CN102191496A - 一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法 - Google Patents

一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法，属于滑靴材料及其制备方法。该材料由基体材料即铁基合金和熔覆材料即Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末组成。其制备方法包括如下步骤：预处理：粗化表面：通过喷砂处理使被熔覆表面具有一定的粗糙度，以利于粉料与基材表面的镶嵌、填塞作用。净化表面：用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清洗去除被熔覆表面的各种杂质油污，以利于粉末与基材表面的湿润和冶金结合。基体预热：在熔覆之前，需要对已预处理基体进行预热。然后在铁基合金表面等离子熔覆Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末，熔覆层厚度4-5mm，即制备得到等离子熔覆Cr4MnTi采煤机滑靴材料。该材料具有良好综合机械性能、摩擦系数小、抗粘着磨损和磨粒磨损强等优点。

Description

一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种滑靴材料及其制备方法，特别是一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法。
背景技术
滑靴是采煤机底座上一种承受低速重载，对耐磨性要求极高的重要部件。随着采煤机重量的不断增加，对滑靴各项性能的要求也越来越高。采煤机工作环境恶劣，其导向滑靴的失效形式有多重因素，其主要失效形式是磨损和开裂。对滑靴材料性能要求有如下几点：（1）较高的强度，不易发生塑性变形。（2）良好的韧性。滑靴在工作过程中承受一定的冲击着作用，韧性好，一方面可以防止工件出现宏观断裂等宏观失效的出现，另一方面可以减少有断裂机制引起的材料磨损流失。（3）较高的耐磨性。
目前应用于滑靴的材料一般有ZG40Cr、42CrMo、18Cr2Ni4W等材料。ZG40Cr经淬火处理，由于铸钢本身所具有的材料缺陷，它只能用于一些载荷比较轻的场合；42CrMo材料的强度要比ZG40Cr强度要高，但其耐磨性满足不了大功率采煤机的要求；而18Cr2Ni4W虽然性能较好，但由于贵重合金元素的加入，用该材料整体制作的滑靴材料成本和处理成本比较高，另外其渗碳层较薄，存在重压下易碎的缺点。所述的材料均不能满足对滑靴材料性能的要求。
发明内容
本发明的目的是要提供一种采煤机导向滑靴材料及其制备方法，解决ZG40Cr材料只能用于一些载荷比较轻的场合；42CrMo材料耐磨性满足不了大功率采煤机的要求；18Cr2Ni4W材料成本和处理成本比较高，其渗碳层较薄，存在重压下易碎的问题。
本发明的目的是这样实现的：滑靴材料在制备过程中，包括基体材料和熔覆材料；
基体材料选为45号钢材，并对所使用的45号钢材调质处理；
熔覆材料为铁基合金粉末的化学成分如表1所示。
表1熔覆材料化学成分
元素 C Ti Cr Mn Fe
质量百分比% 0.45 0.4 4.0 1.2 余量
铁基合金粉末的粒度范围为106~180μm。
滑靴材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：预处理：粗化表面：对基体材料的表面进行喷砂处理，通过喷砂处理使基体表面具有一定的粗糙度，以利于合金粉末与基材表面的镶嵌、填塞作用；净化表面：用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清洗去除基体表面的各种杂质油污，以利于合金粉末与基材表面的湿润和冶金结合；基体预热：在对基体熔覆之前，需要对已预处理基体进行预热，其预热的温度定为120℃-140℃，在氩气中预热10~20min。
第二步：将处理后材料置等离子炉中，等离子熔覆的工艺参数：工作电流为250~300mA，送入粉气流量为0.6~0.8m3/h，离子气体流量为1.0 m3/h，保护气体流量为0.6~0.8m3/h，等离子束流长度为25~27mm，离子气和保护气均采用纯度为99.99%的氩气；等离子熔覆Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末，熔覆层厚度4-5mm。
有益效果，具体表现在以下几点：
（1）强度、硬度：45钢基材经调质处理得到是回火索氏体，具有良好综合机械性能；而熔覆层金相组织由晶粒细小的板条马氏体、碳化物和残余奥氏体组成，提高了熔覆层的强度、硬度和韧性，增加了滑靴承载能力增加。
（2）摩擦系数：熔覆层的摩擦系数随载荷的增加而减小，使得该熔覆材料在承担重载时有较低的摩擦系数，降低了设备运转时的能量耗损。
（3）抗粘着磨损和抗磨粒磨损能力：各种载荷下得到的熔覆层磨损形貌都比较平整，未发现粘着坑存在，表明该熔覆材料抗粘着磨损能力较强；形貌中犁沟窄而浅，表明材料抗磨粒磨损的能力较强。
（4）粘着磨损和磨粒磨损：等离子熔覆层摩擦磨损试验产生的磨屑大部分呈现边缘平滑的块状及类球形，有利于减少摩擦副之间的接触，降低材料的粘着磨损和磨粒磨损。
优点：采用了等离子熔覆技术在调质45钢基材表面熔覆一层Cr4MnTi铁基合金。因其熔覆层与基材的冶金性结合，结合强度较高，使其材料具有高强度、高耐磨性的合金熔覆层及良好的强韧性等特点。且等离子熔覆技术具有可数控实现、自动化程度高、污染小、对粉末形状要求低等特点。
附图说明
图1：45钢基材调制处理和熔覆层金相组织 400×：45钢基体。
图2为45钢基材调制处理和熔覆层金相组织熔覆层。
具体实施方式：
实施例1：滑靴材料在制备过程中，包括基体材料和熔覆材料；
基体材料选为45号钢材，并对所使用的45号钢材调质处理；
熔覆材料为铁基合金粉末的化学成分如表1所示。
表1熔覆材料化学成分
元素 C Ti Cr Mn Fe
质量百分比% 0.45 0.4 4.0 1.2 余量
铁基合金粉末的粒度范围为106~180μm。
滑靴材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：预处理：粗化表面：对基体材料的表面进行喷砂处理，通过喷砂处理使基体表面具有一定的粗糙度，以利于合金粉末与基材表面的镶嵌、填塞作用；净化表面：用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清洗去除基体表面的各种杂质油污，以利于合金粉末与基材表面的湿润和冶金结合；基体预热：在对基体熔覆之前，需要对已预处理基体进行预热，其预热的温度定为120℃-140℃，在氩气中预热10~20min。
第二步：将处理后材料置等离子炉中，等离子熔覆的工艺参数：工作电流为250~300mA，送入粉气流量为0.6~0.8m3/h，离子气体流量为1.0 m3/h，保护气体流量为0.6~0.8m3/h，等离子束流长度为25~27mm，离子气和保护气均采用纯度为99.99%的氩气；等离子熔覆Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末，熔覆层厚度4-5mm。
实施例2：制备等离子熔覆Cr4MnTi采煤机滑靴材料，将需要采用基体材料和熔覆材料。
基于上述，基体材料选为45号钢材，熔覆材料为铁基合金粉末，其中C质量分数占0.45%，Ti占0.4%，Cr占4.0%，Mn占1.2%，Fe占93.95%。
基于上述，一种等离子熔覆Cr4MnTi采煤机滑靴材料，其制备方法包括以下步骤：预处理：粗化表面：通过喷砂处理使被熔覆表面具有一定的粗糙度，以利于粉料与基材表面的镶嵌、填塞作用。净化表面：用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清洗去除被熔覆表面的各种杂质油污，以利于粉末与基材表面的湿润和冶金结合。基体预热：在熔覆之前，需要对已预处理基体进行预热。然后在铁基合金表面等离子熔覆Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末，熔覆层厚度4-5mm，即制备得到等离子熔覆Cr4MnTi采煤机滑靴材料。
基于上述，在基体预热的过程中，基体预热的温度设定为140℃。
实施例3：不同于实施例1，基体预热的温度设定为130℃。
实施例4：不同于实施例1，基体预热的温度设定为120℃。
在此有必要指出：以上实施例只能用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容做出一些非本质的改进和调整。

Claims (2)

1.一种采煤机导向滑靴材料，其特征是：滑靴材料在制备过程中，包括基体材料和熔覆材料；
    基体材料选为45号钢材，并对所使用的45号钢材调质处理； 
熔覆材料为铁基合金粉末的化学成分如表1所示：
表1熔覆材料化学成分
元素 C Ti Cr Mn Fe 质量百分比% 0.45 0.4 4.0 1.2 余量
铁基合金粉末的粒度范围为106~180μm。
2.一种采煤机导向滑靴材料的制备方法，其特征是：滑靴材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：预处理：粗化表面：对基体材料的表面进行喷砂处理，通过喷砂处理使基体表面具有一定的粗糙度，以利于合金粉末与基材表面的镶嵌、填塞作用；净化表面：用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清洗去除基体表面的各种杂质油污，以利于合金粉末与基材表面的湿润和冶金结合；基体预热：在对基体熔覆之前，需要对已预处理基体进行预热，其预热的温度定为120℃-140℃，在氩气中预热10~20min；
第二步：将处理后材料置等离子炉中，等离子熔覆的工艺参数：工作电流为250~300mA，送入粉气流量为0.6~0.8m3/h，离子气体流量为1.0 m3/h，保护气体流量为0.6~0.8m3/h，等离子束流长度为25~27mm，离子气和保护气均采用纯度为99.99%的氩气；等离子熔覆Fe-Cr-Mn-Ti铁基合金粉末，熔覆层厚度4-5mm。
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