磨件磨損嚴(yán)重，檢修周期縮短，影響了正常電力生產(chǎn)。因此，提高耐磨件的使用壽命非常重要。普遍使用的三氧化二鋁陶瓷有著極高的硬度和耐磨性，但韌性較低，而金屬基耐磨陶瓷可以有效解決材料在耐磨性和沖擊韌性上的矛盾。目前已知的鑲嵌式陶瓷柱復(fù)合耐磨材料，采用三氧化二鋁陶瓷韌性低，而氧化鋯陶瓷成本高，實(shí)心柱狀陶瓷柱結(jié)構(gòu)壁厚大，導(dǎo)熱率低，易產(chǎn)生爆裂或塊狀脫落現(xiàn)象，同時采用的粘結(jié)劑易造成環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合耐磨件。該復(fù)合耐磨件的耐磨性可達(dá)到相應(yīng)的金屬耐磨件的2倍以上，而且未使用粘結(jié)劑降低了環(huán)境污染 ’另夕卜，本實(shí)用新型的復(fù)合耐磨件較現(xiàn)有的鑲嵌式陶瓷柱復(fù)合耐磨材料而言，陶瓷柱結(jié)合的更加牢固，不易脫落。本實(shí)用新型提供的復(fù)合耐磨件，由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構(gòu)成，所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設(shè)于金屬網(wǎng)孔中。優(yōu)選地，所述空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱。優(yōu)選地，所述空心陶瓷柱為圓柱外徑臺階結(jié)構(gòu)，所述金屬網(wǎng)套設(shè)在所述空心陶瓷柱的臺階處。更優(yōu)選地，所述空心陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部一體構(gòu)成，所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內(nèi)徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm;而且所述第二圓柱體部側(cè)的端面朝向所述工作層部的上表面。優(yōu)選地,所述一體燒注時米用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。優(yōu)選地，所述復(fù)合耐磨件是磨煤機(jī)的襯板或者輥套。優(yōu)選地，所述金屬網(wǎng)還設(shè)于所述空心陶瓷柱的上下端面。所述金屬網(wǎng)可以是鋼網(wǎng)或/和鐵網(wǎng)。[0011]本實(shí)用新型的有益效果此種復(fù)合耐磨件是在金屬耐磨件的工作層中鑲鑄空心陶瓷提高耐磨性能，延長了使用壽命。屬于空心陶瓷與耐磨金屬基體鑄態(tài)結(jié)合，在不用粘結(jié)劑的情況下，將空心陶瓷柱用鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)固定在砂型中，直接澆注而成，這樣空心陶瓷柱被牢固鑲鑄在金屬耐磨件的工作層中，同鑲嵌式陶瓷柱相比，在使用過程中不易發(fā)生復(fù)合陶瓷大面積剝落的情況。本實(shí)用新型的空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷克服了純?nèi)趸X陶瓷高硬度低韌性的不足，此陶瓷與金屬基體高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)得到有機(jī)結(jié)合，復(fù)合件的整體耐磨性可達(dá)到相應(yīng)金屬耐磨件的2倍以上，使得磨煤機(jī)能夠更好地適應(yīng)節(jié)本增效和降低環(huán)境污染的要求，產(chǎn)品更加符合用戶需要。

圖1是本實(shí)用新型復(fù)合耐磨陶瓷襯板；圖2是本實(shí)用新型復(fù)合耐磨陶瓷輥套；圖3是空心陶瓷柱的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下1 :空心陶瓷柱；2 :聞絡(luò)鑄鐵金屬基體部具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行說明，但本實(shí)用新型并不限于此。本實(shí)用新型提供的復(fù)合耐磨件由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構(gòu)成，所述工作層部中嵌入有多個空心的陶瓷柱，而且所述陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述陶瓷柱空心部和所述陶瓷柱外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設(shè)于金屬網(wǎng)孔中。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型所述的陶瓷柱可以是氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱，其可以克服純?nèi)趸X陶瓷韌性不足的缺點(diǎn)，從而改善復(fù)合耐磨件的耐磨性能。優(yōu)選氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱中二氧化鋯含量為46-6O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％?？梢愿鶕?jù)耐磨鑄件使 用工況選用陶瓷柱的具體成分配比，由于所述陶瓷柱為空心陶瓷柱，在降低成本的同時可以使其嵌入復(fù)合耐磨件工作層部的牢固程度更強(qiáng)，同時導(dǎo)熱率高，不易產(chǎn)生爆裂或塊狀脫落現(xiàn)象。作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型所述的陶瓷柱為圓柱外徑臺階結(jié)構(gòu)，即由直徑不同的多段陶瓷柱構(gòu)成而且多段陶瓷柱是一體成型的，可以根據(jù)耐磨鑄件使用工況選用具體尺寸的陶瓷柱，比如本實(shí)用新型的實(shí)施例中使用的陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部構(gòu)成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24mm、所述第二圓柱體部的外徑為28mm、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內(nèi)徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm，見圖3，該結(jié)構(gòu)的陶瓷柱以第二圓柱體部側(cè)的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設(shè)置，更有利于套設(shè)于陶瓷柱上的金屬網(wǎng)固定該陶瓷柱，也就是說，將金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔設(shè)計(jì)成與第一圓柱體部的外徑相符的網(wǎng)格，這樣金屬網(wǎng)可以卡在臺階結(jié)構(gòu)處即第一圓柱體部和第二圓柱體部的結(jié)合處，從而牢固的固定陶瓷柱，見圖1和圖2，采用網(wǎng)格為25mmX25mm的鐵網(wǎng)對上述實(shí)施例中的陶瓷柱進(jìn)行了固定。另外，為了進(jìn)一步固定陶瓷柱還可以在空心陶瓷柱的上下端面上設(shè)有金屬網(wǎng)比如鐵網(wǎng)或鋼網(wǎng)，其網(wǎng)格的尺寸小于第一、二圓柱體部外徑，比如上下端面分別布置網(wǎng)格為8_ X 8mm鋼網(wǎng)。所述金屬網(wǎng)可以選用鋼網(wǎng)或/和鐵網(wǎng)，鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)的外形尺寸按照陶瓷柱形狀進(jìn)行選定，鋼網(wǎng)的融合性按照澆注溫度及速度進(jìn)行選定。比如在1370 1380°C的澆注溫度和O. 6^0. 8m/s的澆注速度下，鋼網(wǎng)可以保證鐵水在充型時不至于迅速融化導(dǎo)致陶瓷柱大量漂移。作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，復(fù)合耐磨件在一體澆注成型時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。復(fù)合耐磨件是磨煤機(jī)的襯板或者輥套。以上復(fù)合耐磨件的優(yōu)選方式可以自由組合。上述復(fù)合耐磨件的制備方法，包括如下操作將空心陶瓷柱以垂直于工作層部的方向排列并通過金屬網(wǎng)固定于耐磨件的砂型中與所述工作層部對應(yīng)的位置；然后對所述空心陶瓷柱進(jìn)行預(yù)熱；之后向整個砂型中澆注金屬液，所述空心陶瓷柱的空心部和外周部充滿金屬液，冷卻后內(nèi)部嵌入有空心陶瓷柱的工作層部與所述金屬基體部凝固成一體，從而得到所述復(fù)合耐磨件。優(yōu)選地，澆注復(fù)合耐磨件用的砂型與所述陶瓷柱間留有一定空隙以便于金屬液沖型。所述預(yù)熱的溫度優(yōu)選為30(T50(TC，時間優(yōu)選為3(Γ50分鐘。所述澆注的溫度優(yōu)選為1370 1380°C，速度優(yōu)選為 O. 6 O. 8m/s (相當(dāng)于1. 2X 103cm3/s_2· OX 103cm3/s 的流量)。下面列舉幾個實(shí)施例。實(shí)施例1復(fù)合耐磨陶瓷襯板的制備方法本實(shí)施例制備用于ZGM中速磨煤機(jī)的復(fù)合耐磨陶瓷襯板見圖1，陶瓷柱的材質(zhì)選用氧化鋯增韌三氧化二鋁(其中，氧化鋯的含量為46飛O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％;空心陶瓷柱的結(jié)構(gòu)為圓柱外徑臺階結(jié)構(gòu)，見圖3，由第一圓柱體部和第二圓柱體部構(gòu)成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24mm、所述第二圓柱體部的外徑為28mm、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內(nèi)徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm,臺階部即第一圓柱體部與第二圓柱體部的結(jié)合處的圓弧半徑Rl為Imm,該陶瓷柱以第二圓柱體部的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設(shè)置；根據(jù)空心陶瓷柱的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)選擇鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)的外形尺寸與融合性，其中鐵網(wǎng)網(wǎng)格為25mmX25mm，與空心陶瓷的臺階部配合，鋼網(wǎng)網(wǎng)格為8mmX 8mm,兩個鋼網(wǎng)分別與外徑Φ 24mm的端面和外徑Φ 28mm的端面配合；復(fù)合耐磨件一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。制備方法步驟一，按照ZGM中速磨煤機(jī)襯板的鑄造工藝進(jìn)行造型，如圖1所示；步驟二，按照鑄造工藝在型腔內(nèi)刷鋯銀粉涂料(該鋯銀粉涂料是市場上普遍有售的涂料產(chǎn)品)，將上述空心陶瓷柱以垂直于工作層的方向均勻排列成一排并通過上述鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)按上述方式將其固定于復(fù)合耐磨陶瓷襯板的砂型中與所述工作層部對應(yīng)的位置；步驟三，對固定于砂型中的空心陶瓷柱進(jìn)行預(yù)熱，溫度為30(T320°C，時間為30分鐘；步驟四，將砂箱合住，向整個砂型中澆注高鉻鑄鐵金屬液，澆注的溫度為1370 1380°C，速度為 O. 6 O. 8m/s (相當(dāng)于1. 2X 103cm3/s-2. OX 103cm3/s 的流量)；步驟五，冷卻后去掉砂箱(即打箱落砂)對其清磨、熱處理，從而得到復(fù)合耐磨陶瓷襯板，該熱處理是指高溫淬火(即1020°C保溫10小時后風(fēng)冷至室溫)后回火(即400°C保溫6小時后空冷)。將該實(shí)施例的襯板用于ZGM中速磨煤機(jī)，使用壽命為1800(Γ20000小時，是現(xiàn)有高鉻鑄鐵襯板的2倍以上，而且期間空心陶瓷柱無脫落。實(shí)施例2復(fù)合耐磨陶瓷輥套的制備方法復(fù)合耐磨陶瓷襯板見圖2，陶瓷柱的材質(zhì)選用氧化鋯增韌三氧化二鋁(其中，氧化鋯的含量為46飛O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％;空心陶瓷柱的結(jié)構(gòu)為圓柱外徑臺階結(jié)構(gòu)，見圖3，由第一圓柱體部和第二圓柱體部構(gòu)成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內(nèi)徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm,臺階部即第一圓柱體部與第二圓柱體部的結(jié)合處的圓弧半徑Rl為1_，該陶瓷柱以第二圓柱體部的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設(shè)置；根據(jù)空心陶瓷柱的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)選擇鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)的外形尺寸與融合性，其中鐵網(wǎng)網(wǎng)格為25mmX25mm，與空心陶瓷的臺階部配合，鋼網(wǎng)網(wǎng)格為8mmX8mm，兩個鋼網(wǎng)分別與外徑Φ 24mm的端面和外徑Φ 28mm的端面配合；金屬耐磨材料為高鉻鑄鐵材料，金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。復(fù)合耐磨件一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。制備方法步驟一，按照ZGM中速磨煤機(jī)輥套的鑄造工藝進(jìn)行造型，如圖2所示；步驟二，按照鑄造工藝在型腔內(nèi)刷鋯銀粉涂料(該鋯銀粉涂料是市場上普遍有售的涂料產(chǎn)品)，將空心陶瓷柱以垂直于工作層部的方向均勻排列成一排并通過上述鐵網(wǎng)和鋼網(wǎng)按上述方式將其固定于復(fù)合耐磨陶瓷輥套的砂型中與所述工作層部對應(yīng)的位置；步驟三，對固定于砂型中的空心陶瓷柱進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為48(T50(TC，時間為40分鐘；步驟四，將砂箱合住，向整個砂型中澆注高鉻鑄鐵金屬液，澆注的溫度為1370 1380°C，速度為 O. 6 O. 8m/s (相當(dāng)于1. 2X 103cm3/s-2. OX 103cm3/s 的流量)；步驟五，冷卻后去掉砂箱(即打箱落砂)對其清磨、熱處理，從而得到復(fù)合耐磨陶瓷輥套，該熱處理是指高溫淬火(即1020°C保溫10小時后風(fēng)冷至室溫)后回火(即400°C保溫6小時后空冷)。將該實(shí)施例的輥套用于ZGM中速磨煤機(jī)，使用壽命為1600(Γ20000小時，是現(xiàn)有高鉻鑄鐵輥套的2倍以上，而且期間空心陶瓷柱無脫落。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合耐磨件，由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構(gòu)成，其特征在于， 所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設(shè)于金屬網(wǎng)的孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于，所述空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于，所述空心陶瓷柱為圓柱外徑臺階結(jié)構(gòu)，所述金屬網(wǎng)套設(shè)在所述空心陶瓷柱的臺階處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于， 所述空心陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部一體構(gòu)成，所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內(nèi)徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm;而且所述第二圓柱體部側(cè)的端面朝向所述工作層部的上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于， 所述一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于， 所述復(fù)合耐磨件是磨煤機(jī)的襯板或者棍套。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于， 所述金屬網(wǎng)還設(shè)于所述空心陶瓷柱的上下端面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的復(fù)合耐磨件，其特征在于， 所述金屬網(wǎng)為鋼網(wǎng)或/和鐵網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合耐磨件。該耐磨件由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構(gòu)成，所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設(shè)于金屬網(wǎng)孔中。該復(fù)合耐磨件是在金屬耐磨件的工作層中鑲鑄空心陶瓷提高耐磨性能，延長了使用壽命，而且未使用粘結(jié)劑，同鑲嵌式陶瓷柱相比，不易發(fā)生復(fù)合陶瓷大面積剝落的情況。
文檔編號B22D19/08GK202845750SQ201220572938
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者張順利, 馬紹磊, 王玉磊, 王嵩, 聶縣會, 李勇 申請人:北京電力設(shè)備總廠