CN209773720U - 一种基于铝热反应的复合钢板制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，括模孔板、物料腔体和压块，模孔板包括待加工的钢板和多个模孔，模孔设置于钢板的表面，模孔的开口处还设有物料腔体；物料腔体为两端开口的筒状，物料腔体的一端设置于模孔的开口处，物料腔体与钢板的接触面处还设有供金属网铺设的阶梯孔，物料腔体的另一端还设有压块；压块为两端开口的筒状压块，压块的内腔与物料腔体的内腔相连通，压块的轴线与物料腔体的轴线相重合。本实用新型在热传导的作用下同时触发临近模孔的铝热反应，制备的复合钢板具有合金成分均匀，生产效率高，大面积耐磨合金层无开裂等优点，在达到耐磨性能和抗冲击性能的同时，也能满足复合耐磨板的焊接性能。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金领域，具体涉及一种基于铝热反应的复合钢板制备装置。
背景技术
工程设备中某些工件局部表面往往要求具有较高的耐磨性和抗腐蚀性。工件如果由整体的耐磨合金或抗腐蚀材料制造，不但成本较高，而且在整体力学性能等方面往往又不能满足要求。常用的解决方法通常是采用焊接技术在工件的工作表面上堆焊一层耐磨或耐蚀的金属或合金。
堆焊作为表面工程中的重要分支，它是指借助热源手段将具有一定使用性能的合金材料熔覆于母材的表面，合金材料与母材实现冶金结合，使母材具有耐磨、耐蚀、耐高温等特殊性能或将已失损零件恢复原有的尺寸。堆焊温度较高，再加上熔覆合金材料成分与母材差别较大，在应力的作用下，焊接接头区域容易出现破裂，尤其在多道焊或大面积堆焊过程中，裂纹现象更为明显。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：包括模孔板、物料腔体和压块，所述模孔板包括待加工的钢板和多个模孔，模孔设置于钢板的表面，所述模孔为盲孔，模孔的开口处还设有所述物料腔体；所述物料腔体为两端开口的筒状，所述物料腔体的一端设置于模孔的开口处，所述物料腔体与所述钢板的接触面处还设有供金属网铺设的阶梯孔，物料腔体的另一端还设有压块；所述压块为两端开口的筒状压块，压块的内腔与所述物料腔体的内腔相连通，所述压块的轴线与物料腔体的轴线相重合。
进一步的，所述模孔均匀分布，所述模孔还相互错位排列。
进一步的，待加工钢板上模孔形状为圆形、三角形、方形、多边形或不规则形状的盲孔。
进一步的，模孔数量至少为2个，相邻模孔中心间距为0.01m~1m。
进一步的，物料腔体的内腔为柱型，且物料腔体内腔的中轴线与模孔的中轴线相重合，物料腔体内腔的横截面形状与模孔的横截面形状相同。
进一步的，物料腔体的腔体最薄处还大于1mm。
进一步的，物料腔体上设置的压块内腔的尺寸大于石墨模腔内腔的尺寸。
进一步的，所述压块的表面还设有石墨粉涂层，所述石墨粉涂层的厚度为0.5mm~1mm。
进一步的，所述模孔内还从下到上依次设有钒纯金属网、铬纯金属网和铝热焊剂，所述阶梯孔内还设有钼纯金属网。
进一步的，所述钼纯金属网的上方设有铝热焊剂，所述铝热焊剂中设有引线。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，模孔板上设有多个模孔，摸孔板为待加工的钢板，每个模孔内均发生铝热反应，在铝热反应产生的耐磨合金块均匀错位排列于韧性较好的钢基体中，在达到耐磨性能和抗冲击性能的同时，避免了大面积堆焊造成的合金层开裂；
2、传统的合金粉、铝粉、氧化铁粉组成的铝热剂，铝热反应生成的低密度氧化铝容易带着合金粉一起上浮，从而造成耐磨合金层成分不准确，采用纯金属丝网可有效解决这一弊端，本实用新型将纯金属网丝铺设于该制备装置的模孔和物料腔体内，提高了耐磨合金层的成分准确性；
3、金属网按照顺序排列，利用钒、铬、钼的物理性质（密度）差异，熔化时低密度（相对于铁熔液）的金属上浮，高密度（相对于铁熔液）的金属下沉，提高了耐磨合金的成分均匀性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为物料腔体、压块和模孔板的配合图；
图3为物料腔体的结构示意图。
其中，图中各标号为：1、钒纯金属网；2、铬纯金属网；3、钼纯金属网；4、摸孔板；5、物料腔体；6、压块；7、铝热焊剂；8、引线；9、模孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
摸孔板4为待加工的复合钢板，图1为本实用新型的结构示意图，将纯的金属网和铝热焊剂7依次铺设于该复合钢板制备装置，由氧化铁粉、铝粉组成的铝热焊剂7，镁引线8，钒、铬、钼等纯金属丝编成的金属网，高纯石墨模腔和压块6组成，在待加工钢板上首先加工模孔9，模孔9为盲孔，待加工钢板上模孔9形状为圆形、三角形、方形、多边形或不规则形状的盲孔，孔中心间距为0.01m~1m，模孔9数量至少为2个；物料腔体5为石墨模腔，石墨模腔的内腔依据钢板上加工的模孔9形状而定，两者的横截面形状相同，石墨模腔的外壁形状无限定，石墨模腔腔体的最薄处还大于1mm；石墨模腔上设置的压块6内腔的尺寸大于石墨模腔内腔的尺寸，压块6材质为低碳钢，压块6的表面有石墨粉涂层，涂层厚度为0.5mm~1mm，压块6的重量还大于铝热焊剂7的两倍，起到重量压制的作用。使用过程中，首先点燃镁引线8，触发铝热反应，在高温铁液的冲刷作用下，高密度的钼不断溶解、下沉，低密度的铬、钒不断溶解、上升，直至均匀填充模腔，在热传导的作用下同时触发临近模孔9的铝热反应，冷却形成成分均一、均匀错位排列的耐磨合金块，经车削、磨削即可形成复合耐磨板。
铝热反应的具体操作方法为：
实施例1
耐磨合金块重量1kg，成分为钒(V)3%、铬(Cr)18%、钼(Mo)1%，其余为铁：
1）铝粉粒度为50目，氧化铁粉密度为60目，根据铝热反应方程式Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe+ΔQ（放热）配制铝热剂，Fe在耐磨合金中的重量百分比为78%，所需铝粉重量为3760.07g，氧化铁粉重量为1114.29kg；钒丝重量30g，直径选择0.5mm，目数选择20目；铬丝重量180g，直径选择0.5mm，目数选择20目；钼丝重量30g，直径选择0.2mm，目数选择10目。
2）将钒纯金属网1、铬纯金属网2、钼纯金属网3、带有圆孔的Q235钢板基体、高纯石墨模腔、压块6、铝热焊剂7、镁引线8依次组装。
3）点燃镁引线8，触发一连串铝热反应。
4）冷却后，经车削、磨削、切割形成57mm×25.5mm×6mm的标准试样。
5）试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，合金块的磨损用失重量表示，测试结果为32mg。
6）采用耐磨堆焊制备相同成分合金层的耐磨标准试样，在同种磨粒磨损试验条件下，测试结果为42mg，采用该装置制备的耐磨试样耐磨性明显高于传统堆焊方式制备的耐磨标准试样。
实施例2
耐磨合金块重量1kg，成分为钒(V)4%、铬(Cr)17%、钼(Mo)1%，其余为铁：
1）铝粉粒度为50目，氧化铁粉密度为60目，根据铝热反应方程式Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe+ΔQ（放热）配制铝热剂，Fe在耐磨合金中的重量百分比为78%，所需铝粉重量为3760.07g，氧化铁粉重量为1114.29kg；钒丝重量40g，直径选择0.4mm，目数选择30目；铬丝重量170g，直径选择0.3mm，目数选择20目；钼丝重量10g，直径选择0.2mm，目数选择10目。
2）将钒纯金属网1、铬纯金属网2、钼纯金属网3、带有圆孔的Q235钢板基体、高纯石墨模腔、压块6、铝热焊剂7、镁引线8依次组装。
3）点燃镁引线8，触发一连串铝热反应。
4）冷却后，经车削、磨削、切割形成57mm×25.5mm×6mm的标准试样。
5）试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，合金块的磨损用失重量表示，测试结果为28mg。
6）采用耐磨堆焊制备相同成分合金层的耐磨标准试样，在同种磨粒磨损试验条件下，测试结果为36mg，采用该装置制备的耐磨试样耐磨性明显高于传统堆焊方式制备的耐磨标准试样。
实施例3
耐磨合金块重量1kg，成分为钒(V)3%、铬(Cr)17%、钼(Mo)2%，其余为铁：
1）铝粉粒度为60目，氧化铁粉密度为60目，根据铝热反应方程式Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe+ΔQ（放热）配制铝热剂，Fe在耐磨合金中的重量百分比为78%，所需铝粉重量为3760.07g，氧化铁粉重量为1114.29kg；钒丝重量30g，直径选择0.3mm，目数选择20目；铬丝重量170g，直径选择0.2mm，目数选择10目；钼丝重量20g，直径选择0.3mm，目数选择20目。
2）将钒纯金属网1、铬纯金属网2、钼纯金属网3、带有圆孔的Q235钢板基体、高纯石墨模腔、压块6、铝热焊剂7、镁引线8依次组装。
3）点燃镁引线8，触发一连串铝热反应。
4）冷却后，经车削、磨削、切割形成57mm×25.5mm×6mm的标准试样。
5）试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，合金块的磨损用失重量表示，测试结果为26mg。
6）采用耐磨堆焊制备相同成分合金层的耐磨标准试样，在同种磨粒磨损试验条件下，测试结果为32mg，采用该装置制备的耐磨试样耐磨性明显高于传统堆焊方式制备的耐磨标准试样。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型，且本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：包括模孔板、物料腔体和压块，所述模孔板包括待加工的钢板和多个模孔，模孔设置于钢板的表面，所述模孔为盲孔，模孔的开口处还设有所述物料腔体；所述物料腔体为两端开口的筒状，所述物料腔体的一端设置于模孔的开口处，所述物料腔体与所述钢板的接触面处还设有供金属网铺设的阶梯孔，物料腔体的另一端还设有压块；所述压块为两端开口的筒状压块，压块的内腔与所述物料腔体的内腔相连通，所述压块的轴线与物料腔体的轴线相重合。
2.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：所述模孔均匀分布，所述模孔还相互错位排列。
3.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：待加工钢板上模孔形状为圆形、三角形、方形或多边形的盲孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：模孔数量至少为2个，相邻模孔中心间距为0.01m~1m。
5.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：物料腔体的内腔为柱型，且物料腔体内腔的中轴线与模孔的中轴线相重合，物料腔体内腔的横截面形状与模孔的横截面形状相同。
6.根据权利要求5所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：物料腔体的腔体最薄处还大于1mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：物料腔体上设置的压块内腔的尺寸大于石墨模腔内腔的尺寸。
8.根据权利要求7所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：所述压块的表面还设有石墨粉涂层，所述石墨粉涂层的厚度为0.5mm~1mm。
9.根据权利要求1所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：所述模孔内还从下到上依次设有钒纯金属网、铬纯金属网和铝热焊剂，所述阶梯孔内还设有钼纯金属网。
10.根据权利要求9所述的一种基于铝热反应的复合钢板制备装置，其特征在于：所述钼纯金属网的上方设有铝热焊剂，所述铝热焊剂中设有引线。
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