CN110202134A - 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备 - Google Patents

一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备 Download PDF

Info

Publication number
CN110202134A
CN110202134A CN201910502088.XA CN201910502088A CN110202134A CN 110202134 A CN110202134 A CN 110202134A CN 201910502088 A CN201910502088 A CN 201910502088A CN 110202134 A CN110202134 A CN 110202134A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wear
composite
biomimetic features
resistant
cermet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910502088.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张雷
王海荣
杜皎
孙海身
解传娣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laiwu Vocational and Technical College
Original Assignee
Laiwu Vocational and Technical College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laiwu Vocational and Technical College filed Critical Laiwu Vocational and Technical College
Priority to CN201910502088.XA priority Critical patent/CN110202134A/zh
Publication of CN110202134A publication Critical patent/CN110202134A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，属于金属陶瓷复合材料耐磨件技术领域。通过三维结构图形绘制方法能够得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后通过3D打印切片软件打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型，硅胶翻模制作压制包套，将所需金属陶瓷颗粒和粘结剂混合填充压制包套做成生坯，再将生坯经过真空烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件，将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上以形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件，确保了复合耐磨铸件耐磨性和韧性的正相关关系，陶瓷颗粒也不需要进行表面改性处理，简单易操作，利于工业大规模生产和推广使用。

Description

一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
技术领域
本发明涉及金属陶瓷复合材料耐磨件技术领域，尤其是涉及一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备。
背景技术
在冶金、电力、矿山、建材、机械化工等行业，目前大多采用高锰钢和耐磨合金等材料制作耐磨衬板，制成的衬板虽然具有良好的韧性，耐磨性能也基本满足要求，但是这类衬板重量大，相对硬度低，耐磨性能不高，寿命短，需要频繁的更换衬板。衬底的频繁更换不仅降低了相关行业设备的利用率，而且还额外增加了设备的维护成本。因此，开发新的耐磨材料，并同时提高耐磨材料所制备构件的耐磨性和韧性，成了业界普遍关注的问题。目前，耐磨材料经历了四个时代：第一代耐磨材料高锰钢，第二代耐磨材料镍硬铸铁，第三代耐磨材料高铬铸铁和各类合金钢，第四代耐磨材料陶瓷金属基复合材料。
第一代耐磨材料、第二代耐磨材料和第三代耐磨材料的韧性和耐磨性匹配性较差，二者之间是负相关的关系，难以实现韧性和耐磨性的正相关，即同时具备良好的韧性和耐磨性。而第四代耐磨材料既具有陶瓷材料的低密度、高强度、高硬度、高耐磨性、高温抗冲刷性等优点，又具有金属材料的韧性、强导热性、热稳定性和可加工性，如何实现韧性和耐磨性的正相关的良好协调是现阶段亟待解决的技术难题。由于陶瓷金属基复合材料的性能很大程度上取决于陶瓷粒子的分散性和界面润湿性，因而其相应地制备陶瓷金属基复合材料构件方法是主要的影响因素。
目前制备陶瓷金属基复合材料的方法主要有粉末冶金和熔体铸造等。粉末冶金方法具有易成形、陶瓷粒子分散性好、易于控制含量等优点，但是粉末冶金制品的模具和耐磨件的制备中耐磨性和韧性的正相关关系难以保证；而采用熔体铸造则需要先对陶瓷颗粒进行表面改性处理然后与金属熔体混合制备，陶瓷颗粒的表面改性处理操作复杂，表面改性效果受工艺和陶瓷颗粒比表面积影响较大，难以控制改性结果。
发明内容
本发明提供了一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，解决了现有技术陶瓷金属基复合材料复合耐磨铸件制备中存在的“粉末冶金制品的模具和耐磨件的制备中耐磨性和韧性的正相关关系难以保证、熔体铸造过程中陶瓷颗粒的表面改性处理操作复杂，表面改性效果受工艺和陶瓷颗粒比表面积影响较大，难以控制改性结果”等问题。
本发明提供一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，用三维设计软件绘制一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过有限元软件对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用工况进行多次模拟得到多次模拟结果，并根据多次模拟结果对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形进行结构优化得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过3D打印机根据二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型，通过硅胶翻模制作PLA模型的对应仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套，配制金属陶瓷复合粉末，并将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入压制包套中，经过压制烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件，最后高硬度合金熔液浇铸得到带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
优选地，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
优选地，S1中成熟的建模软件包括CAD、CAE、CAM建模软件中的任一种。
优选地，S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
优选地，S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
优选地，S4中的脱模剂处理包括将母模用脱模剂处理润滑，润滑好的母模四周用木箱或者防水纸盒包装，包装层也应用脱模剂处理，中间的空隙以2-4cm为宜。
优选地，S4中的硅胶的配置包括盛有硅胶的不锈钢桶在室温下加固化剂1.5％-2％，充分搅拌均匀配置得到硅胶翻模所需的硅胶；硅胶的浇注包括将配好的硅胶沿一固定灌注点缓慢浇注，并不时震荡以排除里面的空气；
固化和脱模包括60-70分钟胶固化完全后四周再用木箱或者防水纸盒围住，留4cm空隙，折除包装层，最终得到压制包套。
优选地，S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
优选地，S5中的润滑剂为石墨-硬脂酸锌润滑剂和镍粉。
优选地，S6中的精加工程序包括修型、打磨。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
通过本发明的三维结构图形绘制方法能够得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后通过3D打印切片软件打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型，硅胶翻模制作压制包套，将所需金属陶瓷颗粒和粘结剂混合填充压制包套做成生坯，再将生坯经过真空烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件，将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上以形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件，使得复合耐磨铸件耐磨性和韧性的正相关关系得以保证，陶瓷颗粒也不需要进行表面改性处理，简单易操作，利于工业大规模生产和推广使用。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
本发明要解决的技术问题是克服现有技术陶瓷金属基复合材料复合耐磨铸件制备中存在的“粉末冶金制品的模具和耐磨件的制备中耐磨性和韧性的正相关关系难以保证、熔体铸造过程中陶瓷颗粒的表面改性处理操作复杂，表面改性效果受工艺和陶瓷颗粒比表面积影响较大，难以控制改性结果”等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，用三维设计软件绘制一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过有限元软件对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用工况进行多次模拟得到多次模拟结果，并根据多次模拟结果对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形进行结构优化得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过3D打印机根据二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型，通过硅胶翻模制作PLA模型的对应仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套，配制金属陶瓷复合粉末，并将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入压制包套中，经过压制烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件，最后高硬度合金熔液浇铸得到带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
具体带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备结合以下实施例进行说明：
实施例1
一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
其中，S1中成熟的建模软件为CAD建模软件。
S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
S6中的精加工程序包括修型、打磨。
实施例2
一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
其中，S1中成熟的建模软件为CAE建模软件。
S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
S4中的脱模剂处理包括将母模用脱模剂处理润滑，润滑好的母模四周用木箱或者防水纸盒包装，包装层也应用脱模剂处理，中间的空隙以2cm为宜。
优选地，S4中的硅胶的配置包括盛有硅胶的不锈钢桶在室温下加固化剂1.5％，充分搅拌均匀配置得到硅胶翻模所需的硅胶；硅胶的浇注包括将配好的硅胶沿一固定灌注点缓慢浇注，并不时震荡以排除里面的空气；
固化和脱模包括65分钟胶固化完全后四周再用木箱或者防水纸盒围住，留4cm空隙，折除包装层，最终得到压制包套。
S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
S5中的润滑剂为石墨-硬脂酸锌润滑剂和镍粉。
S6中的精加工程序包括修型、打磨。
实施例3
一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
其中，S1中成熟的建模软件为CAM建模软件。
S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
S4中的脱模剂处理包括将母模用脱模剂处理润滑，润滑好的母模四周用木箱或者防水纸盒包装，包装层也应用脱模剂处理，中间的空隙以4cm为宜。
S4中的硅胶的配置包括盛有硅胶的不锈钢桶在室温下加固化剂2％，充分搅拌均匀配置得到硅胶翻模所需的硅胶；硅胶的浇注包括将配好的硅胶沿一固定灌注点缓慢浇注，并不时震荡以排除里面的空气；
固化和脱模包括60分钟胶固化完全后四周再用木箱或者防水纸盒围住，留4cm空隙，折除包装层，最终得到压制包套。
S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
S5中的润滑剂为石墨-硬脂酸锌润滑剂和镍粉。
S6中的精加工程序包括修型、打磨。
实施例4
一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
其中，S1中成熟的建模软件为CAD建模软件。
S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
S4中的脱模剂处理包括将母模用脱模剂处理润滑，润滑好的母模四周用木箱或者防水纸盒包装，包装层也应用脱模剂处理，中间的空隙以4cm为宜。
S4中的硅胶的配置包括盛有硅胶的不锈钢桶在室温下加固化剂1.7％，充分搅拌均匀配置得到硅胶翻模所需的硅胶；硅胶的浇注包括将配好的硅胶沿一固定灌注点缓慢浇注，并不时震荡以排除里面的空气；
固化和脱模包括70分钟胶固化完全后四周再用木箱或者防水纸盒围住，留4cm空隙，折除包装层，最终得到压制包套。
S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
S5中的润滑剂为石墨-硬脂酸锌润滑剂和镍粉。
S6中的精加工程序包括修型、打磨。
综上可见，本发明的制备方法可以形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件，使得复合耐磨铸件耐磨性和韧性的正相关关系得以保证，陶瓷颗粒也不需要进行表面改性处理，简单易操作，利于工业大规模生产和推广使用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，用三维设计软件绘制一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过有限元软件对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用工况进行多次模拟得到多次模拟结果，并根据多次模拟结果对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形进行结构优化得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，通过3D打印机根据二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型，通过硅胶翻模制作PLA模型的对应仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套，配制金属陶瓷复合粉末，并将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入压制包套中，经过压制烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件，最后高硬度合金熔液浇铸得到带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
2.根据权利要求1所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下所示：
S1、一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
通过对金属陶瓷复合材料耐磨件的使用要求和结构外形分析，确定一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件结构外形尺寸，并通过成熟的建模软件，设计绘制出一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S2、二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形的绘制
将S1所得一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入有限元软件中多次模拟一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的实际应用状态，得到多次模拟的数据结果，并对多次模拟的数据结果进行分析，对一次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形做出进一步改进得到二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形，然后再导入有限元软件中进行多次模拟，重复进行多次后，得到最合理的二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形；
S3、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型的制备
将S2所得二次仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的三维结构图形导入3D打印切片软件中，打印制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型；
S4、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套的制备
将S3所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的PLA模型作为母模，通过硅胶翻模制作仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套；
S5、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯制备
将所需金属陶瓷颗粒根据不同需求按不同粒度配比组合配置金属陶瓷复合粉末，将配制好的金属陶瓷复合粉末与粘结剂混合均匀加入S4所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套中并填压紧实，通过冷等静压将混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂压制成生坯并修型；
S6、仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的制备
将S5所得仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的生坯按批次置于真空烧结炉中进行烧结得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的毛坯，通过精加工程序得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件；
S7、带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
将权利要求S6制备的仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件拼接固定在铸型腔内，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在耐磨块上，完全凝固后形成带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件。
3.根据权利要求2所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S1中成熟的建模软件包括CAD、CAE、CAM建模软件中的任一种。
4.根据权利要求2所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S2中的实际应用状态为在浇铸过程和铸件使用过程中耐磨件的受力、冲击、磨损的应用状态。
5.根据权利要求2所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S4中的硅胶翻模包括脱模剂处理、硅胶的配置和浇注、固化、脱模得到仿生结构金属陶瓷复合材料耐磨件的压制包套。
6.根据权利要求5所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S4中的脱模剂处理包括将母模用脱模剂处理润滑，润滑好的母模四周用木箱或者防水纸盒包装，包装层也应用脱模剂处理，中间的空隙以2-4cm为宜。
7.根据权利要求5所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S4中的硅胶的配置包括盛有硅胶的不锈钢桶在室温下加固化剂1.5％-2％，充分搅拌均匀配置得到硅胶翻模所需的硅胶；硅胶的浇注包括将配好的硅胶沿一固定灌注点缓慢浇注，并不时震荡以排除里面的空气；
固化和脱模包括60-70分钟胶固化完全后四周再用木箱或者防水纸盒围住，留4cm空隙，折除包装层，最终得到压制包套。
8.根据权利要求2所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S5中混合均匀后的金属陶瓷复合粉末与粘结剂与压制包套之间接触的表面事先喷涂一层润滑剂。
9.根据权利要求8所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S5中的润滑剂为石墨-硬脂酸锌润滑剂和镍粉。
10.根据权利要求2所述带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备，其特征在于，S6中的精加工程序包括修型、打磨。
CN201910502088.XA 2019-06-11 2019-06-11 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备 Withdrawn CN110202134A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910502088.XA CN110202134A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910502088.XA CN110202134A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110202134A true CN110202134A (zh) 2019-09-06

Family

ID=67792018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910502088.XA Withdrawn CN110202134A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110202134A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113634754A (zh) * 2021-07-28 2021-11-12 武汉华材表面科技有限公司 一种包套复合材料真空烧结成型耐磨体及其制造方法
CN114474509A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 中国地质大学（武汉） 一种基于仿生织构的耐冲蚀环氧树脂复合材料结构及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113634754A (zh) * 2021-07-28 2021-11-12 武汉华材表面科技有限公司 一种包套复合材料真空烧结成型耐磨体及其制造方法
CN114474509A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 中国地质大学（武汉） 一种基于仿生织构的耐冲蚀环氧树脂复合材料结构及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101134237B (zh) 增强相金属梯度复合材料制造工艺及设备
CN110076322B (zh) 一种陶瓷增强钢基耐磨复合材料及其制备方法
CN106367661B (zh) 一种颗粒增强铁基表面复合材料的制备方法
CN110202134A (zh) 一种带有仿生结构金属陶瓷耐磨件的复合耐磨铸件的制备
CN104139185A (zh) 一种金属陶瓷耐磨复合材料的制备方法
CN106042408A (zh) 一种用于3d打印的粉末材料及粉末3d打印成形方法
CN101992272A (zh) 一种铸件的自适应铸型制造方法
CN101839295B (zh) 一种高速列车粉末冶金刹车片及其制备工艺
CN108097973B (zh) 一种粉末烧结材料制备方法
CN104441694B (zh) 一种减少模压成型的复合材料件变形的方法
CN101099983A (zh) 金属薄板压延树脂模具
CN108453243A (zh) 一种陶瓷金属复合材料制备方法
CN106111946A (zh) 一种复合陶瓷金属耐磨坯件制备方法及其制品
CN107649678B (zh) 一种利用3d打印装置制备摩擦材料的方法
CN106493310A (zh) 一种潮模砂高压造型覆壳铸造方法
CN107574338A (zh) 一种用于增材制造的铝基复合粉体材料及其制备方法
CN104801658A (zh) 潮模砂型用醇基铸造涂料及其制备方法
CN104148580A (zh) 用于制造轮毂铸件的铸造树脂模具的快速制造方法
CN103240834A (zh) 碳纤维树脂基复合材料的制作方法
CN206980855U (zh) 一种可修复陶瓷金属复合磨辊
CN106392061A (zh) 一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法
CN105562618B (zh) 刹车盘的制备方法
CN103008615B (zh) 合金钢镶铸锆刚玉陶瓷复合材料的制造方法
CN201132210Y (zh) 梯度金属复合材料制造设备
CN107557640A (zh) 一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190906

WW01 Invention patent application withdrawn after publication