CN103436878A

CN103436878A - 一种激光熔覆强化颚板及其制备方法

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Publication number: CN103436878A
Application number: CN2013103255309A
Authority: CN
Inventors: 付宇明; 陈德胜; 郑丽娟; 霍立军
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103436878B

Abstract

一种激光熔覆强化颚板，它是一种在普通颚板基材表面附有一层0.6-1.8mm厚的合金粉末层的强化颚板，其合金粉末的化学成分的质量百分比为：C0.15-0.85%，Cr7.5-16.5%，Ni2.5-32%，Mo5-15%，W4.7-9.4%余量为Fe。上述强化颚板的制备方法主要是对普通颚板基材表面进行预处理，清除杂质，按上述规定配比配制合金粉末，按合金粉末：白乳胶的重量比为10：1的比例混合搅拌均匀后涂刷在上述处理后的颚板表面，厚度为0.8-2.0mm，晾干后利用大功率半导体激光器输出的高能量光束使上述预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应。本发明方法制备工艺简单、成本低、适合大规模生产，制备的强化颚板质量稳定、寿命长。

Description

一种激光熔覆强化颚板及其制备方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种破碎机的颚板及其制备方法。

背景技术

颚式破碎机被广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业中，用于各种矿石与大块物料的中等粒度破碎。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（定颚），固定在机体前壁上，另一是活动颚板（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔。由于颚式破碎机恶劣的工况，对颚板的耐磨和耐冲击性能提出了更高要求，工程实际中常用普通颚板的材质是ZGMn13。

颚式破碎机的颚板表面通常做成齿形，齿形齿峰的角度为90°～120°，其大小由被破碎物料的性质和块度而定。颚板在颚式破碎机工作时，直接与物料接触，承受巨大的破碎力和物料的摩擦作用，颚板的使用寿命直接关系到颚式破碎机的工作效率和生产成本。因此，延长颚板的使用寿命就显得尤为重要。

近年来，针对如何延长颚板的使用寿命，很多工程技术人员从设计、选材、装配以及使用过程进行了很多改进，例如采用ZGMn13Cr2等多合金复合材料替代传统的ZGMn13，可以达到提高寿命的目的。但是，采用这些工艺方法，普遍存在使得用户企业成本提高，颚板的综合性价偏低的问题。随着矿料硬度的提高和品位的降低，对颚板提出了更加苛刻的要求，现有工艺方法无法满足颚板长时间连续生产、低成本、低消耗的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、节能环保、成本低、寿命长的激光熔覆强化颚板及其制备方法。本发明主要是在现有普通颚板基础上，通过激光熔覆技术制得强化颚板。

本发明的激光熔覆强化颚板是一种在普通颚板基材表面附有一层0.6-1.8mm厚的合金粉末熔层的强化颚板，其合金粉末的化学成分的质量百分比为：C0.15-0.85%，Cr7.5-16.5%，Ni2.5-32%，Mo5-15%，W4.7-9.4%余量为Fe。

上述激光熔覆强化颚板的制备方法：

1、对铸造高锰钢或合金结构钢的普通颚板基材表面进行预处理，通过喷砂、打磨、清洗，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质。

2、按上述规定的化学配比，将粒度为120-325目合金粉末用三维混粉器混合2小时，混合均匀。

3、按上述合金粉末：白乳胶的重量比为10：1的比例混合，搅拌均匀，混合均匀后的合金粉末具有一定粘度且无结块，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在上述处理后的颚板表面，预涂合金粉层厚度为0.8-2.0mm，晾干。

4、利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝800-3800W、矩形光斑2×8mm、搭接率5-50％、扫描速度V＝100-720mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，随着半导体激光光束的移动，在颚板基材表面获得均匀的0.6-1.8mm厚耐冲击磨损合金层。

在半导体激光器输出的矩形高能量光束作用下，预涂的合金粉末与颚板基材表面金属发生快速冶金反应，在周围常温金属的冷却作用下，获得了晶粒细小、组织致密带有陶瓷颗粒增强相的合金层，制得了强化颚板，明显提高了颚板的工作寿命。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备工艺简单、无污染，成本明显降低，适合大规模生产。

2、采用本发明方法制得的合金层，其中弥散分布着大量碳化物陶瓷硬质相，具有理想的抗冲击磨粒磨损及硬面磨损性能，实现了颚板的强化，延长了颚板的工作寿命，与传统ZGMn13颚板相比，其寿命提高1.5倍以上。

具体实施方式

实施例1：

对ZGMn13颚板基材表面通过喷砂方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末的化学成分的质量百分比为：C0.15%，Cr7.5%，Ni2.5%，Mo5%，W4.7%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为0.8mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝800W，矩形光斑2×8mm，搭接率5％，扫描速度V＝100mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的0.6mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例2：

对ZGMn13颚板基材表面通过打磨方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.45%，Cr11%，Ni5.5%，Mo7%，W4.7%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为2.0mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝1800W，矩形光斑2×8mm，搭接率25％，扫描速度V＝500mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1.8mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例3：

对ZGMn13颚板基材表面通过清洗方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.45%，Cr11%，Ni5.5%，Mo7%，W4.7%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为1.2mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝1850W，矩形光斑2×8mm，搭接率30％，扫描速度V＝450mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例4：

对ZGMn13颚板基材表面通过清洗方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.65%，Cr16.5%，Ni32%，Mo10%，W9.4%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为1.2mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝2150W，矩形光斑2×8mm，搭接率50％，扫描速度V＝700mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例5：

对ZGMn13颚板基材表面通过喷砂方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.25%，Cr13.5%，Ni22%，Mo10%，W4.7%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为1.6mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝1950W，矩形光斑2×8mm，搭接率20％，扫描速度V＝650mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1.4mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例6：

对ZGMn13颚板基材表面通过喷砂方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末的粒度为120～325目，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.25%，Cr13.5%，Ni22%，Mo10%，W9.4%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为1.8mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝2050W，矩形光斑2×8mm，搭接率30％，扫描速度V＝480mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1.6mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例7：

对ZGMn13颚板基材表面通过喷砂方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.55%，Cr13.5%，Ni32%，Mo10%，W6.4%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为0.8mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝1750W，矩形光斑2×8mm，搭接率25％，扫描速度V＝720mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1.6mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

实施例8：

对ZGMn13颚板基材表面通过打磨方法进行预处理，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末5Kg，合金粉末各成分的质量百分比为：C0.85%，Cr11.5%，Ni32%，Mo15%，W4.7%，余量为Fe，合金粉末的粒度为120-325目；用三维混粉器将合金粉末混合均匀，混合2小时；取白乳胶0.5Kg与上述合金粉混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在颚板的表面，预涂合金粉层厚度为1.2mm，晾干；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，，半导体激光器功率P＝3800W，矩形光斑2×8mm，搭接率20％，扫描速度V＝720mm/min，使得预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应，在颚板基材表面获得均匀的1.0mm厚耐冲击磨损合金层，制得表面无裂纹等缺陷的激光熔覆强化颚板。

Claims

1.一种激光熔覆强化颚板，其特征在于：它是一种在普通颚板基材表面附有一层0.6-1.8mm厚的合金粉末熔层的强化颚板，其合金粉末的化学成分的质量百分比为：C0.15-0.85%，Cr7.5-16.5%，Ni2.5-32%，Mo5-15%，W4.7-9.4%，余量为Fe。

2.权利要求1所述的激光熔覆强化颚板的制备方法，其特征在于：

（1）对高锰钢或合金结构钢的普通颚板基材表面进行预处理，通过喷砂、打磨、清洗，清除颚板基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；

（2）按上述规定的化学配比，将粒度为120-325目合金粉末用三维混粉器混合2小时，混合均匀；

（3）按上述合金粉末：白乳胶的重量比为10：1的比例混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在上述处理后的颚板表面，预涂合金粉层厚度为0.8-2.0mm，晾干；

（4）利用大功率半导体激光器输出的高能量光束对颚板熔覆表面进行扫描，半导体激光器功率P＝800-3800W、矩形光斑2×8mm、搭接率5-50％、扫描速度V＝100-720mm/min，使得上述预涂的合金粉末与颚板基材表面发生快速冶金反应。