本發(fā)明涉及新材料領域，特別涉及一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥及制造方法。

背景技術：

在工業(yè)生產中的許多領域如燃煤電廠、水泥、鋼鐵、礦山等領域都存在惡劣的工作環(huán)境，要求工作部件同時具備耐磨耐熱或耐磨耐沖擊綜合性能，因此具有單一性能的材料已不能滿足工況的需求，因此，各種陶瓷顆粒增強鐵基耐磨材料受到研究者越來越多的重視。磨輥作為磨煤機的主要功能部件，工況條件及其惡劣，因此其質量不僅影響磨煤質量，還影響生產成本與效率，國內在磨煤機磨輥的研發(fā)與應用方面也得到了長足的發(fā)展，開發(fā)出的大型磨輥主要有整體高鉻鑄鐵、堆焊磨輥、一次澆鑄陶瓷復合磨輥。高鉻鑄鐵磨輥制造簡單，生產成本較低，但存在沖擊韌性差，壽命短不可修復的缺陷；而堆焊磨輥具備一定的可修復性，但僅可修復2-3次，具有很大的局限性，并且在使用過程中堆焊層容易脫落，易磨損，壽命短，每1-2年需停機檢修，造成成本過高；一次澆鑄陶瓷復合磨輥，大幅度提升磨輥的耐磨性和使用壽命，是高鉻鑄鐵的2-3倍，但是不具備修復性，并且在制備過程中，由于陶瓷散落原因，會導致后續(xù)加工困難，增加加工成本和生產周期。

基于以上問題，本專利提供一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法，旨在磨煤機惡劣工況下，實現磨輥的高耐磨和可修復性，解決磨煤機生產過程中，磨輥易損壞、更換困難等問題。

技術實現要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種具有較長壽命，同時具備可修復性，磨損后保留基體，直接更換工作層，且磨輥制造方法簡單，加工周期短，有效降低了成本的陶瓷復合磨輥及制造方法。

技術方案：本發(fā)明所述的一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥，包括基體、工作層和定位件，所述基體上裝配有工作層，所述工作層的一端部通過基體上的限位環(huán)進行限位，所述工作層的另一端部通過定位槽連接有定位件，所述定位件與基體接合處焊接固定，所述工作層內側面上設有間隔設置的凸臺，所述基體與工作層配合的外表面設有錐度。

進一步的，所述基體和定位件采用普通鑄鋼制成。

進一步的，所述凸臺面積占整個工作層內側面面積的1/4-1/2。

進一步的，所述錐度的角度范圍為2-5°。

進一步的，所述工作層內設有網格結構的陶瓷復合預制體。

本發(fā)明還公開了上述一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法，包括如下步驟：

（1）將預處理烘干后的陶瓷顆粒、合金粉末和粘結劑按比例混合，通過專用模具制備出特定外形，并干燥定型，然后通過真空燒結，制備出陶瓷復合預制體；

（2）取出預制體，放入200-300℃烘箱內，進行預熱，然后固定在鑄造砂型型腔內，最后通過澆鑄合金熔液制備陶瓷復合耐磨工作層；

（3）通過熱處理，使工作層硬度達到59-62hrc，然后對陶瓷復合耐磨工作層進行機械加工，制備出要求尺寸與形狀；

（4）整體澆鑄圖紙設計的基體和定位件，并機械加工，滿足配合要求；

（5）將步驟（3）中的陶瓷復合耐磨工作層，放入基體限位環(huán)上，通過定位件對工作層進行軸向和周向定位，最后將定位件焊接在基體上，實現磨輥的完全定位。

進一步的，所述陶瓷顆粒為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷中一種或者兩種任意組合后表面包覆有合金粉末的陶瓷。

進一步的，所述合金粉末采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

進一步的，所述合金熔液采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

有益效果：本發(fā)明所提供的一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥及制造方法具有以下明顯效果：

（1）陶瓷復合耐磨工作層具備可修復性，陶瓷復合耐磨工作層在磨損后，可在原基體上直接更換；

（2）陶瓷復合耐磨工作層與基體的配合面錐度具有自鎖作用，可以實現兩部分的自行夾緊；

（3）陶瓷復合耐磨工作層設有凸臺，可以有效減少加工面，降低加工難度和周期；

（4）基體為普通鋼材，易加工，成本低，且可重復使用；

（5）定位件為普通鋼材，可重復使用，其上設有凸臺起到良好的軸向和圓周定位，采用焊接技術能夠達到完全定位，操作方便，且后期修復簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明磨輥的裝配立體圖；

圖2為本發(fā)明磨輥的裝配剖視圖；

圖3為本發(fā)明磨輥基體立體圖；

圖4為本發(fā)明磨輥基體剖視圖；

圖5為本發(fā)明磨輥工作層立體圖；

圖6為本發(fā)明磨輥工作層剖視圖；

圖7為本發(fā)明磨輥定位件立體圖；

圖8為圖5磨輥工作層立體局部放大圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明：

如圖1到圖8所示的一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥，包括基體1、工作層2和定位件3，所述基體1上裝配有工作層2，所述工作層2的一端部通過基體1上的限位環(huán)進行限位，所述工作層2的另一端部通過定位槽5連接有定位件3，所述定位件3與基體1接合處焊接固定，所述工作層2內側面上設有間隔設置的凸臺6，所述基體1與工作層2配合的外表面設有錐度。

作為本實施例的進一步優(yōu)化：

優(yōu)選的，所述基體1和定位件3采用普通鑄鋼制成，易加工，成本低，且可重復使用。

優(yōu)選的，所述凸臺6面積占整個工作層2內側面面積的1/4-1/2，可以有效減少加工面，降低加工難度和周期。

優(yōu)選的，所述錐度的角度范圍為2-5°，具有自鎖作用，可以實現基體1與工作層2的自行相互夾緊。

優(yōu)選的，所述工作層2內設有網格結構的陶瓷復合預制體4。

其中基體和定位件通過整體澆鑄的方法制備，選用普通鑄鋼；工作層采用金屬-陶瓷復合技術制備，陶瓷采用氧化鋁，合金選用高鉻鑄鐵；將工作層裝配在基體外壁，通過基體上設有的斜度臺階進行定位和夾緊，配合面為工作層內壁和基體外壁，其中工作層可更換，且內壁設有凹凸臺階b，具有減少加工面作用，將通過定位件連接基體和工作層，并使工作層軸向和圓周定位，最后通過焊接方法將定位件固定在基體上，制備出磨輥。

上述磨輥在使用磨損后，更換過程如下：

（1）通過打磨、切割焊接處，分離定位件與基體，取下定位件；

（2）將磨損工作層拆卸，并更換新件；

（3）重復磨輥裝配方法，修復完成。

上述一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法如下：

實施例1

一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法，包括如下步驟：

（1）將預處理烘干后的陶瓷顆粒、合金粉末和粘結劑按比例混合，通過專用模具制備出特定外形，并干燥定型，然后通過真空燒結，制備出陶瓷復合預制體；

（2）取出預制體，放入200℃烘箱內，進行預熱，然后固定在鑄造砂型型腔內，最后通過澆鑄合金熔液制備陶瓷復合耐磨工作層；

（3）通過熱處理，使工作層硬度達到59hrc，然后對陶瓷復合耐磨工作層進行機械加工，制備出要求尺寸與形狀；

（4）整體澆鑄圖紙設計的基體和定位件，并機械加工，滿足配合要求；

（5）將步驟（3）中的陶瓷復合耐磨工作層，放入基體限位環(huán)上，通過定位件對工作層進行軸向和周向定位，最后將定位件焊接在基體上，實現磨輥的完全定位。

優(yōu)選的，所述陶瓷顆粒為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷中一種或者兩種任意組合后表面包覆有合金粉末的陶瓷。

優(yōu)選的，所述合金粉末采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

優(yōu)選的，所述合金熔液采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

實施例2

一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法，包括如下步驟：

（1）將預處理烘干后的陶瓷顆粒、合金粉末和粘結劑按比例混合，通過專用模具制備出特定外形，并干燥定型，然后通過真空燒結，制備出陶瓷復合預制體；

（2）取出預制體，放入300℃烘箱內，進行預熱，然后固定在鑄造砂型型腔內，最后通過澆鑄合金熔液制備陶瓷復合耐磨工作層；

（3）通過熱處理，使工作層硬度達到62hrc，然后對陶瓷復合耐磨工作層進行機械加工，制備出要求尺寸與形狀；

（4）整體澆鑄圖紙設計的基體和定位件，并機械加工，滿足配合要求；

（5）將步驟（3）中的陶瓷復合耐磨工作層，放入基體限位環(huán)上，通過定位件對工作層進行軸向和周向定位，最后將定位件焊接在基體上，實現磨輥的完全定位。

優(yōu)選的，所述陶瓷顆粒為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷中一種或者兩種任意組合后表面包覆有合金粉末的陶瓷。

優(yōu)選的，所述合金粉末采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

優(yōu)選的，所述合金熔液采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

實施例3

一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥的制造方法，包括如下步驟：

（1）將預處理烘干后的陶瓷顆粒、合金粉末和粘結劑按比例混合，通過專用模具制備出特定外形，并干燥定型，然后通過真空燒結，制備出陶瓷復合預制體；

（2）取出預制體，放入250℃烘箱內，進行預熱，然后固定在鑄造砂型型腔內，最后通過澆鑄合金熔液制備陶瓷復合耐磨工作層；

（3）通過熱處理，使工作層硬度達到60hrc，然后對陶瓷復合耐磨工作層進行機械加工，制備出要求尺寸與形狀；

（4）整體澆鑄圖紙設計的基體和定位件，并機械加工，滿足配合要求；

（5）將步驟（3）中的陶瓷復合耐磨工作層，放入基體限位環(huán)上，通過定位件對工作層進行軸向和周向定位，最后將定位件焊接在基體上，實現磨輥的完全定位。

優(yōu)選的，所述陶瓷顆粒為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷中一種或者兩種任意組合后表面包覆有合金粉末的陶瓷。

優(yōu)選的，所述合金粉末采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

優(yōu)選的，所述合金熔液采用高鉻鑄鐵或高錳鋼。

本發(fā)明利用一種低成本、可修復hp型陶瓷復合磨輥及制造方法，制備出高耐磨復合磨輥，具有較長壽命，同時具備可修復性，磨損后保留基體，直接更換工作層，且磨輥制造方法簡單，加工周期短，有效降低了成本。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。