CN111836971A - 复合金属部件及其生产方法 - Google Patents

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蒂莫西·贾斯汀·卢西
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Abstract

一种生产复合金属制品和/或复合金属磨损部件的方法。所述方法包括以下步骤：铸造由基质金属成分组成的部件，其中在铸造期间在所述部件中形成一个或多个腔；将固体形式的耐磨成分插入到在由所述基质金属成分组成的部件中形成的一个或多个腔中；以及将所述耐磨成分结合到由所述基质金属成分组成的部件的一个或多个腔中以形成所述复合金属制品。

Description

复合金属部件及其生产方法
技术领域
本公开总体上涉及复合金属部件及其生产方法。
背景技术
矿物加工工业中的各个处理步骤涉及与设备的部件的侵蚀接触，这导致严重磨损以致需要频繁更换的程度。然而，取决于处理步骤的性质，部件的磨损通常是不均匀的。
例如，在泵送磨料浆的过程中，对泵湿端部件磨损寿命的限制因素可以是在某些位置呈深度气刨或非常高的磨损率形式的局部磨损，即使相同部件的其它部分可能以相对较低的速率磨损。具体示例包括(但不限于)浆料泵叶轮的前缘和浆料泵衬套(也称为蜗壳)的分水角。
解决泵叶轮的示例中的这个问题的一种方法是制造一种叶轮，其涉及在叶轮的制造期间将特殊形状的高耐磨材料定位在在操作期间经受高磨损条件的某些位置；同时在叶轮的非关键区域保留相对低成本的金属。然而，该方案会增加大量成本，特别是如果耐磨部件是由昂贵的耐磨材料制成，并且需要制造复杂的三维形状以符合叶轮的液压设计要求。
为磨损部件提供局部磨损保护的另一种尝试是焊接覆盖层或其他覆层类型的方法的应用，其中将耐磨材料的薄层覆盖在由低成本金属材料组成的金属部件上。然而，尽管这些方法在将耐磨材料的薄层施加到具有平坦表面的磨损部件上时可以起作用，但是诸如泵叶轮或泵衬套的复杂形状形式的磨损部件不容易适合该方法。
还有一种情况是，矿物加工设备中使用的许多其他磨损部件(例如，破碎机和研磨机)由于局部磨损也遭受过早损坏。可以设想，本发明也将使这些类型的设备受益。
本发明寻求提供一种成本相对较低的复合金属磨损部件及其制造方法，其提供包括用于矿物加工工业的局部磨损保护的磨损部件。
发明内容
根据一个方面，提供了一种生产复合金属制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)铸造由基质金属成分组成的部件，其中在铸造期间在所述部件中形成一个或多个腔；
(ii)将固体形式的耐磨成分插入到在由所述基质金属成分组成的部件中形成的一个或多个腔中；以及，
(iii)将所述耐磨成分结合到由所述基质金属成分组成的部件的一个或多个腔中，以形成所述复合金属制品。
在某些实施例中，铸造步骤(i)包括以下步骤：
(ia)将一个或多个腔形成部分定位在所述部件的模具中；
(ib)将液体形式的基质金属成分引入所述模具中，由此所述基质金属成分围绕所述一个或多个腔形成部分；以及，
(ic)使所述模具中的基质金属成分冷却并且固化，从而形成由所述基质金属成分组成的部件。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分由热膨胀系数与所述基质金属成分的热膨胀系数相似或基本相同的材料组成。
在某些实施例中，在步骤(ic)之后从所述基质金属成分移除所述一个或多个腔形成部分以露出所述一个或多个腔。
在某些实施例中，在步骤(ic)之后通过钻孔和/或以其他方式机加工由所述基质金属成分组成的部件从所述基质金属成分移除所述一个或多个腔形成部分。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分由选自钢或另一种金属合金，碳或石墨的材料组成。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分在步骤(ic)期间在所述模具中的基质金属成分固化时由于所述基质金属成分的收缩而至少部分地碎裂。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分包括中空中心。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分具有比所述基质金属成分的液体浇注温度更高的软化点温度。
在某些实施例中，所述一个或多个腔形成部分的形状为圆柱形或长方体。
在某些实施例中，在从由所述基质金属成分组成的部件移除所述一个或多个腔形成部分之后，对由所述基质金属成分组成的部件进行热处理和/或使其经受回火处理以去除由所述一个或多个腔的形成产生的任何残余应力。
在某些实施例中，所述基质金属成分选自高铬白口铸铁。
在某些实施例中，所述耐磨成分具有比所述基质金属成分增加的耐磨性。
在某些实施例中，所述耐磨成分选自碳化钨。在一种形式中，碳化钨包括粗糙的晶粒尺寸。在另一形式中，碳化钨的晶粒尺寸为2至6微米。
在某些实施例中，所述耐磨成分为圆柱形、长方体或纽扣形。
在某些实施例中，使用粘合剂或通过使用钎焊方法将所述耐磨成分结合到所述基质金属中的一个或多个腔中。
在某些实施例中，所述复合金属制品是磨损部件。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于所述复合金属制品的主体内，邻近所述磨损部件的磨损表面。
在某些实施例中，所述磨损部件是在矿物加工中使用的装置的一部分。在该形式中，在矿物加工中使用的装置可以选自离心浆料泵、研磨机、破碎机或磨损板。
在某些实施例中，所述磨损部件选自浆料泵叶轮或用于离心浆料泵的衬套。
根据另一方面，提供了一种通过本文描述的方法生产的复合金属制品。
根据另一方面，提供了一种复合金属磨损部件，其包括：
由基质金属成分组成的主体部分，所述主体部分包括位于其中的一个或多个腔；以及，
至少部分地结合在所述主体部分的一个或多个腔内的耐磨成分，
其中所述一个或多个腔在所述主体部分的铸造期间形成。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于所述复合磨损部件的主体部分内，邻近所述复合金属磨损部件的磨损表面。
在某些实施例中，所述复合金属磨损部件是在矿物加工中使用的装置的一部分。在矿物加工中使用的装置可以选自离心浆料泵、研磨机、破碎机或磨损板。
根据另一方面，提供了一种用于离心浆料泵的复合金属磨损部件，所述复合金属磨损部件包括：
由基质金属成分组成的主体部分，所述主体部分包括位于其中的一个或多个腔；以及，
至少部分地结合在所述主体部分的一个或多个腔内的耐磨成分。
在某些实施例中，所述一个或多个腔在所述主体部分的铸造期间形成，或者所述一个或多个腔被机加工到所述主体部分中。
在某些实施例中，所述复合金属磨损部件是浆料泵叶轮或用于离心浆料泵的衬套。
根据另一方面，提供了一种浆料泵叶轮，其包括：具有内主面的后罩，所述内主面具有外周缘和中心轴线；远离所述后罩的内主面延伸的多个泵送叶片，所述泵送叶片以间隔开的关系设置，每个泵送叶片包括相对的主侧面、在所述中心轴线的区域中的前缘和在所述后罩的外周缘的区域中的后缘，在相邻的泵送叶片之间具有通道，其中所述泵送叶片包括位于其中的一个或多个腔，并且其中耐磨成分至少部分地结合在所述一个或多个腔内。
在某些实施例中，所述浆料泵叶轮包括具有内主面的前罩，其中所述多个泵送叶片在所述后罩的内主面与所述前罩的内主面之间延伸。
在某些实施例中，所述多个泵送叶片中的每一个包括至少一个腔。在某些实施例中，所述一个或多个腔位于所述多个泵送叶片中的每一个的主体部分内，由此所述耐磨成分不暴露于相邻泵送叶片之间的通道。
在某些实施例中，所述一个或多个腔各自包括开口，所述开口位于所述多个泵送叶片的顶表面中，位于所述相对的主侧面之间并且远离所述后罩。
在某些实施例中，所述一个或多个腔从所述开口朝向所述后罩延伸通过所述多个泵送叶片的每一个的主体部分。
在某些实施例中，所述一个或多个腔从所述开口延伸通过所述多个泵送叶片的每一个的主体部分，直到与所述多个泵送叶片和所述后罩相接的位置一致。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于所述多个泵送叶片的前缘的近侧。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于离所述多个泵送叶片的前缘约5mm至约25mm内。
在某些实施例中，当所述泵送叶片在使用中受到磨损时所述耐磨成分逐渐暴露。
根据另一方面，提供了一种用于离心浆料泵的泵衬套，所述泵衬套包括主泵送室，所述主泵送室具有：
-入口，所述入口用于在使用期间将材料流引入所述主泵送室中；
-排出口，所述排出口从所述主泵送室延伸并且布置成在使用期间从所述主泵送室排出材料流；以及
-在所述主泵送室的内周表面与所述排出口的内周表面之间延伸的过渡表面，所述过渡表面包括分水角，所述分水角布置成将所述排出口中的使用中排出材料流与所述主泵送室中的使用中再循环材料流分离；其中所述过渡表面的区域包括位于其中的一个或多个腔，并且其中耐磨成分至少部分地结合在所述一个或多个腔内。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于所述过渡表面的区域的主体部分内，由此所述耐磨成分不暴露于所述主泵送室。
在某些实施例中，所述一个或多个腔各自包括开口，所述开口位于所述泵衬套的外表面中在所述过渡表面的区域中。
在某些实施例中，所述泵衬套包括至少一个腔，所述至少一个腔包括位于外表面上的在所述泵衬套的相对侧上的两个开口，其中所述耐磨成分位于所述分水角的近侧。
在某些实施例中，所述一个或多个腔位于离所述过渡表面约5mm至约25mm内。
在某些实施例中，所述耐磨成分在所述分水角和/或所述过渡表面在使用中受到磨损时逐渐暴露。
通过结合附图进行的以下详细描述，其他方面、特征和优点将变得显而易见，所述附图是本公开的一部分，并且通过示例的方式示出了所公开的发明的原理。
附图说明
附图促进了对各种实施例的理解。
图1是用于离心浆料泵的浆料泵叶轮的前横截面示意图；
图2是根据实施例的用于离心浆料泵的泵叶轮的泵送叶片的近视横截面示意图；
图3是根据实施例的用于离心浆料泵的浆料泵叶轮的透视图；
图4是根据实施例的用于离心浆料泵的浆料泵叶轮的泵送叶片的横截面图。
图5是用于离心浆料泵的衬套的横截面图；
图6-11是根据各种实施例的用于离心浆料泵的衬套的分水角的近视示意图；
图12是根据实施例的用于离心浆料泵的衬套的横截面图；
图12A是图12的衬套的截面图；
图13是根据实施例的衬套的剖视图；以及，
图14和15描绘了根据其他实施例的用于离心浆料泵的衬套的分水角的示意图。
具体实施方式
通过本文描述的方法，发现可以生产复合金属制品，所述复合金属制品用作在矿物加工工业中使用的磨损部件。特别地，发现当在金属部件的铸造过程中形成一个或多个腔时，一个或多个腔不会显著影响金属部件的结构完整性，并且还允许固体形式的耐磨成分结合到一个或多个腔中以产生具有增加的耐磨性的复合金属制品。
在某些实施例中，如本文所述的方法可以用于生产复合金属磨损部件，所述复合金属磨损部件包括耐磨成分，所述耐磨成分插入并结合在部件内，在使用中受到明显磨损的磨损部件的区域附近或近侧。例如，如本文所述的方法可以用于生产可以由基质金属成分组成的复合金属浆料泵叶轮，所述基质金属成分包括结合在在基质金属成分的铸造过程期间形成的腔内的耐磨材料。耐磨材料可以结合在腔中，所述腔可以位于由基质金属成分组成的浆料泵叶轮的主体内，在浆料泵叶轮的泵送叶片的前缘附近或近侧，和/或位于叶轮的主体中在可能在使用中受到明显磨损的其他位置处。
在某些实施例中，可以生产其他类型的复合金属磨损部件，其中耐磨材料可以结合在位于受到明显磨损的区域附近或近侧的腔内。例如，用于离心浆料泵的金属衬套可以由基质金属成分生产，所述基质金属成分包括结合在位于金属衬套的分水角附近或近侧的腔内的耐磨材料。可以根据所述的方法生产金属磨损部件的类型的另外的示例，其可以适用于研磨机、破碎机和磨损板。
在某些实施例中，耐磨材料定位成使得其包封在金属磨损部件的主体内，其中金属磨损部件的主要工作表面由基质金属成分组成。这使得磨损部件的工作表面不会因包含耐磨材料而在流体动力学上发生变化。在该实施例中，当金属磨损部件的主体在使用期间开始磨损时，金属磨损部件暴露，这接着减慢了金属磨损部件的磨损率。
在实施例中，提供了一种生产可以用作复合金属磨损部件的复合金属制品的方法。所述方法包括以下步骤：
(i)铸造由基质金属成分组成的部件，其中在铸造期间在所述部件中形成一个或多个腔；
(ii)将固体形式的耐磨成分插入到在由所述基质金属成分组成的部件中形成的一个或多个腔中；以及，
(iii)将所述耐磨成分结合到由所述基质金属成分组成的部件的一个或多个腔中，以形成所述复合金属制品。
在如本文所述的方法中，铸造步骤(i)可以包括将一个或多个腔形成部分定位在所述部件的模具中。所述部件的模具可以是可以用于复合金属磨损部件的复合金属制品的形状。腔形成部分使得当将基质金属成分以液体形式引入模具中时，基质金属成分围绕腔形成部分，条件是由腔形成部分占据的模具的位置未填充有液体基质金属成分。在这些位置处形成腔。结果，腔形成部分被成形为提供腔的后续内表面形状。在优选的形式中，腔形成部分的形状为圆柱形或长方体，这导致腔具有圆柱形或长方体形式的内表面形状。
使模具中的基质金属成分冷却并固化，从而形成由基质金属成分组成的部件。一旦部件已冷却并固化，腔形成部分就可以位于基质金属成分内。替代地，腔形成部分可以由这样的材料形成，所述材料由于基质金属成分在冷却并固化时的收缩而碎裂或以其他方式在结构上分解。
为了在液体基质金属已冷却并固化之后在基质金属部件中提供腔，可以从基质金属成分移除一个或多个腔形成部分或其剩余的碎片。合适的去除技术可以涉及对部件进行钻孔和/或以其他方式机加工。
在实施例中，一个或多个腔形成部分可以由热膨胀系数与基质金属成分的热膨胀系数相似或基本相同的材料形成。另外，腔形成部分的软化温度可以比基质金属成分的液体浇注温度更高。例如，一个或多个腔形成部分可以由选自钢或另一金属合金的材料组成，或者一个或多个腔形成部分可以由碳或石墨组成。
在实施例中，一个或多个腔形成部分包括中空中心。这样的形式可以促使一个或多个腔形成部分在铸造过程期间由于基质金属成分在冷却和固化时的收缩而碎裂或以其他方式在结构上分解。包括中空中心的腔形成部分的形状可以为圆柱形或长方体，并且可以由诸如玻璃或石英玻璃的材料形成。在将具有中空中心的腔形成部分插入模具中之前，可以例如通过刮擦腔形成部分的表面来预弱化腔形成部分。预弱化可以进一步促使一个或多个腔形成部分在铸造过程期间碎裂或以其他方式在结构上分解，这有助于在所述方法期间去除。
在从由基质金属成分形成的部件移除腔形成部分之后，可以对部件进行热处理或使其经受回火处理以去除由于一个或多个腔的形成而产生的任何残余应力。
基质金属成分可以选自适合于铸造磨损部件的任何合适的金属或金属合金，例如高铬白口铸铁。耐磨成分理想地可以比基质金属成分具有增加的耐磨性，并且可以选自具有非常高耐磨性的材料，例如碳化钨。碳化钨可以被烧结和/或可以具有2至6微米的晶粒尺寸。在优选的形式中，耐磨成分为圆柱形、长方体或纽扣形，或具有通常制造的另一种形状。已发现通常制造的形状(例如，圆柱形、长方体或纽扣形)通常比其他更不规则的形状便宜，这降低了生产本文所述的复合金属磨损部件的成本。
在实施例中，使用粘合剂将耐磨成分结合到基质金属中的一个或多个腔中。粘合剂可以具有高间隙填充能力和高拉伸强度。例如，粘合剂可以选自LOCTITE EA 9497或3MScotch-weld 7236 B/A或其他结构环氧粘合剂；或诸如Loctite 620、Loctite 638或Loctite 660的高强度保持化合物。作为替代，通过使用钎焊方法将耐磨成分结合到一个或多个腔中。作为另一替代，或除了上述结合示例之外，耐磨部件可以经由机械锁定装置(例如，通过高强度保持化合物固定的螺纹塞、收缩配合塞或紧配合塞)结合到一个或多个腔中；这些措施被用来防止耐磨部件在设备的操作期间从其固定在其中的腔中出来。
参照图1，示出了离心浆料泵叶轮10形式的磨损部件的横截面，叶轮10包括具有四个泵送叶片12的后罩11，所述四个泵送叶片在使用时在与浆料泵叶轮的旋转轴线大致一致的方向上从罩延伸。四个泵送叶片12各自包括后缘13和前缘14，其中泵送叶片的前缘14邻近叶轮10的中心或孔眼16，在关联的离心浆料泵的操作期间浆料进入所述中心或孔眼(未示出)。浆料经过孔眼，然后由于叶轮的旋转而移动通过泵送叶片12之间的通道6。泵送叶片还包括相对的主侧面7、8，所述主侧面与后罩11和前罩21(在图1中未示出)一起限定通道。泵送叶片12的前缘14的位置和功能意味着在离心浆料泵的操作期间，浆料泵叶轮10的该部分受到显著的冲击侵蚀和磨损，这意味着前缘14通常是高度磨损的位置。
参照图2，示出了图1的叶轮的大体形式的泵送叶轮的一部分的近视横截面图。如图2中所示，可以看到多个腔20位于泵送叶片12的主体部分内的叶轮中在泵送叶片12的相对主侧面之间。腔20的开口22位于泵送叶片12的顶表面9中，并且腔从顶表面9朝向后罩11延伸到泵送叶片12的主体内。腔20可以形成为使得它们在与旋转轴线的方向大致一致的方向上进入叶轮11的罩的主体，并且它们可以延伸直到腔的底部与泵送叶片12的底部和后罩11相接的位置一致。
参照图3，示出了图1的叶轮的大体形式的用于离心浆料泵的叶轮的示意图，其中示出了前罩21。腔20的开口22位于叶轮21的前罩中，并且腔在泵送叶片12的主体内朝向后罩11延伸。腔可以形成为使得它们在与旋转轴线大致一致的方向上进入叶轮11的罩的主体中，并且腔20可以在与泵送叶片12的底部和罩11相接的位置一致的点处停止。腔20可以为圆柱形，具有在一端处的开口22和在另一端处的底端(未示出)以及侧壁。腔可以包括中心轴线，所述中心轴线大致平行于在前罩21与后罩11之间延伸的泵送叶片的相对侧壁。
图2中所示的腔20在其延伸到泵送叶片12的主体中时具有圆形开口22和大致圆柱形的形状。使用如上所述的方法在叶轮的铸造过程期间提供腔20。图2中所示的腔的形状指示在铸造过程期间使用了圆柱形腔形成部分，并且随后移除腔形成部分，从而将腔保留在叶轮10的泵送叶片12中。
可以在已铸造叶轮之后将可呈直径可略小于腔20的圆柱体形式的耐磨材料插入腔中。耐磨材料可以由与用于铸造叶轮的主体的金属成分相比具有增加的耐磨性的任何合适的材料组成。在优选形式中，耐磨材料可以选自具有略小于腔20的圆柱形的烧结碳化钨的圆柱体。耐磨材料可以通过使用粘合剂或通过使用钎焊方法结合在腔内。在图4中，可以使用机械结合方法进一步固定耐磨材料54，所述机械结合方法例如通过高强度保持化合物固定的螺纹塞55、收缩配合塞或紧配合塞。一旦结合在腔内，耐磨材料54使得叶轮14的泵送叶片12为复合形式，其中泵送叶片14的主体由用于铸造叶轮的金属成分组成并且腔20填充有耐磨成分。
如图2中所示的叶轮10包括前缘，所述前缘由用于铸造叶轮10的金属成分组成。包括结合在其中的耐磨材料的腔20在前缘附近或近侧。具有插入并结合在其中的耐磨材料的腔20的数量以及叶轮主体10上的这些结构的间距确保了叶轮的基质金属成分中的任何残余应力将低于该基质金属材料成分的屈服强度。另外，可以通过随后的热处理来减小或消除这些应力。可以看出，腔20和结合在其中的耐磨材料的位置使得耐磨材料不通过叶轮暴露于通道6。这使得通过在某些位置包括耐磨材料来对浆料泵叶轮进行改变不影响叶轮的流体力学性质。
在使用中，叶轮10的金属成分将在某些位置(例如，泵送叶片12的前缘14)开始磨损。这将导致增强的耐磨材料在离心浆料泵的操作中暴露于研磨工艺条件。此时，由于结合在腔20内的耐磨材料的耐磨性增加，磨损率将降低。这具有降低叶轮10的总磨损率并增加其使用寿命的有益效果。
图5描绘了磨损部件的替代实施例，所述磨损部件呈用于离心浆料泵的衬套50的形式。衬套50是蜗壳的形式，并且包括泵送室52和出口51。衬套50包括在主泵送室的内周表面71与排出口的内周表面72之间延伸的过渡表面70，其中过渡表面包括分水角53。分水角53是在离心浆料泵的操作期间在使用时将浆料流与泵送室52和出口51分离的衬套50的一部分。分水角53通常是在浆料泵送操作期间冲击侵蚀磨损明显的位置。
图6至11描绘了替代实施例，其中在衬套50的铸造过程期间在衬套50的分水角53附近或处的位置处形成腔20。衬套通常由基质金属成分组成，并且随后将使用粘合剂或钎焊方法将耐磨材料结合在腔20内。耐磨材料可以选自烧结的碳化钨，其可以是圆柱棒的形式。
图12、12A和13描绘了在衬套50的铸造过程期间在分水角处形成腔20的实施例，其中腔位于从衬套50的一侧到衬套50的另一侧的方向上，这使得腔大致平行于泵叶轮的旋转轴线。腔20可以替代地在铸造之后机加工到分水角中。在形成腔20之后，将硬插入件54插入腔中并通过粘合剂结合以及通过机械手段将其固定在适当位置，在该情况下所述机械手段是位于腔20的每一端处的螺纹塞55的形式。可以看出，腔20和结合在其中的耐磨材料51的位置使得耐磨材料不暴露于衬套50的泵送室51或排出口52。这使得通过在分水角53的表面的近侧或附近包括耐磨材料来对衬套进行改变不会影响衬套的流体力学性质。在使用中，衬套50的金属成分将在某些位置(例如，分水角53)处开始磨损。这将导致增强的耐磨材料在离心浆料泵的操作中暴露于研磨工艺条件。此时，由于结合在腔20内的耐磨材料的耐磨性增加，因此在分水角的位置处的磨损率将降低。这具有降低衬套50的总磨损率并增加其工作寿命的有益效果。
图14和15描绘了硬插入件54设置有凹口56并且相应的凹口57设置在腔20中的实施例。这允许可选地使用卡环58以将硬插入件机械地固定在适当位置。
本文描述的方法的另一优点是原始磨损部件铸件所需的修改是在标准磨损部件模具中的腔形成部分的位置。这将导致最终铸件的外观与原始部件完全相同，除了最终铸件将具有用于插入耐磨材料的腔之外。
在某些实施例的前述描述中，为了清楚起见，已诉诸特定术语。然而，本公开不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以相似方式操作以实现相似技术目的的其他技术等同物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”等的术语用作方便的词语以提供参考点，而不应解释为限制性术语。
在本说明书中，词语“包括”应理解为其的“开放”意义，即，“包含”的意义，并且因此不限于“封闭”意义，“封闭”意义是“仅由……组成”的意义。相应的含义应归因于出现的相应词语“包括(comprise)”，“包括(comprised)”和“包括(comprises)”。
另外，前述内容仅描述了本发明的一些实施例，并且在不脱离所公开的实施例的范围和精神的情况下，可以对其进行更改、修改、添加和/或改变，这些实施例是示范性的而非限制性的。
此外，已经结合当前认为是最实用和优选的实施例来描述了发明，应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反，其意图涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。而且，上述各种实施例可以结合其它实施例来实现，例如，一个实施例的各方面可以与另一实施例的各方面组合以实现其它实施例。此外，任何给定组件的每个独立特征或部件可构成附加的实施例。
部件的列表
通道 6
相对侧面 7、8
顶表面 9
叶轮 10
后罩 11
泵送叶片 12
后缘 13
前缘 14
叶轮孔眼 16
腔 20
前罩 21
开口 22
衬套 50
泵送室 52
出口 51
分水角 53
硬插入件 54
螺纹塞 55
硬插入件中的凹口 56
腔中的凹口 57
卡环 58
过渡表面 70
泵送室的内周表面 71
排出口的内周表面 72

Claims (51)

1.一种生产复合金属制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)铸造由基质金属成分组成的部件，其中在铸造期间在所述部件中形成一个或多个腔；
(ii)将固体形式的耐磨成分插入到在由所述基质金属成分组成的部件中形成的一个或多个腔中；以及，
(iii)将所述耐磨成分结合到由所述基质金属成分组成的部件的一个或多个腔中，以形成所述复合金属制品。
2.根据权利要求1所述的生产复合金属制品的方法，其中铸造步骤(i)包括以下步骤：
(ia)将一个或多个腔形成部分定位在所述部件的模具中；
(ib)将液体形式的基质金属成分引入所述模具中，由此所述基质金属成分围绕所述一个或多个腔形成部分；以及，
(ic)使所述模具中的基质金属成分冷却并且固化，从而形成由所述基质金属成分组成的部件。
3.根据权利要求2所述的生产复合制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分由热膨胀系数与所述基质金属成分的热膨胀系数相似或基本上相同的材料组成。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的生产复合金属制品的方法，其中在步骤(ic)之后从所述基质金属成分移除所述一个或多个腔形成部分以露出所述一个或多个腔。
5.根据权利要求4所述的生产复合金属制品的方法，其中在步骤(ic)之后通过钻孔和/或以其他方式机加工由所述基质金属成分组成的部件从所述基质金属成分移除所述一个或多个腔形成部分。
6.根据权利要求2至权利要求5中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分由选自钢或另一种金属合金、碳或石墨的材料组成。
7.根据权利要求2至权利要求6中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分在步骤(ic)期间在所述模具中的基质金属成分固化时由于所述基质金属成分的收缩而至少部分地碎裂。
8.根据权利要求2至权利要求7中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分包括中空中心。
9.根据权利要求2至权利要求8中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分具有比所述基质金属成分的液体浇注温度更高的软化点温度。
10.根据权利要求2至权利要求9中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔形成部分的形状为圆柱形或长方体。
11.根据权利要求4至权利要求10中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中在从由所述基质金属成分组成的部件移除所述一个或多个腔形成部分之后，对由所述基质金属成分组成的部件进行热处理和/或使其经受回火处理以去除由所述一个或多个腔的形成产生的任何残余应力。
12.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述基质金属成分是高铬白口铸铁。
13.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述耐磨成分具有比所述基质金属成分增加的耐磨性。
14.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述耐磨成分选自碳化钨。
15.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述耐磨成分为圆柱形、长方体或纽扣形。
16.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中使用粘合剂或通过使用钎焊方法将所述耐磨成分结合到基质金属中的一个或多个腔中。
17.根据前述权利要求中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述复合金属制品是磨损部件。
18.根据权利要求17所述的生产复合金属制品的方法，其中所述一个或多个腔位于所述复合金属制品的主体内，邻近所述磨损部件的磨损表面。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的生产复合金属制品的方法，其中所述磨损部件是在矿物加工中使用的装置的一部分。
20.根据权利要求19所述的生产复合金属制品的方法，其中在矿物加工中使用的装置选自离心浆料泵、研磨机、破碎机或磨损板。
21.根据权利要求17至权利要求20中任一项所述的生产复合金属制品的方法，其中所述磨损部件是浆料泵叶轮或用于离心浆料泵的衬套。
22.一种通过根据权利要求1至权利要求20中的任一项所述的方法生产的复合金属制品。
23.一种复合金属磨损部件，包括：
由基质金属成分组成的主体部分，所述主体部分包括位于其中的一个或多个腔；以及，
至少部分地结合在所述主体部分的一个或多个腔内的耐磨成分，
其中所述一个或多个腔在所述主体部分的铸造期间形成。
24.根据权利要求23所述的复合金属磨损部件，其中基质金属成分是选自高铬白口铸铁的基质金属成分。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的复合金属磨损部件，其中所述耐磨成分的耐磨性超过所述基质金属成分的耐磨性。
26.根据权利要求23至权利要求25中任一项所述的复合金属磨损部件，其中所述耐磨成分选自碳化钨。
27.根据权利要求23至权利要求26中任一项所述的复合金属磨损部件，其中所述耐磨成分为圆柱形、长方体或纽扣形。
28.根据权利要求23至权利要求27中任一项所述的复合金属磨损部件，其中使用粘合剂或通过使用钎焊方法将所述耐磨成分结合到基质金属中的一个或多个腔中。
29.根据权利要求23至权利要求28中任一项所述的复合金属磨损部件，其中一个或多个腔位于所述复合磨损部件的主体部分内，邻近所述复合金属磨损部件的磨损表面。
30.根据权利要求23至权利要求29中任一项所述的复合金属磨损部件，其中所述复合金属磨损部件是在矿物加工中使用的装置的一部分。
31.根据权利要求30所述的复合金属磨损部件，其中在矿物加工中使用的装置选自离心浆料泵、研磨机、破碎机或磨损板。
32.根据权利要求23至权利要求31中任一项所述的复合金属磨损部件，其中所述复合金属磨损部件是浆料泵叶轮或离心浆料泵的衬套。
33.一种用于离心浆料泵的复合金属磨损部件，所述复合金属磨损部件包括：
由基质金属成分组成的主体部分，所述主体部分包括位于其中的一个或多个腔；以及，
至少部分地结合在所述主体部分的一个或多个腔内的耐磨成分。
34.根据权利要求33所述的复合金属磨损部件，其中所述一个或多个腔在所述主体部分的铸造期间形成，或者所述一个或多个腔被机加工到所述主体部分中。
35.根据权利要求33或权利要求34所述的复合金属磨损部件，其中所述复合金属磨损部件选自叶轮或衬套。
36.一种浆料泵叶轮，包括：具有内主面的后罩，所述内主面具有外周缘和中心轴线；远离所述后罩的内主面延伸的多个泵送叶片，所述泵送叶片以间隔开的关系布置，每个泵送叶片包括相对的主侧面、在所述中心轴线的区域中的前缘和在所述后罩的外周缘的区域中的后缘，在相邻的泵送叶片之间具有通道，其中所述泵送叶片包括位于其中的一个或多个腔，并且其中耐磨成分至少部分地结合在所述一个或多个腔内。
37.根据权利要求36所述的浆料泵叶轮，包括具有内主面的前罩，其中所述多个泵送叶片在所述后罩的内主面与所述前罩的内主面之间延伸。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的浆料泵叶轮，其中所述多个泵送叶片的每一个包括至少一个腔。
39.根据权利要求36至权利要求38中任一项所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔位于所述多个泵送叶片的每一个的主体部分内，由此所述耐磨成分不暴露于相邻泵送叶片之间的通道。
40.根据权利要求36至权利要求39中任一项所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔各自包括开口，所述开口位于所述多个泵送叶片的顶表面中，位于所述相对的主侧面之间并且远离所述后罩。
41.根据权利要求40所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔从所述开口朝所述后罩延伸通过所述多个泵送叶片的每一个的主体部分。
42.根据权利要求40和权利要求41所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔从所述开口延伸通过所述多个泵送叶片的每一个的主体部分，直到与所述多个泵送叶片和所述后罩相接的位置一致。
43.根据权利要求40至权利要求42中任一项所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔位于所述多个泵送叶片的前缘的近侧。
44.根据权利要求40至权利要求43中任一项所述的浆料泵叶轮，其中所述一个或多个腔位于离所述多个泵送叶片的前缘约5mm至约25mm内。
45.根据权利要求40至权利要求44中任一项所述的浆料泵叶轮，其中在使用中，所述耐磨成分在所述泵送叶片受到磨损时逐渐暴露。
46.一种用于离心浆料泵的泵衬套，所述泵衬套包括主泵送室，所述主泵送室具有：
-入口，所述入口用于在使用期间将材料流引入所述主泵送室中；
-排出口，所述排出口从所述主泵送室延伸并且布置成在使用期间从所述主泵送室排出材料流；以及
-在所述主泵送室的内周表面与所述排出口的内周表面之间延伸的过渡表面，所述过渡表面包括分水角，所述分水角布置成将所述排出口中的使用中排出材料流与所述主泵送室中的使用中再循环材料流分离；其中所述过渡表面的区域包括位于其中的一个或多个腔，并且其中耐磨成分至少部分地结合在所述一个或多个腔内。
47.根据权利要求46所述的泵衬套，其中所述一个或多个腔位于所述过渡表面的区域的主体部分内，由此所述耐磨成分不暴露于所述主泵送室。
48.根据权利要求46或权利要求47所述的泵衬套，其中所述一个或多个腔各自包括开口，所述开口位于所述泵衬套的外表面中在所述过渡表面的区域中。
49.根据权利要求46至权利要求48中任一项所述的泵衬套，其中所述泵衬套包括至少一个腔，所述至少一个腔包括位于外表面上的在所述泵衬套的相对侧上的两个开口，其中所述耐磨成分位于所述分水角的近侧。
50.根据权利要求46至权利要求49中任一项所述的泵衬套，其中所述一个或多个腔位于离过渡表面约5mm至约25mm内。
51.根据权利要求46至权利要求50中任一项所述的泵衬套，其中在使用中，所述耐磨成分在所述分水角和/或所述过渡表面受到磨损时逐渐暴露。
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