CN108201911B - 一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷复合颚式破碎机齿板，包括齿板本体和陶瓷块，陶瓷块镶铸在齿板本体齿顶上，陶瓷块的尺寸和排列密度从齿板的两端向中间递减，齿板本体与陶瓷块之间为冶金结合。陶瓷块为碳化钛陶瓷块，齿板本体为高锰钢材质。陶瓷块为长度为30～60mm、宽度为20～50mm、厚度为10～25mm的长方体或直径为30～50mm、高度为10～25mm的圆柱形，齿板本体齿形为梯形。陶瓷块的表面与齿板本体齿顶表面处于同一平面。陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备流程为：制备陶瓷块‑制备砂型‑浇铸‑打箱‑热处理。本发明采用上述陶瓷复合颚式破碎机齿板及其制备方法，能够解决颚式破碎齿板使用寿命短的问题，具有抗冲击、抗挤压和抗耐磨的优点。
Description
技术领域
本发明属于颚式破碎机技术领域，尤其是涉及一种陶瓷复合颚式破碎机齿板及其制备方法。
背景技术
颚式破碎机齿板分为固定齿板和活动齿板，是颚式破碎机中主要部件，当颚式破碎机运行时，活动齿板做复摆式运动，与固定齿板形成一个角度挤压石料，是颚式破碎机中比较容易损坏的配件，每年的消耗量巨大，并且因齿板磨损进行的停工检修和更换，降低了企业的生产效率，为企业带来了巨大的经济损失。为提高颚式破碎机齿板使用寿命，广大研究工作者们致力于提高齿板的耐磨性，常用的提高齿板耐磨性的方法是改善齿板齿条形状。但是不管是传统的″1″字形排列的齿条还是改良后的其他形状的齿条，均是采用高锰钢材质在预制砂模模腔中浇铸而成，因高锰钢材料在较大冲击负荷下表层才会产生加工硬化，冲击负荷较小时表层加工硬化效果较差、耐磨性差，因此改变齿条形状并不能从根本上提高颚式破碎机齿板的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷复合颚式破碎机齿板及其制备方法，解决颚式破碎机齿板使用寿命短的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种陶瓷复合颚式破碎机齿板，包括齿板本体和陶瓷块，所述陶瓷块镶铸在所述齿板本体的齿顶上，所述陶瓷块的尺寸和排列密度从所述齿板的两端向中间递减，所述陶瓷块的表面与所述齿板本体齿顶表面处于同一平面，所述齿板本体与所述陶瓷块之间界面为冶金结合面。
优选的，所述陶瓷块为碳化钛陶瓷块。
优选的，所述齿板本体为高锰钢材质。
优选的，所述陶瓷块为长度为30～60mm、宽度为20～50mm、厚度为10～25mm的长方体。
优选的，所述陶瓷块为直径30～50mm、高度10～25mm的圆柱形。
优选的，所述齿板本体齿形为梯形。
上述陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法为：
步骤一：制备陶瓷块，将陶瓷分割成长×宽×高为30～60×20～50×10～25mm的长方体或直径为30～50mm、高度为10～25mm的圆柱形，在陶瓷块的长×宽平面或圆柱底面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块清理干净，在陶瓷块的表面涂抹镍∶硼砂∶水重量比为1∶4∶5的含镍过饱和硼砂溶液，将陶瓷块烘干待用；
步骤二、制备砂型，将模具埋入砂箱，制作型腔，烘干后的陶瓷块通过钢钉固定在砂型的底部；
步骤三、浇铸，浇铸前用热风将固定有陶瓷块的砂型加热到350℃以上，然后将熔炼好的金属液浇入经加热过的砂型内，浇铸温度为1450～1550℃；
步骤四、打箱，待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱、落砂，然后清除铸件表面的粘砂，切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉；
步骤五、热处理，将切除浇冒口系统和钢钉后的铸件在1050～1100℃温度下进行水韧处理，保持水温不超过60℃，出水温度不高于30℃。
采用上述结构和制备方法生产的陶瓷复合颚式破碎机齿板，其抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
因此，本发明采用上述陶瓷复合颚式破碎机齿板及其制备方法，能够解决颚式破碎机齿板使用寿命短的问题，具有抗冲击、抗挤压和抗耐磨的优点。在高锰钢齿板基体上镶嵌入硬度高、耐磨性能好的陶瓷材料可以大大的提高颚式破碎机齿板的硬度和耐磨性，从而提高其使用寿命。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法实施例齿板结构示意图；
图2为本发明陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法实施例齿板截面示意图；
图3为采用本发明所述的陶瓷复合颚式破碎机齿板制备方法制备的颚式破碎机齿板中碳化钛陶瓷块与高锰钢金属基体的冶金结合界面金相图；
附图标记
1、齿板本体；2、陶瓷块。
具体实施方式
实施例
图1为本发明一种陶瓷复合颚式破碎机齿板结构示意图，图2为本发明一种陶瓷复合颚式破碎机齿板截面示意图。如图1、图2所示，一种陶瓷复合颚式破碎机齿板，包括齿板本体1和陶瓷块2，陶瓷块2镶铸在齿板本体1的梯形齿顶上，陶瓷块2的表面与齿板本体1梯形齿顶表面处于同一平面，齿板本体1与陶瓷块2之间为冶金结合。陶瓷块2为碳化钛陶瓷块，采用粉末压制真空烧结而成，齿板本体1为高锰钢材质。陶瓷块2为长度为30～60mm、宽度为20～50mm、厚度为10～25mm的长方体形，或直径为30～50mm、长度为10～25mm的圆柱形。陶瓷块2的大小、嵌入齿板本体1的深度以及陶瓷块的排列密度根据齿板本体1各部位磨损情况而定，磨损部位严重的两端陶瓷块尺寸要大一些、嵌入深度深一些、排列也要紧密一些，磨损部位不严重的陶瓷块尺寸稍小一些、嵌入深度浅一些、排列疏松一些，这样可以在保证齿板耐磨性的同时，减小陶瓷材料的用量，降低成本。
本发明所述的一种陶瓷复合颚式破碎机齿板砂型铸造方法步骤为：
步骤一、制备陶瓷块2。陶瓷块2采用粉末压制、真空烧结制成，然后将陶瓷块2分割成长30～60mm、宽20～50mm、高10～25mm的长方体形，或直径30～50mm、长度10～25mm的圆柱形，并选用不锈钢焊丝在陶瓷块2的长×宽的大平面上或圆柱底面焊接上钢钉然后将陶瓷块2打磨清洗干净，在陶瓷块2的表面涂抹含有镍粉的过饱和硼砂溶液，其中镍∶硼砂∶水重量比为1∶4∶5，在硼砂中加入镍粉可以改善金属液与陶瓷块之间的浸润性，增加金属液在陶瓷块上的流动性，使齿板本体1与陶瓷块2之间能够形成良好的冶金结合面，避免夹渣和气孔的形成。然后将陶瓷块2烘干待用。
步骤二、制备砂型。将模具埋入砂箱，制作型腔，将烘干后的陶瓷块2通过其上焊接的钢钉扎入型腔底部的型砂中，起到固定陶瓷块2的作用，防止浇铸过程中陶瓷块2移位，扎入钢钉时要注意不能破坏已成型的型腔，陶瓷块2扎入砂型中的位置为与齿板铸件齿顶相对应的位置。在型腔内刷涂耐高温涂料，将型腔置于加热炉中烘干待用。
步骤三、浇铸。按照齿板本体1其具体的成分配比进行熔炼，浇铸前用热风将干燥后固定有陶瓷块的型腔加热到350℃以上，然后合型，将熔炼好的金属液浇入加热过的型腔中，完成浇铸。金属液浇铸的温度要控制在1450℃～1550℃之间。浇铸前对砂型用热风加热可以排除型腔中的湿气，减小金属液与陶瓷块2之间的温度差，降低金属液在陶瓷块2界面的冷凝速度，因此当高温金属液体流入型腔后与加热后的陶瓷块2接触时，其界面不会产生冷隔缺陷。陶瓷块2从高温液态金属中吸收热量，使界面处陶瓷块2变成熔融状态，陶瓷块2表层的硬质粒子和粘结相分子与高温液体金属分子互相扩散，冷却后在齿板本体1与陶瓷块2之间形成冶金结合层，冶金结合层保证了齿板1与陶瓷块2之间的结合强度。
步骤四、打箱。待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱落砂，得到齿板，然后切除浇冒口系统和陶瓷块2上的钢钉，清除齿板表面的粘砂，并将齿板的表面打磨平整。
步骤五、热处理。将打磨平整后的齿板放进加热炉加热到1050～1100℃，保温2～3小时，然后将齿板取出快速放入水中，要始终保持水温不超过60℃，待齿板温度降低到30℃以下时，将齿板从水中取出，完成淬火。
采用上述结构的陶瓷复合颚式破碎机齿板及其制备方法制备的陶瓷复合颚式破碎机齿板，其抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
图3为采用本发明所述的制备方法制备的破碎机齿板陶瓷块与高锰钢金属基体的冶金结合界面金相图。如图3所示，碳化钛陶瓷与高锰钢金属基体之间的界面为冶金结合面，并且冶金结合面良好，没有夹渣和气孔等缺陷存在。
因此，本发明采用上述结构的陶瓷复合颚式破碎机齿板，在高锰钢齿板基体上镶嵌入硬度高、耐磨性能好的陶瓷材料可以大大的提高颚式破碎机齿板的硬度和耐磨性，从而提高其使用寿命。采用上述制备方法制备的颚式破碎机齿板陶瓷块与金属基体之间形成良好的冶金结合面，没有夹渣和气孔等缺陷存在。采用本发明所述的陶瓷复合颚式破碎机齿板制备方法制备的颚式破碎机齿板具有抗冲击、抗挤压、抗耐磨和使用寿命长的优点。
以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，其特征在于：所述陶瓷复合颚式破碎机齿板包括齿板本体和陶瓷块，所述陶瓷块镶铸在所述齿板本体的齿顶上，所述陶瓷块的尺寸和排列密度从所述齿板的两端向中间递减，所述陶瓷块的表面与所述齿板本体齿顶表面处于同一平面，所述齿板本体与所述陶瓷块之间界面为冶金结合面；
陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备陶瓷块，将陶瓷分割成长×宽×高为30～60×20～50×10～25mm的长方体或直径为30～50mm、高度为10～25mm的圆柱形，在陶瓷块的长×宽平面或圆柱底面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块清理干净，在陶瓷块的表面涂抹镍∶硼砂∶水重量比为1∶4∶5的含镍过饱和硼砂溶液，将陶瓷块烘干待用；
步骤二、制备砂型，将模具埋入砂箱，制作型腔，烘干后的陶瓷块通过钢钉固定在砂型的底部；
步骤三、浇铸，浇铸前用热风将固定有陶瓷块的砂型加热到350℃以上，然后将熔炼好的金属液浇入经加热过的砂型内，浇铸温度为1450～1550℃；
步骤四、打箱，待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱、落砂，然后清除铸件表面的粘砂，切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉；
步骤五、热处理，将切除浇冒口系统和钢钉后的铸件在1050～1100℃温度下进行水韧处理，保持水温不超过60℃，出水温度不高于30℃。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，其特征在于：所述陶瓷块为碳化钛陶瓷块。
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，其特征在于：所述齿板本体为高锰钢材质。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，其特征在于：所述齿板本体齿形为梯形。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合颚式破碎机齿板的制备方法，其特征在于：制备的陶瓷复合颚式破碎机齿板的抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
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