專利名稱：耐磨復(fù)合材料的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬表面復(fù)合耐磨材料的鑄造方法，它屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
在磨料磨損場合，受磨損件對其材質(zhì)的要求通常既要有高的耐磨性，又要具備良好的韌性，單純一種材質(zhì)制成的零件很難滿足以上相互矛盾的要求。于是在韌性材料表面結(jié)合-耐磨表層的各種表面強(qiáng)化技術(shù)在解決上述矛盾方面顯示了很大優(yōu)越性。其中，生產(chǎn)鑄件時，在鑄件凝固過程中一次性完成在鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的工藝與傳統(tǒng)的堆焊噴涂及激光表面合金化等表面強(qiáng)化工藝相比，具有合金層厚度大，使用壽命增加，可以熱處理以及合金層與金屬基體是冶金結(jié)合等優(yōu)點外，更主要的是無需專門的設(shè)備，簡化了生產(chǎn)工序，因而在縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本方面具有顯著的應(yīng)用價值。
在生產(chǎn)鑄件時，使鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的方法最常見的是涂覆鑄造法以及由涂覆鑄造法和真空密封造型相結(jié)合在一起的鑄造工藝;上述鑄造工藝和方法均已在生產(chǎn)中應(yīng)用，并且一直沿用至今。但是，它們做為在鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的工藝，存在如下技術(shù)上的缺陷(1)合金層厚度較薄，影響了鑄件使用壽命，且機(jī)械加工余量小，影響了其應(yīng)用;(2)由于存在有機(jī)或無機(jī)粘結(jié)劑等附加物，合金層中易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷，使復(fù)合合金層質(zhì)量受到影響;(3)在鑄型型腔內(nèi)壁上覆合純干態(tài)合金粉，雖說有很多優(yōu)點，但只限于近似水平的型腔壁面，尤其在型腔側(cè)面覆合合金粉困難，從而限制了該方法的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化耐磨復(fù)合材料的鑄造方法，該方法能夠同時在型腔不同位置表面覆合合金粉粒，以使鑄件表面復(fù)合合金層，而且合金層厚度在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，并克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的先預(yù)制實型氣化模，并使實型氣化模表面某一位置人為的預(yù)留有負(fù)尺寸余量，然后將上述氣化模置入鑄型型腔內(nèi)，氣化模與型腔內(nèi)壁形成一厚度均勻的“空隙腔”，再將合金粉放進(jìn)上述“空隙腔”內(nèi)，合箱后，采用真空密封造型法澆注，由于高溫，金屬液首先使氣化模氣化，氣體隨之被真空抽走，繼而，金屬液取代氣化模位置，充滿型腔，在真空負(fù)壓及毛細(xì)管作用下，滲入到合金粉粒中，合金粉粒在高溫金屬的熱物理及化學(xué)作用下，當(dāng)鑄件凝固后，便在其表面形成一耐磨合金層。
為了覆合合金粉粒層的方便，上述實型氣化?？稍O(shè)計成可拆裝的組合模，即由幾部分模組合成整體模，以滿足不同表面覆合合金粉粒的要求。
復(fù)合合金層厚度由氣化模上人為預(yù)留的負(fù)尺寸余量或由實型氣化模與型腔內(nèi)壁所形成的“空隙腔”之厚度決定，實型氣化模的材料為實型鑄造中常用的聚苯乙烯泡沫塑料。
本發(fā)明的方法所取得的技術(shù)進(jìn)步是它使用強(qiáng)化合金粉末(如常用的碳化鎢合金粉)在鑄件基體上成功地復(fù)合較厚的耐磨合金層，最大厚度可達(dá)10mm左右，由于使用的干合金粉不含其它有機(jī)或無機(jī)附加物，因而復(fù)合合金層組織致密，氣孔、夾渣缺陷很少，而且復(fù)合合金層與母材基體是冶金結(jié)合的。此外，使用本方法可以順利地在不規(guī)則鑄件材料表面復(fù)合一層耐磨合金粉，容易操作，鑄件成本相對較低。
下面的實施例可以進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實施例機(jī)械密封環(huán)是石油、化工、礦山等工程中使用的流體機(jī)械回轉(zhuǎn)軸的密封裝置，它是通過端面來密封的，如附圖1所示，因而密封環(huán)的密封端面應(yīng)具有高耐磨性，環(huán)座在具有一定耐磨性的同時，也要有一定韌性，但環(huán)座只要求在過流側(cè)面具有一定耐磨性就可以了。
本實施例所用的具體方法是在由普通材料制成的環(huán)座的端面及過流側(cè)面復(fù)合耐磨合金層，合金粉料選用鑄造碳化鎢(WC+W2C)為主要骨干相，操作步驟下面結(jié)合附圖描述。
圖1是實施例機(jī)械密封環(huán)的剖視圖。
圖2是實型氣化模3的剖面圖。
圖3、圖4、圖5、圖6是實施例操作過程砂箱的剖面圖。
圖7是機(jī)械密封環(huán)成品的剖面圖。


1、耐磨表面，2、密封環(huán)座，3、實型氣化模，4、真空密封造型砂箱，5、抽真空口，6、真空室，7、通氣網(wǎng)，8、型腔，9、密封薄膜，10、干態(tài)型砂，11、空隙腔，12、合金粉，13、澆注口，14、合金層，15、母材金屬。
本實施例操作步驟如下1、制實型氣化模如圖2所示，氣化模3是用聚苯乙烯發(fā)泡泡沫塑料制成的，圖2中的虛線部分代表鑄件實際尺寸，即型腔尺寸。
2、制做真空密封鑄型如圖3所示，在真空密封造型砂箱4內(nèi)置入干態(tài)型砂10，用密封薄膜9密封，抽真空后，做成型腔8。
3、如圖4所示，將實型氣化模放入鑄型型腔內(nèi)，由于實行氣化模制做時較鑄件預(yù)留有一定的負(fù)尺寸余量，因此實型氣化膜與型腔內(nèi)壁自然形成一空隙腔11，于是，用碳化鎢合金粉填實該空隙腔。
4、密封如圖5所示，將密封薄膜9蓋在鑄型型腔8上，并將其密封起來，在抽真空口5處抽真空，在真空負(fù)壓作用下，干散態(tài)合金粉粒層被緊實。
5、合箱澆注如圖6所示，用真空密封造型法造出另一半鑄型，合箱燒注，從澆注口13處澆入金屬液，同時在抽真空口5處抽真空，高溫金屬液首先使氣化模3氣化，氣體隨之被真空抽走，金屬液取代氣化模3的位置而充滿型腔8，在真空負(fù)壓的作用下滲入到合金粉粒中，合金粉粒在高溫金屬的熱物理及化學(xué)作用下，鑄件凝固后，在其表面形成一耐磨碳化鎢合金層14，如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種真空密封造型鑄造方法，特征是先預(yù)制實型氣化模，并使實型氣化模表面某一位置人為的預(yù)留有負(fù)尺寸余量，然后將實型氣化模置入鑄型型腔內(nèi)，再將復(fù)合合金粉放入實型氣化模與型腔內(nèi)壁形成的空隙腔內(nèi)，密封后抽真空，合箱澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的實型氣化模為可拆裝的組合模，幾部分模組合成整體模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所說的實型氣化模的材料選用聚苯乙烯泡沫塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種在鑄件表面復(fù)合強(qiáng)化耐磨材料的方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。借助在真空密封造型工藝制成的鑄型型腔中填充實型氣化模的手段，在實型氣化模表面位置預(yù)留負(fù)尺寸余量，將實型氣化模放入鑄型型腔內(nèi)，然后將復(fù)合于態(tài)合金粉置入實型氣化模與型腔內(nèi)壁形成的“空隙腔”內(nèi)，填實，密封后合模抽真空澆注。本方法可以在不同形狀的鑄件表面復(fù)合合金層，保證了鑄件合金層質(zhì)量，合金層的厚度可以調(diào)節(jié)，因而有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
文檔編號B22D18/06GK1080221SQ9210470
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月19日
發(fā)明者唐靖林 申請人:唐靖林