CN105108110B - 陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 - Google Patents
陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105108110B CN105108110B CN201510564378.9A CN201510564378A CN105108110B CN 105108110 B CN105108110 B CN 105108110B CN 201510564378 A CN201510564378 A CN 201510564378A CN 105108110 B CN105108110 B CN 105108110B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particle
- ceramic
- wear rib
- weight
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺，本发明中采取的技术方案是事先将耐磨层预制好，之后通过浇注作业将耐磨层和耐磨条本体浇注成一体，或者将耐磨层做成悬浮剂，在浇注的过程中利用浇注的金属液和悬浮剂的比重差实现耐磨层和耐磨层本体的形成，本发明工艺简单，通过冶金烧结工艺解决了预制芯块与铸件本体浸润和复合，使复合层(即耐磨层)与耐磨条本体融合在一起，没有明显界限。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺。
背景技术
目前国内耐磨条/板多采用高铬铸铁精铸后与合金钢板高压焊接的制造工艺，该产品虽可焊接，耐磨，但抗冲击强度不高，不耐高温，只能在常温下使用/切割，在使用中切割手段受限，只能使用等离子，水割，金钢石锯等冷加工手段切割，使用环境受限，如遇高温焊接结合部位易脱落，且制造工艺及生产设备复杂，生产成本高。
发明内容
针对上述技术存在的不足，本发明采用粉末冶金制芯结合铸造烧结工艺制作可焊接耐高温耐磨条/板，即在合金钢材料表面铸入高铬铁及陶瓷颗粒混合物，形成陶瓷金属复合材料层，这层复合层的耐磨性能可达合金钢材料的3–4倍，同时这一复合层的厚度可根据需要调节，因选用合金钢为基材一次铸造成型，从而使合金钢底座具有很好的焊接性能，又可以承担高冲击强度。陶瓷复合高铬铸铁的硬度提供了最大限度的耐磨性，同时合金钢底座能吸收高冲击强度，产品容易切割，适用多种切割方式，适用温度范围广，可焊接到曲面内外轮廓表面上，无需对其进行预热；体积小，便于运输，不需要过多的焊接时间，是理想的小区域磨损修复耐磨件。本发明中采取的技术方案是事先将耐磨层预制好，之后通过浇注作业将耐磨层和耐磨条本体浇注成一体，或者将耐磨层做成悬浮剂，在浇注的过程中利用浇注的金属液和悬浮剂的比重差实现耐磨层和耐磨层本体的形成。
本发明工艺简单、成本低廉；应用粉末冶金工艺制备陶瓷颗粒与金属粉末组成的陶瓷芯块，通过冶金烧结工艺解决了预制芯块与铸件本体浸润和复合，使复合层(即耐磨层)与耐磨条本体融合在一起，没有明显界限。
附图说明
图1为实施例一示意图
图2为实施例二示意图
图3-1至图3-4为焊接耐磨条时的示意图
图4为耐磨条耐磨层内部放大图，黑色斑点为陶瓷颗粒
附图序号说明：耐磨条本体型腔1、浇道2、浇口3、冒口4、耐磨层5
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的说明。
实施例一：
一：制备陶瓷颗粒：
选用直径为30-120μm的陶瓷粉粒，用等静压机将陶瓷粉粒干压成块后进行预烧，预烧温度1100-1200℃，预烧完成后在炉中自然冷却至常温，之后将块状的陶瓷粉粒进行破碎，筛选粒径直径为1-3mm的陶瓷颗粒备用；
之后备用的粒径直径为1-3mm的陶瓷颗粒再次进行高温烧结，烧结的温度为1600-1650℃，烧结温度达到后保温两小时，之后在炉中自然冷至常温，烧结后获得形状不规则的粒径直径为1-3mm的陶瓷颗粒。二：制备陶瓷芯块：
将最后烧结完成的粒径直径为1-3mm陶瓷颗粒与粒径直径为30-120μm铁粉通过粘结剂混合(其中各组分的含量根据需要达到的机械性能要求进行选择，且铁粉优选为高铬铁粉)，使铁粉及粘结剂均匀的裹覆在陶瓷颗粒表面形成铁粉-陶瓷颗粒混合物，然后将铁粉-陶瓷颗粒混合物填充到预先设置的模具中；填充完成后将铁粉-陶瓷颗粒混合物经压力机压实，使陶瓷颗粒与铁粉通过粘结剂彼此连接起来，之后经过烘干形成所需结构，例如矩形的块状结构，经过压实、烘干后的铁粉-陶瓷颗粒混合物形成陶瓷芯块，陶瓷芯块具有较高的强度，在浇注1450℃合金钢金属液的过程中不会被冲散。本发明中浇注的合金钢金属液可以根据需要达到的机械性能自行选取合金钢的种类。
三：造型、浇铸：
采取平浇浇铸工艺，按图-1所示制作砂型，将制备好的陶瓷芯块镶嵌在铸造砂模上，按合金钢冶炼工艺冶炼钢水，在陶瓷芯块周围浇注金属液，浇铸时熔融金属靠静压力和毛细管力浸渗到芯块中，通过金属液的温度将陶瓷芯块烧结成陶瓷与金属相结合的冶金复合层，并将相邻的陶瓷芯块连接在一起形成整体。
浇铸完成后按合金钢热处理工艺正火后，按所需形状切割即可焊接使用。
具体的砂型的结构如下：
在砂型内设置耐磨条本体型腔1，耐磨条本体型腔1的两端设置浇道2，在砂型上分别设置浇口3与冒口4，浇口3、冒口4和浇道2分别连通，耐磨条本体型腔1的下端在砂型上间隔设置数个芯块型腔，芯块型腔内放置陶瓷芯块，浇注的时候，钢水从浇口进入，钢水填满耐磨条本体型腔1，多余的钢水从冒口出来，并且钢水浸渗到陶瓷芯块中，通过钢水的温度将陶瓷芯块烧结成陶瓷与金属相结合的冶金复合层，并通过钢水将相邻的陶瓷芯块连接在一起，使耐磨条本体与陶瓷芯块形成一个整体耐磨条，而和耐磨层本体形成一体的陶瓷芯块形成耐磨层。
实施例二
一：制备陶瓷颗粒及粉末：
选用粒径直径为30-120μm Al2O3粉末10-15重量份，ZrO2+Y2O3粉末85-90重量份，与粘合剂混合后用等静压机将陶瓷粉粒干压成块后进行预烧，预烧温度1100-1200℃，预烧温度达到后块状的陶瓷粉粒在炉中自然冷却至常温，之后进行破碎，筛选粒径直径小于1mm的陶瓷粉粒形成一次陶瓷颗粒，挑选好的一次陶瓷颗粒再次进行高温烧结，再次烧结的温度为1600-1650℃，预烧温度达到后对一次陶瓷颗粒保温两小时后在炉中自然冷至常温，烧结后获得形状不规则的直径小于1mm的陶瓷颗粒形成二次陶瓷颗粒。
二：配制悬浮剂
准备粒径直径为30-120μm的金属粉末备用，金属粉末优选高铬铁粉，
选用粒径直径小于1mm的二次陶瓷颗粒，其中陶瓷粉粒粒径为1-0.5mm占70重量份，0.5-0.2mm占20重量份，小于0.2mm占10重量份，这几种规格的陶瓷粉粒混合在一块，之后与粒径直径为30-120μm金属粉末，例如高铬铁粉按1：1重量份的比例混合搅拌均匀形成金属-陶瓷粉粒混合物，将混合后的陶瓷粉粒与金属混合物用等静压机干压成块后进行预烧，预烧温度300-400℃，预烧温度达到后自然炉冷至常温，之后冷至常温的金属-陶瓷粉粒混合物接着被破碎，形成不规则形状的颗粒，之后筛选粒径直径为1-10mm的金属-陶瓷粉粒混合物与粒径为30-120μm金属粉末(金属粉末同样是高铬铁粉)按1：1的比例再次搅拌均匀进行混合，形成悬浮剂备用，其中金属粉粒径为30-50μm占70重量份，50-80μm占20重量份，80-120μm占10重量份。
三：预制随形冷铁
按耐磨条/板外形尺寸，壁厚为耐磨条/板壁厚0.5倍的规格铸造灰铁随形外冷铁。
四：造型、浇铸：
采取平浇浇铸工艺，按图-2所示制作砂型，为了描述方便将耐磨条的结构分为耐磨条本体和耐磨层，将耐磨条/板需耐磨的部位，即耐磨层设定为上箱，在上箱内设置耐磨层型腔，耐磨条本体为下箱，在下箱内设置耐磨条本体型腔1，沿着耐磨条本体型腔1的两端设置浇道2，浇道2的两侧在砂型上分别设置浇口3、冒口4。浇口3、冒口4的下端分别连通浇道，靠近浇口3位置的浇道2形成悬浮剂仓，悬浮剂仓内放置悬浮剂，悬浮剂占耐磨条/板重量的10-15重量份，在砂型上箱耐磨层型腔四周或正上方、距耐磨层型腔10-5mm位置处插入随形冷铁(图中未示出)，随行冷铁的端面与耐磨层型腔的端面平行。将砂型水平安放，然后按合金钢冶炼工艺冶炼溶化钢水进行浇铸做业。
浇铸完成后按合金钢热处理工艺正火后，按所需形状切割即可焊接使用。
制作的时候先将悬浮剂放置在悬浮剂仓中，之后从浇口浇注融化的金属液体，本发明中金属液体为合金钢金属液，金属液体与悬浮剂混合后跟随金属液流动，流动的金属液体流入型腔中将型腔充满，多余的金属液体从冒口流出，因悬浮剂中的陶瓷比重轻，所以浇铸后陶瓷会集中在型腔上部，形成耐磨层5。
本发明生产工艺简便、成本低廉；应用粉末冶金工艺制备陶瓷颗粒与金属粉末组成的陶瓷芯块，通过冶金烧结工艺解决了预制芯块与铸件本体浸润和复合，使复合层(即耐磨层)与基体(即耐磨板本体)融合在一起没有明显界限，提高其耐磨寿命，且不需特殊设备及外加能量，用普通铸造法获得金属基增强表面复合材料，使材料复合与铸件成型同时完成，热处理工艺执行本体材料热处理工艺；这些组织结构特征使复合层有很高的强度和耐磨性能；可有效控制复合层厚度并实现大面积复合，同时由于增强相与金属基体的收缩率，热膨胀系数，密度等多方面的区别，因此金属基体的裂纹无法扩展到增强相，反之增强相出现裂纹，也只局限于增强相本身而不扩展至基体，从而实现抗裂的效果。该项目适用于要求耐高温、耐磨、耐蚀的场合。且可复合材质范围广泛，增强相(即耐磨板的耐磨层)可选用高铬铸铁，陶瓷，碳化硅，立方氮化硼等中的任意一种或任意一种组合等超硬材料。
本发明主要是利用本发明的工艺方法完成耐磨板本体及其耐磨层之间的无界面复合，以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。
Claims (3)
1.陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺，其特征在于：
(1)制备陶瓷颗粒及粉末：
选用粒径直径为30-120μm的Al2O3粉末10-15重量份、ZrO2+Y2O3粉末85-90重量份备用；
Al2O3粉末与ZrO2+Y2O3粉末通过粘合剂将两者混合形成陶瓷粉粒；
使用压力容器将陶瓷粉粒干压成块后放置在炉中进行预烧，预烧温度1100-1200℃，预烧完成后在炉中自然冷却至常温，之后将块状的陶瓷粉粒进行破碎，破碎后筛选破碎粒的粒径直径小于1mm的陶瓷粉粒备用，形成一次陶瓷颗粒；
挑选好的一次陶瓷颗粒再次进行高温烧结，烧结的温度为1600-1650℃，烧结温度达到后保温两小时，之后在炉中自然冷至常温，烧结后获得形状不规则的直径小于1mm的陶瓷颗粒备用，形成二次陶瓷颗粒；
(2)配制悬浮剂；
准备粒径直径为30-120μm的金属粉末若干备用，其中金属粉末的粒径大于等于30μm小于50μm占70重量份，金属粉末的粒径大于等于50μm小于80μm占20重量份，金属粉末的粒径大于等于80μm小于120μm占10重量份；
选用二次陶瓷颗粒，其中陶瓷颗粒的粒径大于0.5mm小于等于1mm占70重量份，陶瓷颗粒的粒径大于0.2mm小于等于0.5mm占20重量份，陶瓷颗粒的粒径小于等于0.2mm占10重量份；
三种规格的陶瓷颗粒混合在一块，之后与粒径直径为30-120μm金属粉末按1：1重量比混合搅拌均匀形成金属-陶瓷颗粒混合物，将混合后的金属-陶瓷颗粒混合物使用压力容器干压成块后进行预烧，预烧温度为300-400℃，预烧温度达到后在炉中自然冷至常温，预烧完成后的金属-陶瓷颗粒混合物接着被破碎，形成形状不规则的颗粒，之后筛选粒径直径为1-10mm的金属-陶瓷颗粒混合物颗粒与备用的粒径直径为30-120μm的金属粉末按1：1的重量比再次搅拌均匀进行混合，形成悬浮剂备用；
(3)预制随形冷铁；
按耐磨条/板外形尺寸，壁厚为耐磨条/板壁厚0.5倍的规格铸造灰铁随形外冷铁；
(4)制作砂型，进行浇筑；
在砂型上制作浇口、冒口、浇道，浇口和冒口通过浇道连通，靠近浇口的浇道形成悬浮剂仓，在浇口和冒口之间的砂型内制作耐磨条/板型腔，耐磨条/板型腔与浇道连通，将耐磨层设定为上箱，耐磨条/板本体设置为下箱，在距耐磨层型腔四周10mm-5mm位置处插入灰铁随形外冷铁，灰铁随形外冷铁与耐磨层端面平行，将悬浮剂放置在悬浮剂仓中，悬浮剂重量占耐磨条重量的10％-15％，将砂型水平安放，之后将融化的钢水从浇口内进行浇注。
2.根据权利要求1所述的陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺，其特征在于：所述压力容器为等静压机。
3.根据权利要求1所述的陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺，其特征在于：配制悬浮剂中的金属粉末为高铬铁粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510564378.9A CN105108110B (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510564378.9A CN105108110B (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105108110A CN105108110A (zh) | 2015-12-02 |
| CN105108110B true CN105108110B (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=54656342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510564378.9A Expired - Fee Related CN105108110B (zh) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | 陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105108110B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106050279A (zh) * | 2016-07-31 | 2016-10-26 | 常州天泰矿山设备制造有限公司 | 一种免维护中性水介质单体支柱 |
| CN109128098B (zh) * | 2018-09-11 | 2021-03-19 | 北京金煤创业科技股份有限公司 | 陶瓷高锰钢复合耐磨件铸造方法 |
| CN109128025B (zh) * | 2018-10-05 | 2020-08-25 | 重庆玛斯特机械制造股份有限公司 | 具有可控表面硬化层的凸轮轴铸件的制备方法 |
| CN114752806B (zh) * | 2022-05-11 | 2023-12-22 | 航投(厦门)新材料科技有限公司 | 一种复合耐磨部件及其制备方法 |
| CN114932223B (zh) * | 2022-06-07 | 2024-01-09 | 江苏精研科技股份有限公司 | 一种金属基复合材料的共烧结制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246455A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-11 | Yoshiro Takahashi | 鉄道ブレーキ用複合鋳鉄制輪子およびその製造方法 |
| CN1480552A (zh) * | 2003-07-18 | 2004-03-10 | 周照耀 | 逆向沉积复合材料及其制备方法 |
| CN101623754A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-13 | 安徽威尔耐磨材料制造有限公司 | 纳米陶瓷粉弥散强化铸造合金的制备工艺 |
| CN101898238A (zh) * | 2010-07-23 | 2010-12-01 | 西安交通大学 | 陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法 |
| CN102601348A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 洛阳鹏飞耐火耐磨材料有限公司 | 一种金属陶瓷增强体 |
| CN102618772A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-08-01 | 洛阳鹏飞耐火耐磨材料有限公司 | 一种金属基复合陶瓷衬板及其制备方法 |
| CN103143699A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-12 | 南通高欣金属陶瓷复合材料有限公司 | 金属-陶瓷预制件复合增强耐磨件及其制备方法 |
| CN204485946U (zh) * | 2015-01-22 | 2015-07-22 | 北京金煤创业进出口有限公司 | 蜂窝zta陶瓷复合高铬铸铁碾底结构 |
| CN104801695A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 西南科技大学 | 一种常压铸渗法制备灰铸铁基表层耐磨复合材料的方法 |
-
2015
- 2015-09-07 CN CN201510564378.9A patent/CN105108110B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246455A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-11 | Yoshiro Takahashi | 鉄道ブレーキ用複合鋳鉄制輪子およびその製造方法 |
| CN1480552A (zh) * | 2003-07-18 | 2004-03-10 | 周照耀 | 逆向沉积复合材料及其制备方法 |
| CN101623754A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-13 | 安徽威尔耐磨材料制造有限公司 | 纳米陶瓷粉弥散强化铸造合金的制备工艺 |
| CN101898238A (zh) * | 2010-07-23 | 2010-12-01 | 西安交通大学 | 陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法 |
| CN102601348A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 洛阳鹏飞耐火耐磨材料有限公司 | 一种金属陶瓷增强体 |
| CN102618772A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-08-01 | 洛阳鹏飞耐火耐磨材料有限公司 | 一种金属基复合陶瓷衬板及其制备方法 |
| CN103143699A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-12 | 南通高欣金属陶瓷复合材料有限公司 | 金属-陶瓷预制件复合增强耐磨件及其制备方法 |
| CN204485946U (zh) * | 2015-01-22 | 2015-07-22 | 北京金煤创业进出口有限公司 | 蜂窝zta陶瓷复合高铬铸铁碾底结构 |
| CN104801695A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 西南科技大学 | 一种常压铸渗法制备灰铸铁基表层耐磨复合材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105108110A (zh) | 2015-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105108110B (zh) | 陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺 | |
| RU2177389C2 (ru) | Износостойкая деталь из композитного материала | |
| CN103143699B (zh) | 金属-陶瓷预制件复合增强耐磨件及其制备方法 | |
| CN103131969B (zh) | 陶瓷网格增强金属基复合预制体及其制备方法 | |
| CN104439192B (zh) | 一种蜂窝状陶瓷‑金属复合材料立磨磨辊制备方法 | |
| CN101168190B (zh) | 一种硬质合金和双金属复合工艺方法 | |
| CN109128098B (zh) | 陶瓷高锰钢复合耐磨件铸造方法 | |
| US4497473A (en) | Composite refractory articles and method of manufacturing them | |
| CN104399930B (zh) | 一种离心铸造陶瓷-金属蜂窝复合材料立磨磨辊的方法 | |
| ES2383782T3 (es) | Material compuesto jerarquizado | |
| CN103785841B (zh) | 一种浆料涂挂zta增强钢铁基复合耐磨件的制备方法 | |
| CN100509213C (zh) | 制备颗粒增强金属基表面复合材料的真空实型铸渗方法 | |
| CN106513107A (zh) | 一种复合挤压辊及其制备方法 | |
| CN104152777A (zh) | 一种TiC基钢结硬质合金复合耐磨增强体的制备方法 | |
| CN105689642A (zh) | 一种普通铸造铁基陶瓷复合材料立磨磨辊的制备方法 | |
| AU2014217875B2 (en) | Metal matrix composite useful as wear parts for cement and mining industries | |
| CN103331429A (zh) | 陶瓷金属复合预制体的制备方法 | |
| CN106392061B (zh) | 一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法 | |
| CN108380850B (zh) | 一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法 | |
| CN109014136A (zh) | 一种复合材料耐磨捣镐及其制备方法 | |
| CN105598369B (zh) | 一种消失模生产陶瓷颗粒增强双金属基锤头的方法 | |
| CN103736549B (zh) | 一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨辊的制备方法 | |
| CN103008615B (zh) | 合金钢镶铸锆刚玉陶瓷复合材料的制造方法 | |
| CN105084927B (zh) | 一种蜂窝状陶瓷颗粒预制块的制备方法 | |
| CN104439185B (zh) | 一种复合材料抗磨件的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180625 Address after: 064200 East Village, west left village, Zunhua, Tangshan City, Hebei Patentee after: Zunhua Jinshuo metallurgical and Mining Machinery Co.,Ltd. Address before: 100043 Beijing Shijingshan District ancient city 19 West Rd production and development building D block south building two floors 202 rooms. Patentee before: BEIJING JINMEI VENTURE IMPORT AND EXPORT Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180501 Termination date: 20210907 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |