CN104203461A

CN104203461A - 犁铧尖端、用于生产犁铧尖端的过程和砂模

Info

Publication number: CN104203461A
Application number: CN201280066862.3A
Authority: CN
Inventors: J.C.阿拉蒂贝阿贵雷; A.I.弗南德兹卡尔沃
Original assignee: Tasmania - Astland Kassa Maurice; Bellota Herramientas SL
Current assignee: Tasmania - Astland Kassa Maurice; Bellota Herramientas SL
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-12-10
Also published as: EP2777846A4; WO2013068620A1; ES2408694A1; CA2854988A1; EP2777846A1; ES2408694B1

Abstract

尖端具有至少一个前边缘并且固连到犁铧的最前部。始于这个前提，尖端包括由模铸钢材料制成的基体部分（1），与嵌入于基体部分（1）的至少一个端区中的至少一个维迪阿硬质合金材料插件组合，所述端区对应于尖端的相应前边缘。维迪阿硬质合金材料插件被最初定位于模腔中的具体区以便于然后利用倾倒的钢材料来填充所述腔，所述维迪阿硬质合金材料将变得嵌入于钢材料中，使得在组件凝固时，将形成本发明的尖端。

Description

犁铧尖端、用于生产犁铧尖端的过程和砂模

发明目的

如在本描述性说明书的内容中所概述的本发明涉及犁铧（plough-share）尖端和用于生产犁铧尖端的过程和模具。

相关尖端的使用寿命大于通常情况，这归因于其新颖的结构和生产过程。

而且，必须指出的是生产过程较为简单，这导致在经济成本方面和节省生产时间方面都显著的成本降低。

因此，本发明的目的是一种犁铧尖端，其具有内置的耐用元件，这种耐用元件非常耐磨，以这样的方式，即，当犁铧以及尖端穿入土地以便松土、耕作和/或犁地时，尖端（本发明的目的）比常规尖端显著更少地磨损，精确地是由于所述尖端的新颖结构以及由于所用的生产过程。

显然，尖端总是装配于犁铧的最前端区中，以这样的方式，即，尖端的最硬区集中在所述犁铧的至少一个前边缘处。

尖端通常包括位于尖端的端部伸展部中的两个前边缘，即，可翻转的尖端，使得当前边缘磨坏时，尖端的位置改变以利用所述尖端的其它前边缘的大部分。

发明背景

目前，在农业劳动中，采用所谓的尖端和犁铧以及其它具体工具。

这些尖端为在犁铧的最前区中联接到犁铧的元件并且用来对土地作业以便松土，耕作和/或犁地。

已知这些尖端与土地直接接触，尖端所经历的磨耗和以及因此磨损是很高的。

为了延长这些尖端的使用寿命，尖端通常被制成可翻转的方式，即，它们具有两个工作端，以这样的方式，即：当工作端之一已被用坏时，将尖端从犁铧拆卸下来，然后由另一端再次联接。

主要使用温锻钢来生产这些尖端。

尽管以可翻转的方式生产尖端延长了尖端的寿命，所述寿命延长并非足够的，大量尖端被用坏并且因此给农场主和这些尖端的使用者造成了显著的成本。

同样，当更换尖端时，需要较长时段更换尖端，这继而会导致机器停工和通过代理，这也意味着成本。

为了延长尖端的使用寿命，以编号ES 2327481公开的西班牙发明专利提到了用于经历磨耗的工具的生产过程，其中，这些工具被涂布防磨耗材料以便延长它们的使用寿命。

在所述专利中所提出的方案的问题在于使用这个过程用于生产工具的成本，以及制备模具和使模具上的涂层稳定所需的较长时段。

发明内容

为了实现这些目的并且避免在上述部分中陈述的局限性，本发明提出了一种犁铧尖端和一种用于生产犁铧尖端的过程和砂模。

在理论上，尖端将具有至少一个前边缘，前边缘继而将被固定到犁铧的最前部。

其特征在于，其包括由模铸钢材料制成的基体部分，与嵌入于基体部分的至少一个端区中的至少一个维迪阿硬质合金材料（widia-material）插件相组合，此端区对应于尖端的相应前边缘。

尖端的钢材料包括相对于所述钢合金总量以重量百分比表达的以下组成：

-碳（C）：0.25%-0.45%；

-镁（Mn）：1.40%-1.60%；

-磷(P): < 0.035%；

-铝（Al）：0.025%-0.050%；

-硅石（Si）：0.40%-0.60%；

-铬（Cr）：0.25%-0.65%；

-硫(S): < 0.035%；

-钛（Ti）：0.010%-0.020%；

由钴联结的碳化钨粉末形成的维迪阿硬质合金材料插件包括以下组成：

-钴，3.5%与30%之间；

-碳化钨的化学组成：W₃C至W₆C。

碳化钨粒子的大小被限定在0.6微米与6微米之间。

形成维迪阿硬质合金材料组成的部分的碳化钨粉末在介于10,000巴与20,000巴之间的压力下被压缩并且加热直到其到达约1,600℃的温度，使得利用烧结来压实质量，钴充当在碳化钨粒子之间的联结元素。

维迪阿硬质合金材料插件的硬度被限定在650与2,060 HV30之间；而这些维迪阿硬质合金材料插件密度被限定在6与15.5 g/cm³之间；

而且，必须指出的是：维迪阿硬质合金材料的量被限定在尖端总重量的0.1%与5%之间。

相比而言，在尖端的端区中的维迪阿硬质合金材料量按重量计被限定在20与70%之间。

维迪阿硬质合金材料包括许多粒子，其在第一周围金属格栅内均匀地分布，以此方式，在此情况下，这些维迪阿硬质合金粒子的大小限定于1mm与10mm之间并且它们以0mm与10mm之间彼此分开。

在另一实施例中，维迪阿硬质合金材料包括容纳于第二周围金属格栅内侧的至少一个维迪阿硬质合金板。

维迪阿硬质合金材料插件位于近似垂直区域中，这些近似垂直区域邻近于限定着尖端（本发明的目的）前边缘的倾斜表面。

还值得强调的是，维迪阿硬质合金材料插件被布置成使得它们离尖端周边轮廓的任何点以至少3mm分开，第一周围格栅和第二周围格栅具有内置的末端紧固延伸部。

用于生产犁铧尖端的砂模具有根据尖端的几何形状的内置内腔，与储存区组合，格栅（第一和第二）的末端紧固延伸部位于储存区中并且这些储存区与模具的内腔连通。

用于生产犁铧尖端的生产过程的特征在于其包括以下阶段：

-将维迪阿硬质合金材料插件放置于砂模的内腔内；

-将钢合金放置于模具内，填充砂模的内腔并且因此使之与维迪阿硬质合金材料插件混合；

-使形成尖端的钢合金凝固，将维迪阿硬质合金粒子包围在钢材料中，在倾倒阶段和其随后凝固期间不使这些粒子移位，将置于钢材料内的周围格栅在这个阶段被熔化；

-在一旦其已凝固并且冷却到小于500℃的温度的情况下从所述砂模提取尖端；

-利用喷丸处理来对尖端的表面进行处理；

-向所获得的尖端施加硬化和随后的回火热处理，目的在于提供钢基体，其具有合适性质以呈现良好的硬度-韧性关系。

可通过机械或研磨操作来完成利用喷丸处理对尖端的表面处理。

在其被倾倒时，钢材料合金到达限定于1,500℃与1,675℃之间的温度，其保持在模具中的时间为至少1小时。

填充砂模所需的时间限定在2秒与30秒之间。

使尖端回火包括将尖端引入到热处理炉内并且将其加热到750℃与850℃之间的温度持续介于25分钟与35分钟之间的时间，以便随后通过将其引入到选自水、带有聚合物的水和油的流体内而非常快速地冷却它。

在上文所描述的冷却阶段后，执行回火处理，其需要将尖端加热到200℃与400℃之间持续1.5与2.5小时之间，之后将其在空气中冷却直到其到达室温。

在这种热硬化和回火处理期间，实现了在45与55 HRC之间的硬度，给予尖端高水平的耐磨性。

为了便于更好地理解本描述性说明书，下面是作为本描述性说明书的整体部分的一组附图，这组附图提供本发明目的的非限制性说明。

附图说明

图1为犁铧的透视图，其中，已包括犁铧尖端（本发明的目的），在犁铧尖端内侧具有由维迪阿硬质合金制成的较小一体式板。本发明的另一目的在于用于生产这种尖端的过程和砂模。

图2为在内侧具有维迪阿硬质合金粒子的犁铧尖端的平面图。

图3为模腔和格栅（以具有维迪阿硬质合金粒子的周围网状物的方式）的分解图，这种格栅被制备成用于与所述维迪阿硬质合金粒子一起插入于模腔内侧。

图4为根据第二实施例在前面附图中所展示的分解图，其中储存在第二格栅内的维迪阿硬质合金材料包括一体式维迪阿硬质合金板。

本发明的一个示例实施例的描述

考虑到在附图中所采用的附图标记，由在描述中的以下名称来表示犁铧尖端：

1.基体部分

2.维迪阿硬质合金插件（呈粒子形式）

2’. 维迪阿硬质合金插件（一体式板）

3.端区

4.犁铧

5. 第一周围金属格栅

5’. 周围格栅的末端延伸部

6. 第二周围金属格栅

6’.周围格栅的末端延伸部

7. 储存区

8. 砂模

9. 模具的内腔

10. 倾斜侧表面。

具体实施方式

尖端（本发明的目的）包括由钢合金形成的基体部分1，钢合金利用与在本发明的描述部分中所描述的组成类似的组成而被模制，这种基体部分1继而包括多个内置的维迪阿硬质合金插件2-2’，维迪阿硬质合金插件在先前在模制过程期间已经引入于钢材料中，这些维迪阿硬质合金插件2-2’位于钢部件1的端区3中，这些端区3在松土、耕种和/或犁地期间构成前边缘。维迪阿硬质合金插件2-2’位于钢部件1的端区3中，这些端区3在松土、耕种和/或犁地期间构成前边缘。维迪阿硬质合金插件2-2’为用来延长尖端的使用寿命的元件。

维迪阿硬质合金材料为硬金属，其提供用以处理尖端可能经受的磨损所必需的硬度。

可以看出，尖端以常规方式固定到犁铧4的最前部，以这样的方式，即当现用尖端的前边缘用坏时，尖端更换位置以便将其它类似前边缘定位于犁铧的最前端上。

利用钢材料和维迪阿硬质合金材料来生产尖端，以这样的方式，即，材料组成和生产方法的变量形成为了获得这些材料之间的完好接合的基本方面。

在两种材料之间的接合对于延长尖端的使用寿命而言是关键的，已知这种接合必须具有足够的耐久性，表示在尖端操作期间，呈粒子形式2并且作为呈板2’的形式的仅一体式主体的维迪阿硬质合金插件并不与钢材料分离并且足够坚固以增加耐冲击性。

维迪阿硬质合金材料为由借助于使用钴联结在一起的碳化钨所形成的元件，以这样的方式，在本情况下，钴的百分比在3.5%至30%之间变化，重点强调碳化钨具有从W₃C至W₆C的化学组成，碳化钨粒子大小在0.6微米与6微米之间。

碳化钨粉末在10,000至20,000巴的压力下，高达约1600℃被压缩和加热。在这些条件下，通过烧结来压实质量，钴充当用于碳化物粒子的联结剂。以此方式获得的维迪阿硬质合金的硬度在650与2060 HV30之间并且密度在6与15.5 g/cm³之间。

用于控制“HV”硬度的渗透方法（用来测量DIN 50133硬度的方法）是已知的并且在下文描述。呈角锥形式的金刚石在测试中以限定的力被压缩。由在终止测试时测量的压力斜线来计算硬度。取决于测试力，确定了较小的负荷范围和微硬度。在金属中，微硬度独立于测试力。维克斯方法（Vickers method ，HV）用于很硬的材料；对于较小测试，硬并且薄并且用于温热表面。在“HV”之后，缩短了力测试，发生时间应不同于通常时间。

引入于尖端内的维迪阿硬质合金材料量在所述尖端的总重量的0.1%与5%之间变动。维迪阿硬质合金将在尖端内侧分布，在尖端的磨损区中，使得与所述区中的钢的百分比相比，维迪阿硬质合金的百分比高达70%重量。

为了将维迪阿硬质合金材料引入于尖端内侧，将制造维迪阿硬质合金插件2-2’，其可以具有两种类型。

第一种利用具有减小厚度的网状物构成第一周围金属格栅5，维迪阿硬质合金粒子2引入于第一周围金属格栅5内侧，在所述第一周围金属格栅5内侧均匀分布。这些粒子的大小在1mm与10mm之间并且以0与10mm之间彼此分开。粒子大小和在它们之间的分隔量必须使得在其被铸造和凝固时其在熔融金属的部分上提供正确湿润，并且，使得获得在耐受磨损方面良好的性质。

第二维迪阿硬质合金插件为一体式板，其位于具有减小厚度的第二周围金属格栅6内，所述维迪阿硬质合金板2’引入于第二周围金属格栅6内，其尺寸取决于尖端大小。在这种插件中，维迪阿硬质合金板2’的体积将完全嵌入于钢材料中。

这些插件2-2’中的任一个将位于尖端内侧，以这样的方式，它们将被取向为近似垂直于尖端的操作区或者换言之，垂直于与尖端（本发明的目的）的端区3对应的倾斜表面10。

插件2-2’的周围金属网格5-6具有在铸造过程期间支承维迪阿硬质合金的功能并且确保了维迪阿硬质合金并不从其正确位置移位。同样，由于其厚度减小并且由于熔融钢进入砂模8内侧时所处于的高温，所述周围金属栅格5-6熔化直到其消失，在钢与维迪阿硬质合金材料之间的固体接合保留在此区中。

所描述的第一实施例和第二实施例的周围金属格栅5-6具有多个末端紧固延伸部5’-6’，以这样的方式定位，即它们与砂模8内侧的储存区7相对应，从而确保了维迪阿硬质合金材料的正确定位，这些储存区7与所述砂模8的内腔9连通。

维迪阿硬质合金材料，无论呈板2’形式或呈一组粒子2的形式，将在所有其方向上相对于尖端边缘具有至少3mm的分隔。

上文所描述的储存区7被建置到砂模8内，因此便于快速并且容易地装配上述插件，以这样的方式，周围金属格栅5-6的末端延伸部5’-6’位于在所述储存区中。

在这个部分中并未描述用于获得犁铧尖端的生产过程，因为在发明部分的描述中给出了全部细节。

Claims

1.犁铧尖端，其包括具有至少一个前边缘的尖端，所述至少一个前边缘继而固定到所述犁铧的最前部，其特征在于，其包括由模铸钢材料制成的基体部分（1），与嵌入于所述基体部分（1）的至少一个端区中的至少一个维迪阿硬质合金材料插件相组合，所述端区对应于所述尖端的相应前边缘。

2.根据权利要求1所述的犁铧尖端，其特征在于，所述钢材料包括以下组成，相对于所述钢合金的总重量以重量百分比表达：

-碳，0.25%与0.45%之间；

-镁，1.40%与1.60%之间；

-磷，< 0.035%；

-铝，0.025%与0.050%之间；

-硅石，0.40%与0.60%之间；

-铬，0.25%与0.65%之间；

-硫，< 0.035%；

-钛，0.010%与0.020%之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，由钴联结的碳化钨粉末所形成的维迪阿硬质合金材料插件，包括以下组成：

-钴，3.5%与30%之间；

-碳化钨的化学组成：W₃C至W₆C。

4.根据权利要求3所述的犁铧尖端，其特征在于，所述碳化钨粒子的大小限定在0.6微米与6微米之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，

-所述维迪阿硬质合金材料插件的硬度限定在650与2,060 HV30之间；

-所述维迪阿硬质合金材料插件的密度限定在5与15.5 g/cm³之间。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金材料的量限定在所述尖端总重量的0.1%与5%之间。

7.根据权利要求6所述的犁铧尖端，其特征在于，在所述尖端的端区中的所述维迪阿硬质合金材料的量按重量计限定在20%与70%之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金材料包括通过网状物在第一周围金属格栅（5）内侧均匀分布的大量维迪阿硬质合金粒子。

9.根据权利要求8所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金粒子（2）的大小限定于1mm与10mm之间并且它们之间的分隔范围在0mm与10mm之间的范围。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金材料包括放置于第二周围金属格栅（6）内侧的至少一个维迪阿硬质合金板(2’)。

11.根据权利要求8，9或10中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金材料插件放置于邻近多个倾斜表面10的区域中，所述多个倾斜表面10限定所述尖端的前边缘。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的犁铧尖端，其特征在于，所述维迪阿硬质合金材料插件相对于所述尖端周边的轮廓的任何尖端具有至少3mm的间隔。

13.根据权利要求8和10所述的犁铧尖端，其特征在于，多个末端紧固延伸部(5’-6’)建置于所述第一周围格栅（5）和第二周围格栅（6）内。

14.根据权利要求13所述用于制造犁铧尖端的砂模，其特征在于，其具有根据所述尖端的几何形状的内置内腔（9），与储存区（7）组合，所述第一周围金属格栅（5）和第二周围金属格栅（6）的末端延伸部(5’-6’)位于所述储存区（7）中，这些储存区（7）与所述砂模（8）的所述内腔（9）连通。

15.一种用于根据前述权利要求所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，其包括以下阶段：

-将维迪阿硬质合金材料插件放置于所述砂模的内腔内；

-将所述钢合金放置于所述砂模内，填充所述砂模的内腔并且使之与所述维迪阿硬质合金材料插件混合；

-使形成所述尖端的钢凝固，将所述维迪阿硬质合金粒子包围在所述钢材料中，在铸造期间和其随后凝固期间不使这些粒子中的任何粒子移位，所述周围格栅在此阶段熔化并且然后变成所述钢材料的部分；

-在一旦其已凝固并且冷却到小于500℃的温度的情况下从所述砂模提取所述尖端；

-利用喷丸处理来对所述尖端的表面进行处理；

-向所述获得的尖端施加热回火和硬化处理。

16.根据权利要求15所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，通过机械或研磨操作来完成利用喷丸处理对所述尖端的表面处理。

17.根据权利要求15所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，在其铸造期间所述钢材料的合金到达限定于1,500℃与1,675℃之间的温度。

18.根据权利要求17所述用于犁铧尖端的生产过程，其特征在于，在所述模具内凝固所需的时间为至少1小时。

19.根据权利要求15或17中任一项所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，填充所述砂模所需的时间限定在2秒与30秒之间。

20.根据权利要求15或17中任一项所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，

-使所述尖端硬化需要将所述尖端引入到热处理炉内并且将其加热到750℃与850℃之间的温度持续介于25分钟与35分钟之间的时间。

21.根据权利要求20所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，在前述权利要求中所描述的加热过程之后，通过将所述尖端引入到流体中而很快冷却所述尖端，所述流体可以是水、具有聚合物的水和油。

22.根据权利要求21所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，在前述权利要求中描述的冷却过程之后，施加回火处理，所述回火处理需要将所述尖端加热到200℃与400℃之间的温度持续介于1.5小时与2.5小时之间的时间，之后使之在空气中冷却直到其到达室温。

23.根据权利要求15所述的犁铧尖端的生产过程，其特征在于，形成所述维迪阿硬质合金材料组成的部分的碳化钨粉末在10,000巴与20,000巴之间的压力下被压缩和加热直到其到达约1600℃的温度，使得利用烧结来压实质量，所述钴充当在所述碳化钨粒子之间的联结元素。