CN103591014A - 一种耐磨切割环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨切割环，包括：基体和在基体的外部设置的耐磨体，耐磨体的材料为钢基耐磨复合材料；其中，在基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料并进行机加工处理，形成耐磨体。本发明的耐磨切割环，可以有效地提升切割环强度、硬度及耐磨性能，采用离心铸造工艺可以使得制备的构件组织细化，提高构件的强度、硬度以及塑性，并且可以使得显微缺陷减少，致密度增加，并能够降低切割环的生产成本。

Description

一种耐磨切割环

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种耐磨切割环。

背景技术

切割环又叫耐磨环（Cutting Ring），形状像圆环状，工作状态做剪切运动，是拖泵、泵车等混凝土泵送设备上较为重要的一种易损件，其使用寿命的长短直接影响着相关混凝土泵送设备的使用性能。在砼泵、泵车等混凝土机械上，切割环是混凝土泵送系统中的重要零件，与S形摆管相连接，在摆动油缸带动下，从一侧混凝土缸口摆动到另一侧混凝土缸口，在运动过程中切割环与眼镜板组成切换摩擦副。切割环在工作中同时承受冲击力、剪切力及摩擦力。

现有的切割环在结构上主要有两种：

第一种：切割环由基体及硬质合金环两部分构成，硬质合金环由若干弧形硬质合金块钎焊在基体上，为主要的耐磨构件。

第二种：在低碳钢或低碳合金钢中加入增强相颗粒，制备出颗粒增强耐磨复合材料，利用整体铸造法获得切割环。

现有的切割环具有的缺点如下：

第一种结构采用的硬质合金块硬度高，耐磨性较好，但在钎焊时会出现焊接不全、分布不均及气孔等缺陷，并且基体及铜钎焊的间隙部分耐磨性较差，磨损后硬质合金部分裸露，受混凝土石料的冲击磨损易出现崩裂，导致切割环很快失效。

第二种结构简单简便，获得的切割环综合性能较好，但在实际操作中，添加的增强相颗粒难以分布均匀，切割环的工作面硬度分布不均，使用中表面磨损情况不一，造成了切割环使用寿命的降低。

因此，需要一种新型的耐磨切割环。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种耐磨切割环，在基体的外部离心浇铸耐磨层。

一种耐磨切割环，包括：基体和在所述基体的外部设置的耐磨体。所述耐磨体的材料为钢基耐磨复合材料。其中，在所述基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料并进行机加工处理，形成所述耐磨体。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述基体为具有第一中心通孔的圆柱体，第一中心通孔为二级台阶通孔，其中，第一级台阶孔的直径小于第二级台阶孔的直径，并在所述第二级台阶孔底端的根部设置环形凹槽；所述耐磨体为具有第二中心通孔的二级台阶柱体，其中，第一级台阶柱体的直径大于第二级台阶柱体的直径；所述耐磨体的第二级台阶柱体设置在所述基体的第一级台阶孔中，并与所述基体的第一级台阶孔相结合，所述耐磨体的第一级台阶柱体的下端面与所述基体的上端面结合，并且，所述耐磨体的第一级台阶柱体的直径与所述基体的直径相同。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述基体上进行离心铸造所述耐磨体前，在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上设置多个孔，在所述基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料层后，所述耐磨体形成多个深入所述孔中的柱状脚，紧固所述基体和所述耐磨体的结合。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上设置多个圆孔，并且，所述多个圆孔在在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上均匀分布。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述基体的材质为不锈钢。

根据本发明的一个实施例，进一步的，对所述基体和所述耐磨体的表面进行渗碳或喷丸处理。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述钢基耐磨复合材料为在钢基体中添加一种或几种增强颗粒；所述增强颗粒包括：碳化硅、碳化钨、碳化钛、碳化硼、氧化铝、氧化锆和氧化钛；所述钢基体包括：20钢、35钢和45钢。

本发明的耐磨切割环，可以有效地提升切割环强度、硬度及耐磨性能。采用离心铸造工艺可以使得制备的构件组织细化，提高构件的强度、硬度以及塑性，并且可以使得显微缺陷减少，致密度增加，并能够降低切割环的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本发明的耐磨切割环的一个实施例示意图；

图1B为本发明的耐磨切割环的一个实施例中基体的示意图；

图1C为本发明的耐磨切割环的一个实施例中耐磨体的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

如图1A所示，耐磨切割环包括：基体1和在基体1的外部设置的耐磨体2，可以有效地提升切割环强度、硬度及耐磨性能。

根据本发明的一个实施例，耐磨体2的材料为钢基耐磨复合材料。钢基耐磨复合材料：在钢基体中添加一种或几种增强颗粒。增强颗粒：碳化硅、碳化钨、碳化钛、碳化硼、氧化铝、氧化锆和氧化钛、等颗粒均可作为增强相。钢基体可以是20钢，35钢、45钢等常用钢材均可称为钢基体。基体1为钢，例如20钢，35钢、45钢等。

在基体1上离心浇铸钢基耐磨复合材料并进行加工，形成耐磨体2。离心浇铸是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法。

本发明的切割环，由基体切割环以及在基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料，提高了切割环工作面的强度、硬度及耐磨性能，从而提高了切割环的使用寿命，并能够避免现有技术中钎焊所带来的焊接不全、分布不均和气孔等缺陷，有效地提升切割环强度、硬度及耐磨性能。

基体1和耐磨体2的具体形状，以及结合的方式可以根据具体的情况设计。根据本发明的一个实施例，如图1B所示，基体为具有第一中心通孔的圆柱体，第一中心通孔为二级台阶通孔，其中，第一级台阶孔12的直径小于第二级台阶孔14的直径，并在第二级台阶孔14底端15的根部设置环形凹槽16。

本发明中的“第一”、“第二”等为描述上加以区别，并没有其它特殊的含义。

如图1C所示，耐磨体为具有第二中心通孔23的二级台阶柱体，其中，第一级台阶柱体21的直径大于第二级台阶柱体22的直径；耐磨体的第二级台阶柱体22设置在基体的第一级台阶孔12中，并与基体的第一级台阶孔12相结合，耐磨体的第一级台阶柱体21的下端面与基体的上端面11结合，并且，耐磨体的第一级台阶柱体21的直径与基体的直径相同。

根据本发明的一个实施例，在基体上进行离心铸造耐磨体前，在基体的上端面11和基体的第一级台阶孔的内壁13上设置多个孔，在基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料层后，耐磨体形成多个深入孔中的柱状脚，紧固基体和耐磨体的结合。

孔的形状和设置可以采用多种形式，例如，在基体的上端面11和基体的第一级台阶孔的内壁13上设置多个圆孔，并且，多个圆孔在在基体的上端面11和基体的第一级台阶孔的内壁13上均匀分布。

根据本发明的一个实施例，本发明的上述基体采用浇铸成型，并机加工处理；将含有增强颗粒的钢基耐磨复合材料熔体离心浇铸于带有切割环基体的离心铸型，得到切割环坯料。

上述离心铸造耐磨体前，为了使基体1和钢基耐磨复合材料层2更好的结合，在基体的上端面11和基体的第一级台阶孔的内壁13上机加工了一系列圆孔，离心浇铸钢基耐磨复合材料层后，形成一系列深入基体1内部的柱状脚，从而有效地将基体1和钢基耐磨复合材料层2结合在一起。

离心浇铸后，钢基耐磨复合材料层的柱面熔铸在基体的第一级台阶孔的内壁13上，而耐磨体的第一级台阶柱体21的下端面与基体的上端面11结合，有效地保护了切割环的基体，提高了了切割环工作面的耐磨性能。对切割环坯料进行机加工、涂装处理，得到耐磨切割环。

根据本发明的一个实施例，可通过对切割环表面进行渗碳、喷丸等深入处理进一步提高切割环的表面硬度，从而进一步提高其使用寿命，具体做法应视成本要求及使用要求而定。

根据本发明的一个实施例，一种混凝土泵送设备包括如上的耐磨切割环。

本发明的耐磨切割环，可以有效地提升切割环强度、硬度及耐磨性能。离心铸造工艺可以使得制备的构件组织细化，可以大幅度提高构件的强度、硬度以及塑性，并且可以使得显微缺陷减少，致密度增加。

相比于钎焊镶嵌结构，避免了钎焊带来的焊接不全、分布不均及气孔等缺陷；制备的构件组织细化，具有较高的强度、硬度以及塑性，可提升切割环耐磨性能；相比于整体铸造的方法，不仅可以让添加的增强颗粒更均匀地分布于切割环工作面，还节约了钢基耐磨复合材料的用量，降低了切割环的生产成本。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种耐磨切割环，其特征在于，包括：

基体和在所述基体的外部设置的耐磨体；所述耐磨体的材料为钢基耐磨复合材料；

其中，在所述基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料并进行机加工处理，形成所述耐磨体。

2.如权利要求1所述的切割环，其特征在于：

所述基体为具有第一中心通孔的圆柱体，第一中心通孔为二级台阶通孔，其中，第一级台阶孔的直径小于第二级台阶孔的直径，并在所述第二级台阶孔底端的根部设置环形凹槽；

所述耐磨体为具有第二中心通孔的二级台阶柱体，其中，第一级台阶柱体的直径大于第二级台阶柱体的直径；

所述耐磨体的第二级台阶柱体设置在所述基体的第一级台阶孔中，并与所述基体的第一级台阶孔相结合；所述耐磨体的第一级台阶柱体的下端面与所述基体的上端面结合，并且，所述耐磨体的第一级台阶柱体的直径与所述基体的直径相同。

3.如权利要求2所述的切割环，其特征在于：

在所述基体上进行离心铸造所述耐磨体前，在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上设置多个孔，在所述基体上离心浇铸钢基耐磨复合材料层后，所述耐磨体形成多个深入所述孔中的柱状脚，紧固所述基体和所述耐磨体的结合。

4.如权利要求3所述的切割环，其特征在于：

在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上设置多个圆孔，并且，所述多个圆孔在在所述基体的上端面和所述基体的第一级台阶孔的内壁上均匀分布。

5.如权利要求4所述的切割环，其特征在于：

所述基体的材料为钢。

6.如权利要求5所述的切割环，其特征在于：

对所述基体和所述耐磨体的表面进行渗碳或喷丸处理。

7.如权利要求1至6任意一项所述的切割环，其特征在于：

所述钢基耐磨复合材料为在钢基体中添加一种或几种增强颗粒；

所述增强颗粒包括：碳化硅、碳化钨、碳化钛、碳化硼、氧化铝、氧化锆和氧化钛；

所述钢基体包括：20钢、35钢和45钢。

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