CN1008890B - 圆柱表面复合碳化钨颗粒铸造方法 - Google Patents

Abstract

圆柱表面复合碳化钨颗粒铸造方法，主要特征是在浇注液态合金之前，先将碳化钨颗粒置于铸型内腔并使铸型旋转，在旋转过程中由于离心力的作用，碳化钨颗粒均匀散布在铸型内表面，然后进行液态合金浇注，浇注过程中，铸型始终旋转，该方法简单易于掌握，碳化钨颗粒可牢固地粘合在圆柱外表面，组成一表面平整、厚度一致的复合层，从而得到带有密实铸造碳化钨颗粒表面复合层的钢质或铁质圆柱体毛坯。

Description

本发明属于离心铸造技术。

在不少饲料加工、粮食加工的机器上，普遍地使用一种挤压被加工物的园辊的工作性能要求为：

1.园辊外表面应具有很高的硬度，不易磨损。并要求磨损表面在工作时一直保持有一定的高低不平粗糙度，以充分发挥园辊的抓料能力，保证机器的生产效率。

2.园辊在整体上应具有较大的强度和韧性，以承受工作时遇到的压载荷。

所以，这样的园辊常采用在合金钢园柱体外表面上复合一层铸造碳化钨硬质合金颗粒的结构。

采用离心铸造复合方法铸造碳化硬质合金颗粒园辊类制件的现有技术如日本特许公报（A）57-118850的叙述，此法系将重度比铁轻的碳化物粉未连同防氧化的熔剂和铁水一同浇入旋转的铸型中，利用离心力的作用，使碳化物较均匀的分布在铸件的内表面，从而形成耐磨层。但是，由于液态合金连同碳化钨一起进入铸型以后，需要有一个铸型长度方向上的流充填铸型，导致铸型长度方向上有的表面与液态金属接触时间较长，有的较短。因此在一些铸型表面上沉积的碳化钨就可能较多，而在另外的表面上，则沉积的较少，以至铸件的复合层厚度不易均匀。此外，碳化钨颗粒如果来不及沉积，则会留在铸件中部，而使园辊的随后加工遇到困难。碳化钨也易与铁组成易熔物而被熔化，使复合的碳化钨层成份发生变化，形成融合的密实层，破坏了碳化钨颗粒复合层的结构。

本发明的目的在于提出一种新的离心铸造方法，利用该方法制造出具有均匀的复合层的园辊类铸件，碳化钨颗粒应均匀牢固地复 合在园柱形辊的外表面上。园辊外表面除了应具有很高的硬度和耐磨性，并在工作时其磨损表面应保持有一定的高低不平粗糙度。

本发明的详细内容：

根据园辊的外径尺寸和长度按约1.5%的收缩率设计离心铸型的内径和长度，离心铸型可以是金属型、涂料金属型或砂型。制好的铸型需对准中心地按装在离心铸造机上。在生产直径较小、长度较短的园辊时，可采用卧式悬臂离心铸造机;而在生产直径较大、长度较大的园辊时，则可采用卧式滚筒型离心铸造机。按照园辊基体的尺寸计算重量，熔化基体的合金液。此外在按照所需碳化钨复合层的厚度条件下，秤量出硫化钨颗粒，碳化钨颗粒可为10至40目。待合金液熔化，并过热至一定温度后（对合金钢言可为1400～1600℃），开动离心铸造旋转;与此同时，把碳化钨颗粒放在U形断面的槽中，槽的长度应稍长于铸型，使碳化钨颗粒在铸型长度上均匀地铺于U形断面槽中，把U形断面槽通过铸型端盖上的园孔伸入铸型之中，缓慢旋转，使槽中的碳化钨颗粒在铸型全部长度上均匀地撤在旋转铸型的内表面上。颗粒随同铸型一起旋转，在铸型内表面形成均匀的一层铸造碳化钨颗粒层。当U形槽内的碳化钨颗粒全部倾倒完之后，自型内取走U形断面槽，铸型继续旋转。

而后往旋转的铸型中伸进浇注槽，往铸型中倾倒出恰巧是一个铸件所需要的液态合金，液态合金通过浇注槽前端的出口流在铺有碳化钨颗粒的铸型内表面上，在离心力的作用下金属液除了能很快地均匀铺开在铸型的整个内表面上之外，它还具有较强的渗透碳化钨颗粒间缝隙的作用，因此能在凝固之前穿透整个碳化钨颗粒层，加热碳化钨。由于碳化钨与浇注合金中的铁族金属有良好的润湿性， 所浇注的金属液可以紧密地与碳化钨表面接触。在金属液高温的作用下，金属液中的铁可与碳化钨中的碳与钨组成低熔点化合物，如含Fe₃C约3.7%、W约17%、其余为Fe的物体熔点只有1085℃，而含Fe₃C约1.4%、W约28%其余为铁的物体熔点只有1335℃。所以在浇注园辊的基体合金为钢或铁时，高熔点（2700℃左右）的碳化钨颗粒表面便会产生一薄薄的熔化层，碳化钨溶解在铁中，与钢水或铁液组成了冶金过渡层，在随后凝固冷却的过程中，由于此一过渡层的存在，可使碳化钨颗粒牢固地粘合在园辊的外表面上，组成一表面平整、厚度一致的复合层，从而得到了带有密实铸造碳化钨颗粒表面复合层的钢质或铁质的园辊辊体毛坯。

本发明的要点在于：

a.在复合铸造碳化钨颗粒的原材料中不必添加任何粘结剂、熔剂或其它物质;

b.为了控制好园辊基体合金液的渗透碳化钨层的深度和碳化钨颗粒层复合的牢度，可以调整碳化钨颗粒在进入铸型前的温度，其调整范围为100℃至300℃;

c.铸型转速的选择可按下式计算：

n＝ 55200/(γr)

式中    n-铸型转速，（转/分）

γ-浇注金属液的重度，（牛/²）

r-园辊的内孔半径，（米）

如果园辊的壁较厚，可在浇注完以后，把铸型转速适当减少。以防止铸件上裂缝的产生。

d.在浇注前的铸型工作温度可为250℃～320℃（对金属型和涂料金属型言），砂型的温度应为室温。

用本技术可简单地制造表面复合碳化钨硬质合金颗粒的园柱形铁合金的辊套。碳化钨复合层的牢度可与堆焊法的结果相同;复合层的厚度可比堆焊法的大，从而可提高园辊的工作寿命。本技术可用于一切饲料加工机械、粮食加工机械上需复合碳化钨颗粒的铁合金基的任何尺寸的园辊制造。也可用于需要在其它金属圆辊外表面上复合其它硬质颗粒物的铸造。

实施例：

颗粒饲料机轧辊，为园柱形零件，外径为182毫米，内径为135毫米，在此辊套的里面按装轴承和轴，装在颗粒饲料机上，把饲料抓在该轧辊之下，把干燥的饲料压入模套的孔洞中，使得到具有一定紧实度的颗粒。

此轧辊的辊套外表面上需复合粒度10～40目的碳化钨颗粒，厚度为2～5毫米，以提高轧辊的耐磨性和抓料性，辊套的基体为铬、锰、钼低合金钢，以保证轧辊一定的抗压破坏力。

该辊套在卧式离心铸造机上生产。先把碳化钨颗粒加热至1500℃，把碳化钨颗粒放入U形槽中，伸入转速为900转/分的铸型之中，逐步翻转U形槽，把碳化钨倒入铸型内表面上，将熔化温度为1500～1550℃的合金钢液浇入铸型之中，钢水在离心力作用下渗入碳化钨层，熔合碳化钨颗粒，而后调整铸型转速为500转/分，用水冷却铸型。钢水凝固即可取出铸件。

Claims (4)

1、一种碳化物、熔剂和液态合金一起浇铸到铸型的耐磨铸铁件的离心铸造方法，铸造设备可采用离心铸制机、卧式悬臂离心铸造机或卧式滚筒型离心铸造机，铸型可采用砂型、金属型或涂料金属型，其特征是在浇注液态合金之前，先将碳化钨颗粒放入铸型内腔并使铸型旋转，在旋转过程中，碳化钨颗粒均匀分布在铸型内表面上，铸型继续旋转，然后浇注液态合金。

2、权利要求1所述铸造方法，其特征是碳化钨颗粒在进入铸型前的温度应为100℃至300℃。

3、权利要求1所述铸造方法，其特征是铸型的转速应按下式计算。

n＝ 55200/(γr)

其中，n为转速（转/分），为浇注金属液重度（牛/米²）为园辊的内孔半径（米）。

4、权利要求1所述的铸造方法，其特征是浇注前铸型的温度，对于砂型应为室温，对于金属型和涂料金属型应为250℃-320℃。