CN107764615B - 一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位及其制造方法，该压样机工位包括底板、第一侧板、第二侧板及长方体顶块，底板上设置两个第一梯形燕尾槽及两条矩形槽；第一侧板底部为梯形楔，侧面设置有第二梯形燕尾槽；第二侧板底部为矩形楔，侧面两端设置有梯形楔；所有槽与楔匹配处均采用硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质粘合；底板、第一侧板、第二侧板均采用玻璃封装陶瓷砂的复合结构，该复合结构的玻璃采用二步离子交换进行了韧化处理，表层玻璃还采用了仿生润滑处理。本发明适用于具有复杂硬质环境的土壤、抗磨损、抗疲劳、抗冲击、抗腐蚀、本体强度高。
Description
技术领域
本发明涉及农用工具领域，尤其涉及一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位及其制造方法。
背景技术
压样机工位可视作相对均质材料，工位在工作的过程中，在工位锤冲击能、工位自重力和土层反力共同作用下，会承受到非常复杂的应力作用，且各部位的大小不尽相同。标准工位的钢板以其厚度和尺寸，强度不可谓不大，但是在如此巨大的冲击能量下，作为刚性材料的钢板会产生变形，而常规技术中多采用螺栓紧固，导致多个组成部分间有空隙，会形成额外的振动与撞击，甚至导致松动而失效。而常规技术中使用的工位采用的钢板厚度、工位尖制作的外形尺寸，与实际高强度连续作业的要求相去甚远，工程实例中可能还没进入持力层，工位早已变形，遇到硬质土层突变时，巨大的冲击能直接作用于压样机工位上，易导致碎裂和磨损。而现有技术的压样机工位还有一个重要的失效原因是腐蚀，常规的高强度钢种耐蚀性较差，而土壤又是湿润且有多种矿物质及酸碱性的介质，易导致常规技术中的压样机工位部分尤其是连接部位被腐蚀。在某些特定的土壤(如沙土、砾石土、石墨化焦土)的农业应用中，由于土壤本身硬度高、板结度高或土壤中夹杂有特殊高硬度磨粒的情况，常规的金属制压样机极易损坏。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种具有复杂硬质环境的土壤、抗磨损、抗疲劳、抗冲击、抗腐蚀、本体强度高的用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位，包括一个底板、两个第一侧板、两个第二侧板及一个与底板、两个第一侧板、两个第二侧板所围成空间相适应的长方体顶块，其中：所述底板上设置有相互平行的两个第一梯形燕尾槽及另两条相互平行且与第一燕尾槽中心线垂直的矩形槽，所述第一梯形燕尾槽具体为开口窄于底部且左右对称、斜边倾角20°的直线槽；所述第一侧板底部为与第一梯形燕尾槽相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第一梯形楔，第一侧板侧面还分别设置有两条相互平行、斜边倾角为15°的第二梯形燕尾槽；所述第二侧板底部为与矩形槽相适应且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的矩形楔，第二侧板侧面两端设置有与第二梯形燕尾槽相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第二梯形楔；所有槽与楔匹配处均采用硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质粘合；底板、第一侧板、第二侧板均采用玻璃封装陶瓷砂的复合结构，该复合结构的玻璃采用二步离子交换进行了韧化处理，表层玻璃还采用了仿生润滑处理。
上述的用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位，其中：所述硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质具体为GL-1280。
一种制造玻璃封装陶瓷砂材料的方法，包括以下步骤：
①采用高温定相法制备粒径范围0.43mm-0.60mm的陶瓷砂；
②采用Al2O3-SiO2系玻璃为基材，并加热至流体状态；
③按质量比1.3-1.5∶1的比例混合陶瓷砂和流体状玻璃并搅拌均匀，获得浑浊玻璃流体；
④将浑浊玻璃流体倒入与所需底板、第一侧板、第二侧板外形相适应的模具中，待流体冷却并脱模后即获得待处理粗坯；
⑤将摩尔比为3∶1的LiSO4与LiCl2混合并加热至780℃，获得第一变质液；
⑥将纯度不低于99.8％的LiNO3加热至360℃，获得第二变质液；
⑦保持第一变质液和第二变质液温度恒定，将待处理粗坯依次浸渍在第一变质液和第二变质液中，浸渍时间分别为：在第一变质液中浸渍3min-4min，在第二变质液中浸渍30min-40min，获得韧化处理粗坯；
⑧将韧化处理粗坯采用金刚石砂轮按设计尺寸进行加工处理，然后采用陶瓷丸进行表面喷丸处理，获得韧化处理零件；
⑨在韧化处理零件表面均匀涂覆SLIPS仿生润滑涂料，待涂料干结后采用浸润有FeCl4磨粒的帆布对零件表面进行抛光，即获得所需玻璃封装陶瓷砂材料。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：不同于现有技术采用螺栓固定，而是采用过盈燕尾楔结构配合自固锁，减少了因螺栓参与而导致的结构上的不稳定性，在匹配间隙中填入硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质尤其是优选的GL-1280即保证了结构的稳定性，又提高了本发明的抗冲击性能和保证了耐高温性能，其中值得说明的是，本发明中明确的匹配间隙均为0.18mm-0.21mm，这是由于经过多次浸润角试验及实际应用总结后，申请人发现这个间隙即保证了液体胶粘剂的流通(不会由于流通间隙过小而形成气孔或无法补缩导致脱落的情况)，又不会因为间隙过大而导致本发明的稳定性和强度(胶粘剂本身强度远低于基体材料)降低，是一个结合实验科学与实践结论得出来的科学的间隙数值；本发明特别采用的玻璃封装陶瓷砂结构，不同于现有技术通常采用钢材作为基础材料的做过，从根本上提升了本发明的抗腐蚀能力和基体机械强度，又通过二步离子交换法提升了基体的韧性和改善了应力分布状态，通过新兴的陶瓷丸喷丸工艺增加了表面与仿生涂料的结合力同时增加表面的压应力，提升了本发明的抗疲劳性能；SLIP涂料拥有稳定的机械性能，功效持久，甚至可以有效抵制结霜和细菌生物膜的形成，经此涂料处理后玻璃表面已光滑到任何一种液体或者固体(水、油墨、尤其、液体沥青等)都无法实现在其表面的停留，大大提高了本发明的抗磨损性能、抗冲击性能和使用寿命，保证了在恶劣工况下整个压样机工位不会变形，也能获得更加稳定和固锁的结构；由于本发明没有太多沟槽、螺纹、缺口等，表面完整性更高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为图1的仰视图；
图中：底板1、第一侧板2、第二侧板3。其中，底板1包括：第一梯形燕尾槽11、矩形槽12；第一侧板2包括：第二梯形燕尾槽21、第一梯形楔22；第二侧板3包括：矩形楔31、第二梯形楔32。
具体实施方式
实施例1
一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位，包括一个底板1、两个第一侧板2、两个第二侧板3及一个与底板1、两个第一侧板2、两个第二侧板3所围成空间相适应的长方体顶块，其中：所述底板1上设置有相互平行的两个第一梯形燕尾槽11及另两条相互平行且与第一燕尾槽中心线垂直的矩形槽12，所述第一梯形燕尾槽11具体为开口窄于底部且左右对称、斜边倾角20°的直线槽；所述第一侧板2底部为与第一梯形燕尾槽11相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第一梯形楔22，第一侧板2侧面还分别设置有两条相互平行、斜边倾角为15°的第二梯形燕尾槽21；所述第二侧板3底部为与矩形槽12相适应且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的矩形楔31，第二侧板3侧面两端设置有与第二梯形燕尾槽21相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第二梯形楔32；所有槽与楔匹配处均采用GL-1280粘合；底板1、第一侧板2、第二侧板3均采用玻璃封装陶瓷砂的复合结构，该复合结构的玻璃采用二步离子交换进行了韧化处理，表层玻璃还采用了仿生润滑处理。
一种制造上述玻璃封装陶瓷砂材料的方法，包括以下步骤：
①采用高温定相法制备粒径范围0.43mm-0.60mm的陶瓷砂；
②采用Al2O3-SiO2系玻璃为基材，并加热至流体状态；
③按质量比1.5∶1的比例混合陶瓷砂和流体状玻璃并搅拌均匀，获得浑浊玻璃流体；
④将浑浊玻璃流体倒入与所需底板1、第一侧板2、第二侧板3外形相适应的模具中，待流体冷却并脱模后即获得待处理粗坯；
⑤将摩尔比为3∶1的LiSO4与LiCl2混合并加热至780℃，获得第一变质液；
⑥将纯度不低于99.8％的LiNO3加热至360℃，获得第二变质液；
⑦保持第一变质液和第二变质液温度恒定，将待处理粗坯依次浸渍在第一变质液和第二变质液中，浸渍时间分别为：在第一变质液中浸渍4min，在第二变质液中浸渍40min，获得韧化处理粗坯；
⑧将韧化处理粗坯采用金刚石砂轮按设计尺寸进行加工处理，然后采用陶瓷丸进行表面喷丸处理，获得韧化处理零件；
⑨在韧化处理零件表面均匀涂覆SLIPS仿生润滑涂料，待涂料干结后采用浸润有FeCl4磨粒的帆布对零件表面进行抛光，即获得所需玻璃封装陶瓷砂材料。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
所有槽与楔匹配处均采用793玻璃胶粘合。
一种制造上述玻璃封装陶瓷砂材料的方法，包括以下步骤：
③按质量比1.3∶1的比例混合陶瓷砂和流体状玻璃并搅拌均匀，获得浑浊玻璃流体；
⑦保持第一变质液和第二变质液温度恒定，将待处理粗坯依次浸渍在第一变质液和第二变质液中，浸渍时间分别为：在第一变质液中浸渍3min，在第二变质液中浸渍30min，获得韧化处理粗坯；
实施例3
所有槽与楔匹配处均采用YT932胶粘合。
一种制造上述玻璃封装陶瓷砂材料的方法，包括以下步骤：
③按质量比1.4∶1的比例混合陶瓷砂和流体状玻璃并搅拌均匀，获得浑浊玻璃流体；
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种用于砂砾化石墨化土壤的压样机工位，包括一个底板(1)、两个第一侧板(2)、两个第二侧板(3)及一个与底板(1)、两个第一侧板(2)、两个第二侧板(3)所围成空间相适应的长方体顶块，其特征在于：所述底板(1)上设置有相互平行的两个第一梯形燕尾槽(11)及另两条相互平行且与第一燕尾槽中心线垂直的矩形槽(12)，所述第一梯形燕尾槽(11)具体为开口窄于底部且左右对称、斜边倾角20°的直线槽；所述第一侧板(2)底部为与第一梯形燕尾槽(11)相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第一梯形楔(22)，第一侧板(2)侧面还分别设置有两条相互平行、斜边倾角为15°的第二梯形燕尾槽(21)；所述第二侧板(3)底部为与矩形槽(12)相适应且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的矩形楔(31)，第二侧板(3)侧面两端设置有与第二梯形燕尾槽(21)相适性且单边配合间隙为0.18mm-0.21mm的第二梯形楔(32)；所有槽与楔匹配处均采用硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质粘合；底板(1)、第一侧板(2)、第二侧板(3)均采用玻璃封装陶瓷砂的复合结构，该复合结构的玻璃采用二步离子交换进行了韧化处理，表层玻璃还采用了仿生润滑处理；
所述硅酸钠基耐高温高强度胶粘介质具体为GL-1280。
2.一种用权利要求1所述的压样机工位制造玻璃封装陶瓷砂材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
①采用高温定相法制备粒径范围0.43mm-0.60mm的陶瓷砂；
②采用Al2O3-SiO2系玻璃为基材，并加热至流体状态；
③按质量比1.3-1.5∶1的比例混合陶瓷砂和流体状玻璃并搅拌均匀，获得浑浊玻璃流体；
④将浑浊玻璃流体倒入与所需底板(1)、第一侧板(2)、第二侧板(3)外形相适应的模具中，待流体冷却并脱模后即获得待处理粗坯；
⑤将摩尔比为3∶1的LiSO4与LiCl2混合并加热至780℃，获得第一变质液；
⑥将纯度不低于99.8％的LiNO3加热至360℃，获得第二变质液；
⑦保持第一变质液和第二变质液温度恒定，将待处理粗坯依次浸渍在第一变质液和第二变质液中，浸渍时间分别为：在第一变质液中浸渍3min-4min，在第二变质液中浸渍30min-40min，获得韧化处理粗坯；
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