CN108201917A - 陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，包括轧臼壁、破碎壁和陶瓷块，所述陶瓷块镶铸在所述轧臼壁的内表面和所述破碎壁的外表面，所述陶瓷块靠近破碎腔的表面与所述轧臼壁的内表面及所述破碎壁的外表面处于同一平面，所述陶瓷块与所述轧臼壁及所述破碎壁之间为冶金结合。陶瓷复合圆锥破碎机衬板的制备流程为：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圆锥破碎机衬板制备方法生产的复合衬板具有使用寿命长、硬度高、耐磨性好和抗冲击的优点。
Description
技术领域
本发明属于圆锥破碎机技术领域，尤其是涉及一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法。
背景技术
圆锥破碎机衬板是破碎矿石使用的圆锥破碎机的主要部件，由轧臼壁和破碎壁组成。破碎机工作时，电动机带动偏心轴套旋转，破碎机轴心线在偏心轴套的迫动下做旋摆运动，使得破碎壁表面时而靠近又时而离开轧臼壁的表面，从而使矿石在破碎壁与轧臼壁形成的破碎腔内不断地受到挤压和弯曲而被破碎。圆锥破碎机衬板由于经常受到强烈冲击，容易产生严重的磨损，导致产品粒度不均匀、生产效率下降以及能耗增大等问题。圆锥破碎机衬板使用寿命短、衬板更换周期过长，不仅增加了工人劳动强度，而且严重影响正常的生产进度。目前，圆锥破碎机衬板多为高锰钢材质，高锰钢在较大冲击载荷时表面会形成加工硬化层，提高高锰钢的耐磨性。但是因高锰钢自身耐磨性的限制，高锰钢衬板的使用寿命依然较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法,解决圆锥破碎机衬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圆锥破碎机衬板，包括：轧臼壁、破碎壁和陶瓷块，所述陶瓷块镶铸在所述轧臼壁的内表面和所述破碎壁的外表面，所述陶瓷块靠近破碎腔的表面与所述轧臼壁的内表面及所述破碎壁的外表面处于同一平面，所述陶瓷块与所述轧臼壁及所述破碎壁之间为冶金结合。
优选的，所述轧臼壁包括轧臼壁第一工作面、轧臼壁第二工作面和轧臼壁第三工作面，所述轧臼壁第一工作面上的陶瓷块间距不小于所述轧臼壁第二工作面及所述轧臼壁第三工作面上的陶瓷块间距，所述轧臼壁第二工作面上陶瓷块间距等于所述轧臼壁第三工作面上陶瓷块间距。
优选的，所述轧臼壁第一工作面上凸台横截面的顶点位于所述陶瓷块纵截面的中轴线上，并且所述陶瓷块靠近破碎腔的一面的截线与所述凸台横截面构成等腰三角形。
优选的，所述破碎壁包括破碎壁第一工作面、破碎壁第二工作面和破碎壁第三工作面，所述破碎壁第一工作面上陶瓷块间距等于所述破碎壁第三工作面上陶瓷块间距，所述破碎壁第一工作面上陶瓷块间距不小于所述破碎壁第二工作面上陶瓷块间距。
优选的，所述陶瓷块为直径15～25毫米，长度15～50毫米的圆柱形。
优选的，所述陶瓷块为大头直径18～25毫米，小头直径15～23毫米的圆台形。
优选的，所述陶瓷块之间的间距为20～30毫米。
本发明还提供一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板的制备方法，包括：
步骤一：制备陶瓷块，将陶瓷分割成直径15～25毫米、长度15～50毫米的圆柱形或大头直径18～25毫米、小头直径15～23毫米、长度为15～50毫米的圆台形，在圆柱陶瓷块其中一个底面或圆台陶瓷块的小底面上焊接上钢钉，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箱中，其位置与铸件中陶瓷块所在位置对应；
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℃。
因此，本发明采用上述陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法，能够解决圆锥破碎机衬板使用寿命短的问题。本发明的有益之处在于在传统的圆锥破碎机衬板金属基体上镶铸有硬度高、耐磨性好的陶瓷块，在保证圆锥破碎机衬板芯部具有良好韧性的同时，提高衬板表面的耐磨性能。采用本发明所述的陶瓷复合圆锥破碎机衬板制备方法生产的衬板具有高硬度、高耐磨和抗冲击的优点，大幅度提高了衬板的综合性能、使用性能，延长了衬板的使用寿命，降低了工人的劳动强度。
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为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例轧臼壁的结构示意图；
图2为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例破碎壁的结构示意图；
图3为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例圆锥破碎机衬板的截面图；
图4为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例轧臼壁截面图；
图5为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例破碎壁截面图；
附图标记
1、轧臼壁；2、破碎壁；3、陶瓷块；4、破碎腔；11、轧臼壁第一工作面；12、轧臼壁第二工作面；13、轧臼壁第三工作面；21、破碎壁第一工作面；22、破碎壁第二工作面；23、破碎壁第三工作面。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
图1为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例轧臼壁的结构示意图，图2为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例破碎壁的结构示意图，图3为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例圆锥破碎机衬板的截面图，图4为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例轧臼壁截面图，图5为本发明陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法实施例破碎壁截面图。如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，包括轧臼壁1、破碎壁2和陶瓷块3，陶瓷块3镶铸在轧臼壁1的内表面和破碎壁2的外表面，陶瓷块3靠近破碎腔4的表面与轧臼壁1的内表面及破碎壁2的外表面处于同一平面，陶瓷块3与轧臼壁1及破碎壁2之间为冶金结合。轧臼壁1包括轧臼壁第一工作面11、轧臼壁第二工作面12和轧臼壁第三工作面13，轧臼壁第一工作面11上的陶瓷块3间距不小于轧臼壁第二工作面12及轧臼壁第三工作面13上的陶瓷块3间距，轧臼壁第二工作面12上陶瓷块3间距等于轧臼壁第三工作面13上陶瓷块3间距。圆锥破碎机在工作过程中，轧臼壁第二工作面12和轧臼壁第三工作面13为破磨的主要工作面，磨损较严重，因此此处陶瓷块3的间距要小一些，即陶瓷块3的分布较紧密，以保证轧臼壁1各处磨损的均匀性和使用寿命。轧臼壁第一工作面11上凸台横截面的顶点位于陶瓷块3纵截面的中轴线上，并且陶瓷块3靠近破碎腔4的一面的截线与凸台横截面构成等腰三角形。将陶瓷块3放置在凸台的顶部，可以使凸台一开始磨损时就磨损陶瓷块，避免凸台的剧烈磨损。将陶瓷块表面截线与凸台截面之间构成等腰三角形，在提高凸台耐磨性的同时，方便陶瓷块镶嵌固定并降低物料破磨时对陶瓷块边角的损坏。破碎壁2包括破碎壁第一工作面21、破碎壁第二工作面22和破碎壁第三工作面23，破碎壁第一工作面21上陶瓷块3间距等于破碎壁第三工作面23上陶瓷块3间距，破碎壁第一工作面21上陶瓷块3间距不小于破碎壁第二工作面22上陶瓷块3间距。破碎壁第二工作面22为破碎的主要工作面，因此其陶瓷块3的分布较密。陶瓷块3为直径15～25毫米、长度15～50毫米的圆柱形，优选为直径为18～22毫米、长度为20～40毫米的圆柱形；或大头直径18～25毫米、小头直径15～23毫米的圆台形，优选为大头直径为20～22毫米、小头直径为18～20毫米的圆台形。陶瓷块3之间的间距为20～30毫米，轧臼壁第一工作面11陶瓷块3间距优选为28～30毫米，轧臼壁第二工作面12和轧臼壁第三工作面13陶瓷块3间距优选为20～22毫米，破碎壁第一工作面21和破碎壁第三工作面23陶瓷块3间距优选为26～30毫米，破碎壁第二工作面22陶瓷块3间距优选为22～24毫米。轧臼壁1和破碎壁2材质为高锰钢，陶瓷块3为碳化钛。
实施例一
所述陶瓷复合圆锥破碎机衬板的砂型铸造方法，包括：
步骤一：制备陶瓷块。将陶瓷分割成直径15～25毫米、长度15～50毫米的圆柱形陶瓷块3或大头直径18～25毫米、小头直径15～23毫米、长度为15～50毫米的圆台形陶瓷块3。选用不锈钢焊丝在圆柱陶瓷块3其中一个底面或圆台陶瓷块3的小底面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块3打磨清洗干净，在陶瓷块3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，在硼砂中加入镍粉可以改善金属液与陶瓷块3之间的浸润性，增加金属液在陶瓷块3上的流动性，使轧臼壁1及破碎壁2与陶瓷块3之间能够形成良好的冶金结合面，避免夹渣和气孔的形成。将陶瓷块3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3通过其上焊接的钢钉扎入型腔侧面的型砂中，起到固定陶瓷块3的作用，防止浇铸过程中陶瓷块3移位，扎入钢钉时要注意尽量不要破坏已成型的型腔，陶瓷块3扎入砂型中的位置与轧臼壁1和破碎壁2铸件中陶瓷块3分布的位置相对应。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。按照轧臼壁1和破碎壁2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3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3之间的温度差，降低金属液在陶瓷块3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3接触时，其界面不会产生冷隔缺陷。陶瓷块3从高温液态金属中吸收热量，使界面处陶瓷块3变成熔融状态，陶瓷块3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，冷却后在衬板与陶瓷块3之间形成冶金结合层，冶金结合层保证了衬板与陶瓷块3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，得到陶瓷复合衬板，然后切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉，清除衬板表面的粘砂，并将衬板的表面打磨平整。
步骤五、热处理。将打磨平整后的衬板放进加热炉加热到1050～1100℃，保温2～3小时，然后将衬板取出快速放入水中，要始终保持水温不超过60℃，待衬板温度降低到30℃以下时，将其从水中取出，完成淬火。
实施例二
采用消失模铸造的方法同样可以完成上述陶瓷复合圆锥破碎机衬板的制备。其与砂型铸造方法不同之处在于：制备砂型时在衬板泡塑模型中陶瓷块3分布的位置开凿与陶瓷块3配合的孔，将陶瓷块3放置于该孔内；浇铸时无需对砂箱预热，而直接将金属液浇入砂箱中。
采用上述陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法生产的陶瓷复合圆锥破碎机衬板的抗拉强度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，洛氏硬度为65HRC。
因此，本发明采用上述陶瓷复合圆锥破碎机衬板及其制备方法，在高锰钢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圆锥破碎机衬板的硬度和耐磨性，从而提高其使用寿命。采用上述制备方法制备的圆锥破碎机衬板，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圆锥破碎机衬板制备方法制备的圆锥破碎机衬板具有使用寿命长、硬度高、耐磨性好和抗冲击的优点，其使用寿命是高锰钢衬板的2～3倍。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：包括轧臼壁(1)、破碎壁(2)和陶瓷块(3)，所述陶瓷块(3)镶铸在所述轧臼壁(1)的内表面和所述破碎壁(2)的外表面，所述陶瓷块(3)靠近破碎腔(4)的表面与所述轧臼壁(1)的内表面及所述破碎壁(2)的外表面处于同一平面，所述陶瓷块(3)与所述轧臼壁(1)及所述破碎壁(2)之间为冶金结合。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述轧臼壁(1)包括轧臼壁第一工作面(11)、轧臼壁第二工作面(12)和轧臼壁第三工作面(13)，所述轧臼壁第一工作面(11)上的陶瓷块(3)间距不小于所述轧臼壁第二工作面(12)及所述轧臼壁第三工作面(13)上的陶瓷块(3)间距，所述轧臼壁第二工作面(12)上陶瓷块(3)间距等于所述轧臼壁第三工作面(13)上陶瓷块(3)间距。
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述轧臼壁第一工作面(11)上凸台横截面的顶点位于所述陶瓷块(3)纵截面的中轴线上，并且所述陶瓷块(3)靠近破碎腔(4)的一面的截线与所述凸台横截面构成等腰三角形。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述破碎壁(2)包括破碎壁第一工作面(21)、破碎壁第二工作面(22)和破碎壁第三工作面(23)，所述破碎壁第一工作面(21)上陶瓷块(3)间距等于所述破碎壁第三工作面(23)上陶瓷块(3)间距，所述破碎壁第一工作面(21)上陶瓷块(3)间距不小于所述破碎壁第二工作面(22)上陶瓷块(3)间距。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述陶瓷块(3)为直径15～25毫米，长度15～50毫米的圆柱形。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述陶瓷块(3)为大头直径18～25毫米，小头直径15～23毫米的圆台形。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合圆锥破碎机衬板，其特征在于：所述陶瓷块(3)之间的间距为20～30毫米。
8.一种如权利要求1～7所述的陶瓷复合圆锥破碎机衬板的制备方法，其特征在于：
步骤一：制备陶瓷块(3)，将陶瓷分割成直径15～25毫米、长度15～50毫米的圆柱形或大头直径18～25毫米、小头直径15～23毫米、长度为15～50毫米的圆台形，在圆柱陶瓷块(3)其中一个底面或圆台陶瓷块(3)的小底面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块(3)清理干净，在陶瓷块(3)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(3)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(3)通过钢钉固定在砂箱中，其位置与铸件中陶瓷块(3)所在位置对应；
步骤三、浇铸，浇铸前用热风将固定有陶瓷块(3)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(3)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℃。
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