CN108657739B - 矿用轻型耐磨刮板 - Google Patents

Abstract

一种矿用轻型耐磨刮板，包括刮板中段、刮板斧头、定位销，所述刮板中段两端安装有刮板斧头，所述刮板中段采用轻型钛合金材料铸造或锻造而成，刮板中段与刮板斧头过盈配合连接，本发明采用采用镶嵌结构过盈配合连接方式，克服了刮板整体采用钛合金存在的成本太高，而整体采用耐磨合金材料存在的重量过大的问题，以及采用常规手段难以将钛合金刮板中段与耐磨材料刮板斧头连接的问题，使得刮板重量大大减轻，刮板的制造成本的大大降低；采用堆焊的方式制成的由普通钢板与耐磨合金组合的复合刮板斧头，进一步降低了刮板的重量和成本；采用上述技术手段还保持了刮板中段、刮板斧头足够的韧性、耐磨性。

Description

矿用轻型耐磨刮板

技术领域

本发明涉及煤矿用刮板机技术领域，特别涉及一种矿用轻型耐磨刮板。

背景技术

刮板是矿用刮板输送机、转载机等设备中的主要零件，也是矿用设备用量最大，配件需求量最大，最易损耗的零件，直接影响生产成本，尤其是采用高成本材质的刮板，生产成本更高。此外，随着煤矿设备对运量和效率的提升，刮板输送机、转载机等规格逐年加大，按目前的刮板结构和材料，刮板组件的尺寸和规格也随着增加，随之带来的是整机负荷增加，动力部的功率必须同步加大，由于矿用设备的特殊性，一方面，功率加大造成能源消耗增大，造成资源浪费，同时，整机设备的功率不可能无限制增加，制约了采煤效率和经济效益的提升。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种成本低、重量轻的矿用轻型耐磨刮板。

一种矿用轻型耐磨刮板，包括刮板中段、刮板斧头、定位销，所述刮板中段两端安装有刮板斧头，所述刮板中段采用轻型钛合金材料铸造或锻造而成，在刮板斧头一侧端面设有前后方向通透的卡合槽，在刮板斧头上还设于竖直方向的第一销孔，第一销孔穿过卡合槽的内腔，在所述刮板中段的一端端面设有与卡合槽截面形状相应的卡合端，在卡合端上设有第二销孔，所述刮板中段的卡合端插入刮板斧头卡合槽内，并使第一销孔与第二销孔同轴对准，所述定位销依次穿过第一销孔、第二销孔，以将卡合端相对卡合槽限位，且卡合端的高度大于卡合槽内腔的高度，以使刮板中段与刮板斧头过盈配合连接，所述刮板斧头为一个空心结构体，该空心结构体包括普通钢板构成的内层，以及包裹于内层外表面的硬面层，所述硬面层是由第一合金粉末堆焊于内层的外表面而成，所述硬面层包括由碳化铬、奥氏体、马氏体形成的组织结构，所述硬面层的硬度为HV1600～HV2000，所述硬面层的厚度与空心结构体总厚度的百分比为60%。

优选的，在所述刮板中段的上表面开有第一减重槽，在所述刮板中段的下表面开有减重孔，在刮板斧头的上表面第二减重槽。

优选的，在所述刮板中段的前端工作面上可拆卸安装有多个耐磨板，多个耐磨板相互拼接而成，以覆盖刮板中段的前端工作面。

优选的，所述第一合金粉末是由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的硼制成。

优选的，所述第一合金粉末中的硼含量为3～4%。

优选的，所述第一合金粉末由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的铌制成。

优选的，所述第一合金粉末中的铌含量为2～4%。

本发明采用采用镶嵌结构过盈配合连接方式，克服了刮板整体采用钛合金存在的成本太高，而整体采用耐磨合金材料存在的重量过大的问题，以及采用常规手段难以将钛合金刮板中段与耐磨材料刮板斧头连接的问题，使得刮板重量大大减轻，刮板的制造成本的大大降低；采用堆焊的方式制成的由普通钢板与耐磨合金组合的复合刮板斧头，进一步降低了刮板的重量和成本；采用上述技术手段还保持了刮板中段、刮板斧头足够的韧性、耐磨性。

附图说明

图1为所述矿用轻型耐磨刮板爆炸视图。

图2为图1所述卡合槽和卡合端的局部放大视图。

图3为一种堆焊装置的结构示意图。

图中：刮板中段10、卡合端11、第二销孔12、第一减重槽13、减重孔14、刮板斧头20、卡合槽21、第一销孔22、第二减重槽23、定位销30、堆焊装置40、选粉器41、控制器42、送丝机43、焊丝44。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1和图2，本发明实施例提供了一种矿用轻型耐磨刮板，包括刮板中段10、刮板斧头20、定位销30，刮板中段10两端安装有刮板斧头20，刮板中段10采用轻型钛合金材料铸造或锻造而成，在刮板斧头20一侧端面设有前后方向通透的卡合槽21，在刮板斧头20上还设于竖直方向的第一销孔22，第一销孔22穿过卡合槽21的内腔，在刮板中段10的一端端面设有与卡合槽21截面形状相应的卡合端11，在卡合端11上设有第二销孔12，刮板中段10的卡合端11插入刮板斧头20卡合槽21内，并使第一销孔22与第二销孔12同轴对准，定位销30依次穿过第一销孔22、第二销孔12，以将卡合端11相对卡合槽21限位，且卡合端11的高度大于卡合槽21内腔的高度，以使刮板中段10与刮板斧头20过盈配合连接，刮板斧头20为一个空心结构体，该空心结构体包括普通钢板构成的内层，以及包裹于内层外表面的硬面层，硬面层是由第一合金粉末堆焊于内层的外表面而成，硬面层包括由碳化铬、奥氏体、马氏体形成的组织结构，硬面层的硬度为HV1600～HV2000，硬面层的厚度与空心结构体总厚度的百分比为60%。

堆焊是利用焊接热源将具有一定性能的材料熔敷在基体表面上，形成冶金结合的一种工艺过程，从而在基体表面获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属；堆焊技术的显著特点是硬面层与母材具有冶金结合，硬面层在服役过程中剥落倾向小，而且可以根据服役性能选择或设计堆焊合金，使材料或零件表面具有良好的耐磨、耐高温等性能。

现有的刮板结构采用整体铸造、锻造而成，刮板斧头20部分属于易损部为，一旦损坏，刮板需整体更换，而钛合金材料成本很高，因此，通常的技术偏见认为，钛合金材料不宜用于刮板的材料。耐磨合金的重量太大，将刮板或刮板斧头20整体采用耐磨合金，重量太大，由于整机刮板数量大，造成整机重量和链条重量都相应增加，耐磨中板厚度也需要增加，对铸造槽帮的耐磨性要求和铸造性能也随之提高，整机功率增加，能源损耗过大。常规的焊接手段难以将分体式结构的刮板的刮板中段10与刮板斧头20连接，或存在连接处容易脱开的问题。

本发明将刮板中段10与刮板斧头20采用镶嵌结构过盈配合连接，并进一步利用定位销30将刮板中段10与刮板斧头20连接，达到了整体式结构的刮板的性能。刮板中段10采用轻型钛合金材料，而刮板斧头20采用成本较低的耐磨材料，克服了通常的钛合金材料成本太高，不宜用于刮板的技术偏见。

本发明还采用堆焊技术将由普通钢材材质的内层与合金耐磨的硬面层冶金结合，既保证了设备对刮板的耐磨性和韧性的要求,又可降低刮板及整机重量。

本发明刮板中段10采用钛合金材料，在保证刮板整体韧性和耐磨性的同时，大大降低了刮板整体重量。比常规的整体合金刮板减少重量至少50℅以上。

本发明中内层采用普通钢板，既能增加刮板斧头20的韧性，同时相比整体采用耐磨合金，有效的减少了重量，降低了成本。

本发明将两端刮板斧头20采用复合耐磨材料，保证刮板斧头20的高耐磨性，更进一步地，为了降低整体刮板的重量，刮板斧头20采用空心结构。

本发明采用前后方向通透的卡合槽21，这种结构方便卡合槽21与卡合端11处于扣合状态时，可前后方向调整连接位置，从而极大的方便了重量很大的刮板的连接时的对准问题。

通过本发明技术，可以保证在不降低现有设备刮板耐磨性的基础上，极大地减轻刮板重量，进而减轻整机重量和功率，减少链条、中板规格的加大，减少设备原材料的使用，使同功率规格的设备能够增加煤炭的运量，提高煤炭运输效率和效益。磨损后将旧刮板斧头20去掉，重新更换新的刮板斧头20，实现刮板的再制造性能。

本发明采用采用镶嵌结构过盈配合连接方式，克服了刮板整体采用钛合金存在的成本太高，而整体采用耐磨合金材料存在的重量过大的问题，以及采用常规手段难以将钛合金刮板中段10与耐磨材料刮板斧头20连接的问题，使得刮板重量大大减轻，刮板的制造成本的大大降低；采用堆焊的方式制成的由普通钢板与耐磨合金组合的复合刮板斧头20，进一步降低了刮板的重量和成本；采用上述技术手段还保持了刮板中段10、刮板斧头20足够的韧性、耐磨性。

参见图1和图2，进一步，在刮板中段10的上表面开有第一减重槽13，在刮板中段10的下表面开有减重孔14，在刮板斧头20的上表面第二减重槽23。

进一步，在刮板中段10的前端工作面上可拆卸安装有多个耐磨板，多个耐磨板相互拼接而成，以覆盖刮板中段10的前端工作面。

耐磨板作为轻型钛合金材料的刮板中段10的保护层，可以防止刮板中段10磨损损坏，以减少更换轻型钛合金材料的刮板中段10而付出昂贵代价；耐磨板通过常规连接与刮板中段10连接，当局部有损坏，只需要更换相应位置的耐磨板即可，更换方便，耐磨板的材质可为任何低密度廉价耐磨材料，在满足使用要求的情况下，耐磨板尽量做薄。

进一步，第一合金粉末是由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的硼制成。

Fe-Cr-C系堆焊合金由于硬度高，综合性能好，价格低廉而被广泛应用于矿山、煤矿等工况环境，由于堆焊用的Fe-Cr-C合金Cr含量高，碳含量可大于3%，合适的Cr/C比可使其组织中含有较多的初生碳化物M₇C₃，从而获得优异的抗磨性能，但是在一些更严酷的磨损环境下，硬面层容易产生裂纹，碳化物易从基体上剥落，使得Fe-Cr-C合金耐磨性不能满足使用要求。

硼的加入能形成硼化物，硼化物具有非常高的硬度和热稳定性，因此是良好的耐磨相，加入硼后硬面层的显微组织结构为大量四边形的灰色硬质相、针状马氏体和少量的残余奥氏体，在提高硬面层耐磨性的同时，硼的密度低，可降低硬面层重量，从而降低刮板的重量；此外硼的价格低，也在一定程度降低了刮板的制造成本。

进一步，第一合金粉末中的硼含量为3～4%。

进一步，第一合金粉末由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的铌制成。

现有的设计中为了降低重量，刮板采用高分子材料，但高分子材料的脆性远远超过钛合金，且高分子材料与钢铁材料的摩擦系数大于钢铁与钢铁的摩擦系数，整机功率不降反升。

铌的加入能明显提高硬面层宏观硬度，且能使大块的初生碳化物细化，尺寸减，且分布更加均匀，有利于降低硬面层的摩擦系数。

进一步，第一合金粉末中的铌含量为2～4%。

下面再给出一个具体的耐磨硬面层的制备过程。

堆焊材料：刮板斧头20内层采用Q325材质的钢板，焊剂采用熔炼型低锰高硅中氟焊剂HJ260，所用焊丝44为H08A，所用合金粉末为Fe-Cr-C系堆焊合金粉末。

硬面层堆焊方法：采用Bulkwelding堆焊工艺方法，图3为一种具体的堆焊装置40，其工作原理是将利用选粉器41将粒化的合金粉末铺在工件上，再将埋弧焊剂覆盖在合金粉末上面，然后由控制器42控制送丝机43给进焊丝44，并控制焊丝44的左右摆动前进，熔化合金粉粒，形成硬面层。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种矿用轻型耐磨刮板，其特征在于：包括刮板中段、刮板斧头、定位销，所述刮板中段两端安装有刮板斧头，所述刮板中段采用轻型钛合金材料铸造或锻造而成，在刮板斧头一侧端面设有前后方向通透的卡合槽，在刮板斧头上还设于竖直方向的第一销孔，第一销孔穿过卡合槽的内腔，在所述刮板中段的一端端面设有与卡合槽截面形状相应的卡合端，在卡合端上设有第二销孔，所述刮板中段的卡合端插入刮板斧头卡合槽内，并使第一销孔与第二销孔同轴对准，所述定位销依次穿过第一销孔、第二销孔，以将卡合端相对卡合槽限位，且卡合端的高度大于卡合槽内腔的高度，以使刮板中段与刮板斧头过盈配合连接，所述刮板斧头为一个空心结构体，该空心结构体包括普通钢板构成的内层，以及包裹于内层外表面的硬面层，所述硬面层是由第一合金粉末堆焊于内层的外表面而成，所述硬面层包括由碳化铬、奥氏体、马氏体形成的组织结构，所述硬面层的硬度为HV1600～HV2000，所述硬面层的厚度与空心结构体总厚度的百分比为60%；在所述刮板中段的上表面开有第一减重槽，在所述刮板中段的下表面开有减重孔，在刮板斧头的上表面第二减重槽；在所述刮板中段的前端工作面上可拆卸安装有多个耐磨板，多个耐磨板相互拼接而成，以覆盖刮板中段的前端工作面。

2.如权利要求1所述的矿用轻型耐磨刮板，其特征在于：所述第一合金粉末是由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的硼制成。

3.如权利要求2所述的矿用轻型耐磨刮板，其特征在于：所述第一合金粉末中的硼含量为3～4%。

4.如权利要求1所述的矿用轻型耐磨刮板，其特征在于：所述第一合金粉末由Fe-Cr-C系堆焊合金加入一定量的铌制成。

5.如权利要求4所述的矿用轻型耐磨刮板，其特征在于：所述第一合金粉末中的铌含量为2～4%。