CN106334719A - 复合耐磨产品的挤压成型生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法，包括如下步骤：A.基体材料准备：将基体材料准备好，加热到塑性温度待用；B.初次加压成型：通过对基体材料施加压力，使其变形成需要的形状或规格；C.二次加压成型：利用二次施加压力，在已成型的基体材料上预制出装配部位；D.填料：将硬质材料放置到装配部位内，得到填料半成品；E.挤压定型：将填料半成品再通过挤压，使两种材料融合在一起，确保其互融、紧固和夹紧，得到挤压成品；F.热处理:将挤压成品进行热处理，得到复合耐磨产品。使用本方法制造的耐磨产品具有高耐磨、高抗冲击、适用于高磨损等复杂工况，相对传统耐磨产品来说可提高其综合使用寿命。

Description

复合耐磨产品的挤压成型生产方法

【技术领域】

本发明涉及一种耐磨产品的生产制造，尤其是涉及一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法。

【背景技术】

工业领域中使用的耐磨材料与耐磨产品通常分为金属材料与非金属硬质材料两种，金属耐磨材料塑韧性良好，适合要求耐磨产品具有一定的塑性变形能力，尤其是具有较大冲击力的工况，但由于生产技术和生产成本的原因，目前市场上使用的金属耐磨材料或者金属耐磨产品的耐磨性具有局限性，在大多数磨损严重的工况使用寿命极短，严重的影响了生产企业的生产连续性及维护成本的控制；而非金属硬质材料（尤其耐磨陶瓷材料）的性能恰好与金属耐磨材料相反，其本身具有的高耐磨性基本可以抵抗工业生产中的各类磨损，但因其脆性大，无塑性变形的特性限制，不能使用在具有冲击或需要一定塑性变形的工况。为了解决耐磨性与塑韧性的矛盾问题，出现了将金属耐磨材料与非金属硬质材料进行复合的工艺，输出了各种耐磨复合材料与复合制造工艺。

但由于金属与非金属物理与化学性质的差异，使两者有效的熔合在一起是非常困难的，因为大多数常用金属耐磨材料与非金属硬质耐磨材料不具备相互浸润性，即使有个别金属可以与非金属浸润，但由于这类金属的耐磨性有限及制造成本超高，不适合产业化推广。而从复合工艺上分析，目前国内有专注研究金属与非金属耐磨材料熔合技术，但同样存在较多问题，非金属硬质材料在金属耐磨材料的基体内完全包裹熔合工艺，成型后的产品内有大量空洞，隔离带、裂纹等制造缺陷，而在此情况下受到冲击时极易因缺陷扩展而使整个产品断裂失效；而非金属硬质材料在金属耐磨材料的表面复合是可以解决内部缺陷的问题，但由于金属基体材料想要获得较好的耐磨性必须经过热处理工艺，而在表面的硬质耐磨材料由于自身的热膨胀系数与收缩率较低，在急冷与急热的条件下极易开裂破碎，不能起到耐磨的作用，使整体产品不能适用于热处理工艺，也就不能提高基体的耐磨性，从而极大的降低了此类复合产品的使用寿命。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法，旨在解决现有技术中金属和非金属材料复合而成的耐磨产品抗冲击性和耐磨性能不佳的问题。

本发明是这样实现的：一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法，包括如下步骤：

A. 基体材料准备：将基体材料准备好，加热到塑性温度待用；

B. 初次加压成型：通过对基体材料施加压力，使其变形成需要的形状或规格；

C.二次加压成型：利用二次施加压力，在已成型的基体材料上预制出装配部位；

D. 填料：将硬质材料放置到装配部位内，得到填料半成品；

E.挤压定型：将填料半成品再通过挤压，使两种材料融合在一起，确保其互融、紧固和夹紧，得到挤压成品；

F. 热处理: 将挤压成品进行热处理，得到复合耐磨产品。

本发明的进一步技术方案是：步骤C中所述装配部位可以是通孔、沉孔、直孔、锥孔、直槽或斜槽。

本发明的有益效果是：由于采用挤压工艺，利用两种材料常温或高温条件下的塑韧性与抗压强度的差异，使一种材料通过压力进入另一种材料基体内的方法，同时在压力的保证下，基体材料内部的致密度不断增加，可以紧密的包裹住压入的另一种材料，不但消除了空洞、裂纹等缺陷，消除了潜在的失效问题，而且对细化基体晶粒度起到一定的作用，为同时提高基体材料的强度与塑韧性起到重要作用；被压入的材料尤其是硬质材料由于有基体材料的保护，在遇到急冷或者急热的情况下，温度导入至被压入材料时是缓慢升温或者降温的，这样有效的避免了硬质材料的开裂，保证其原有的物理性能（如耐磨性）；从而实现了复合耐磨产品可以实现各种热处理方式，提高了基体材料的耐磨性，从而整体提高复合耐磨产品的耐磨性，整体提高了最终产品的使用寿命；使用本方法制造的耐磨产品具有高耐磨、高抗冲击、适用于高磨损等复杂工况，并可以通过工艺控制实现各类形状与规格的耐磨成品的制造，相对传统耐磨产品来说可提高其综合使用寿命。

【具体实施方式】

本发明涉及一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法，包括如下步骤：

A. 基体材料准备：将基体材料准备好，加热到塑性温度待用。该步骤旨在使基体材料获得较好的塑韧性，具备较好的塑性变形与软化条件。

B. 初次加压成型：通过对基体材料施加压力，使其变形成需要的形状或规格；可根据实际需要设计基体材料变形的尺寸和形状，满足特殊工况需要异性或者非标准耐磨备件的制造。

C.二次加压成型：利用二次施加压力，在已成型的基体材料上预制出装配部位；所述装配部位可以是通孔、沉孔、直孔、锥孔、直槽或斜槽。为下一步装填其他材料做好准备，并通过控制装配部位的排布密度来控制添加材料的密度来实现成品的不同性质。此过程可选用冷挤压、热挤压，按照基体材料与硬质材料的物理与化学性质选定。

D. 填料：将硬质材料放置到装配部位内，得到填料半成品；通过孔/槽形状的预制装配部位，可以使各种形状的添加材料放入基体材料中，而不会脱落或者渗出，有效的为下一步挤压成型提供紧固作用。

E.挤压定型：将填料半成品再通过挤压，使两种材料融合在一起，确保其互融、紧固和夹紧，得到挤压成品。

F. 热处理: 将挤压成品进行热处理，得到复合耐磨产品。

硬质材料（尤指陶瓷材料）基本性能偏脆，无塑性变形能力，同时热膨胀系数（及受热后可膨胀的特性）与收缩率（冷却时的收缩性能）较低，所以在受到急冷或者急热时硬质材料的内外无法同时快速膨胀或收缩，在内应力增加到临界值时极易出现开裂破碎的现象，失去其使用性能，这一特性很大程度上限制了很多硬质材料（尤指陶瓷材料）的金属耐磨产品进行热处理，最终影响到耐磨产品的整体使用寿命。

而此工艺通过压力或者锻造的方式可以将陶瓷紧密包裹金属基体内，在加热时陶瓷材料可以不直接接触热源，避免急热接触，而是可以随金属基体导热的过程中逐步升温，金属基体形成了有效的急热隔热层，从而实现了缓慢加热的方式，同样急冷过程同样受到保护而进入一个缓慢冷却的过程，而缓慢加热与缓慢冷却可以避免陶瓷材料的开裂与破碎；而且，因为金属基体材料是在压力下紧密包裹住了陶瓷材料，技术陶瓷材料出现微观裂纹也会被包裹礼束缚，不会使裂纹继续扩展成宏观裂纹，并不影响陶瓷的宏观耐磨性能。

所以，此工艺实现了金属基体材料在热处理过程中陶瓷材料并无损伤的效果，同时可以大幅度提高金属基体材料的耐磨性，实际使用过程中金属基体材料与陶瓷材料均发挥较高的耐磨性，使耐磨产品的整体使用寿命大幅度提高。

通过压力加工的方式将金属基体材料与非金属硬质材料复合在一起，通过压力加工后的金属基体致密度提高，晶粒度得到有效细化，而硬质材料又可以有效的包裹在基体材料内，起到关键的防磨作用，同时可具备热处理的性能，整体提高耐磨产品的使用寿命。

将金属与非金属材料复合后，不但得到了保留金属塑韧性且优于金属耐磨材料的复合材料与产品，同时由于非金属材料的密度远低于金属材料，所以使整体产品实现了轻量化设计，在设备运行时可以大大的降低能耗，为使用企业节省了能耗成本。

该工艺可以利用在传统制造工艺上，在某个生产环节进行设备的有效改造后，实现利用目前生产线制造附加值更高的产品，例如：在传统轧制钢板的生产环节中加入压力加工的工艺，是非金属硬质材料直接进入轧制的板材中，实现耐磨钢板的批量生产，从而实现将普通钢板直接深加工成耐磨钢板，而耐磨钢板的市值却是普通钢板市值的5-10倍。

该工艺制造的复合材料较大程度上节约了耐磨材料资源的消耗，同时可以利用其它行业的废料或者边角料，但依然保持较好耐磨性的废料回收，用该工艺进行复合，实现资源再利用的节能环保的在循环制造产业链。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种复合耐磨产品的挤压成型生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

A. 基体材料准备：将基体材料准备好，加热到塑性温度待用；

B. 初次加压成型：通过对基体材料施加压力，使其变形成需要的形状或规格；

C.二次加压成型：利用二次施加压力，在已成型的基体材料上预制出装配部位；

D. 填料：将硬质材料放置到装配部位内，得到填料半成品；

E.挤压定型：将填料半成品再通过挤压，使两种材料融合在一起，确保其互融、紧固和夹紧，得到挤压成品；

F. 热处理: 将挤压成品进行热处理，得到复合耐磨产品。

2.如权利要求1所述的复合耐磨产品的挤压成型生产方法，其特征在于：步骤C中所述装配部位可以是通孔、沉孔、直孔、锥孔、直槽或斜槽。