ES2959034T3 - Pieza de desgaste compuesta - Google Patents
Pieza de desgaste compuesta Download PDFInfo
- Publication number
- ES2959034T3 ES2959034T3 ES21701695T ES21701695T ES2959034T3 ES 2959034 T3 ES2959034 T3 ES 2959034T3 ES 21701695 T ES21701695 T ES 21701695T ES 21701695 T ES21701695 T ES 21701695T ES 2959034 T3 ES2959034 T3 ES 2959034T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- ceramic
- insert
- wear part
- holes
- composite wear
- 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.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 76
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 5
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/04—Casting by dipping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1005—Pretreatment of the non-metallic additives
- C22C1/1015—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1005—Pretreatment of the non-metallic additives
- C22C1/1015—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
- C22C1/1021—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform the preform being ceramic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12007—Component of composite having metal continuous phase interengaged with nonmetal continuous phase
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
Abstract
La presente invención se refiere a una pieza de desgaste compuesta que comprende una matriz de aleación ferrosa y al menos un refuerzo cerámico en forma de un inserto con una estructura calada, comprendiendo la estructura calada orificios ciegos, estando posicionado el lado ciego de los orificios en el lado más estresado de dicha pieza de desgaste. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Pieza de desgaste compuesta
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una pieza de desgaste compuesta realizada en una fundición por colada de una aleación ferrosa. Se refiere más particularmente a una pieza de desgaste reforzada por una estructura tridimensional ahuecada de cerámica integrada en la pieza de desgaste, y a una estructura geométrica adaptada a la solicitación del desgaste. También describe un método para fabricar dicha pieza de desgaste.
Estado de la técnica
Las piezas de desgaste compuestas realizadas en una fundición son bien conocidas del estado de la técnica. Se trata principalmente de piezas de fundición reforzadas selectivamente en las caras más expuestas al desgaste por cerámicas de tipo alúmina-circonia o incluso carburos, nitruros u otros elementos intermetálicos dispuestos según geometrías tridimensionales particulares dentro de la matriz metálica.
La disposición particular de las estructuras de refuerzo permite crear compuestos jerárquicos con refuerzos diferenciados según la disposición o la forma geométrica de las partículas o de las estructuras de refuerzo. Es así como se pueden realizar obleas de cerámicas en forma de estructuras ahuecadas tipo nido de abeja o también agregados de gránulos milimétricos dispuestos en “tortas” dentro de un molde de arena en la parte más solicitada de la pieza con intersticios que permiten la infiltración por la fundición líquida durante la colada.
Se distinguen dos grandes familias de piezas compuestas realizadas en fundiciones en las que la cerámica se coloca según una geometría tridimensional particular en un molde antes de la colada de la fundición, aquellas en las que la cerámica está constituida antes de la colada y aquellas en las que la cerámica se forma durante la colada por reacción térmica autopropagada a partir de reactivos presentes en el molde.
Así es como se puede reforzar una pieza de desgaste compuesta, por un lado, con, por ejemplo, carburo de titanio ya formado, que se puede colocar previamente en el molde antes de la colada y cuyos intersticios son simplemente infiltrados por el metal de colada alrededor de 1500°C y, por otro lado, ser reforzada con carburo de titanio que se formaráin situa partir de los reactivos de titanio y carbono mezclados previamente en forma de polvo y formando TiC por reacción térmica autopropagada alrededor de 2500°C, siendo iniciada la reacción por el metal de colada que después será aspirado por capilaridad en la estructura de cerámica de refuerzo para rellenar los intersticios.
El documento WO98/15373 describe una pieza de desgaste compuesta con un refuerzo de cerámico de alúminacirconia en forma de nido de abeja. El documento EP0930948A1 describe una pieza de desgaste compuesta realizada por colada y constituida por una matriz metálica de la que la o las caras de trabajo comprenden insertos que tienen una buena resistencia al desgaste, caracterizada por que los insertos están constituidos a partir de una oblea de cerámica impregnada con un metal líquido durante la colada, siendo esta oblea de cerámica constituida por una disolución sólida homogénea de 20 a 80% de Al2O3y 80 a 20% de ZrO2, expresándose los porcentajes en peso de los constituyentes.
El documento WO03/047791 describe una pieza de desgaste compuesta con cerámicas de tipo carburo, nitruro, óxidos o elementos intermetálicos formadosin situsegún una reacción térmica autopropagada iniciada por la fundición líquida que después infiltra dicha estructura de cerámica una vez formada.
Los documentos WO2010/031660; WO2010/031661; WO2010/031663; WO 2010/031662 divulgan piezas de desgaste compuestas jerárquicas reforzadas con carburo de titanio formadoin situo los reactivos se introducen en forma de gránulos en el molde. Las piezas de desgaste se ilustran mediante dientes de dragado, conos y martillos trituradores.
El documento WO2018/069006 describe un rodillo abrasivo en el que las zonas de desgaste están reforzadas de manera diferenciada en función de la solicitación.
Objetivos de la invención
La presente invención tiene como objetivo proporcionar una pieza de desgaste compuesta con un inserto de refuerzo de cerámico de geometría mejorada, cuya estructura y posicionamiento se adapten al mismo tiempo a la solicitación del desgaste. Tiene como objetivo recrear una estructura resistente después del primer desgaste del refuerzo de cerámico en el lado más solicitado de la pieza de desgaste.
Resumen de la invención
La presente invención se refiere a una pieza de desgaste compuesta que comprende una matriz de aleación ferrosa y al menos un refuerzo de cerámico en forma de un inserto con una estructura calada, comprendiendo la estructura calada unos orificios ciegos, estando el lado ciego de los orificios posicionado del lado más solicitado de dicha pieza de desgaste.
Las realizaciones preferidas de la invención comprenden al menos una, o cualquier combinación adecuada de las siguientes características:
- dicho inserto de cerámica comprende al menos dos zonas (A, B), comprendiendo la zona más solicitada (A) una mayoría de orificios ciegos y comprendiendo la zona menos solicitada (B) una mayoría de orificios pasantes;
- la sección de los orificios del inserto de cerámica en la zona (A) es menor que la sección en la zona (B) de dicha pieza de desgaste;
- la sección total de las aberturas en el inserto del lado (A) es menor que la sección total de las aberturas del lado (B);
- el lado ciego del inserto de cerámica está formado parcial o totalmente por una cerámica de composición diferente a la que forma la zona (B) con los orificios pasantes;
- el inserto comprende al menos dos estructuras de refuerzo de cerámicas superpuestas (D,E) en la zona (A);
- los orificios ciegos están dispuestos oblicuamente en el inserto;
- los orificios ciegos tienen forma troncocónica;
- el inserto de cerámica comprende alúmina-circonia;
- el inserto de cerámica comprende carburos formadosin situmediante reacción exotérmica autopropagada, preferiblemente carburo de titanio;
- el inserto de cerámica comprende granos de un compuesto de cerámica metálico (CERMET);
- la estructura de cerámica comprende alúmina-circona en proporciones de alúmina que oscilan de 10 a 90% en volumen y de circonia que oscilan de 90 a 10% en volumen, estando eventualmente estabilizada la circona con óxido de itrio.
La presente invención también describe un método para realizar una pieza de desgaste según la invención que comprende las siguientes etapas:
- proporcionar un molde para realizar una pieza de desgaste mediante colada de una aleación ferrosa; - colocar un inserto según la invención en forma de agregado de gránulos milimétricos de material cerámico o de precursores de material cerámico infiltrable en el molde con el lado ciego en el lado más solicitado de la pieza de desgaste;
- infiltrar el inserto por la aleación ferrosa líquida.
El método según la invención se lleva a cabo preferentemente con:
- una aleación ferrosa que comprende acero o hierro fundido;
- agregados de gránulos milimétricos cerámicos en los que los agregados de precursores cerámicos infiltrables se seleccionan entre las siguientes composiciones:
° Alúmina-circonia en proporciones 90/10 a 10/90, pudiendo estabilizarse la circona eventualmente con óxido de itrio;
° Carbono y titanio en polvo que comprende opcionalmente polvo de hierro como moderador de la reacción iniciada por la colada de la aleación ferrosa;
° Compuestos metal-cerámicos (CERMET).
Breve descripción de figuras
En las figuras que se comentan a continuación, los “insertos” se definen como siendo estructuras tridimensionales infiltrables formadas por agregados más o menos porosos o incluso aglomerados de partículas milimétricas con intersticios.
Por una simple cuestión de facilidad de representación, las figuras sólo representan el contorno tridimensional de estos insertos colocados en las partes reforzadas de la pieza de desgaste.
La Figura 1 representa el elemento de un inserto de cerámica con orificios ciegos según la invención. El inserto se presenta aquí esquemáticamente en su forma más sencilla. Tal inserto está colocado en el lado ciego de la cara más expuesta al desgaste. Tal inserto tiene numerosos intersticios o poros (no representados) que están destinados a ser infiltrados por la aleación ferrosa durante la colada.
La Figura 2 representa un inserto de cerámica basado en el mismo principio que el descrito en la Figura 1 pero con orificios ciegos más grandes para ilustrar las diferentes posibilidades de producir orificios ciegos en tal inserto de cerámica.
La Figura 3 representa un inserto de cerámica con orificios ciegos basado en el mismo principio que el descrito en la Figura 1, pero esta vez el inserto se presenta en dos capas de cerámica diferentes, D y E. La Figura 4 representa un inserto de cerámica con orificios ciegos basado en el mismo principio que el descrito en la Figura 3, pero esta vez con orificios ciegos más profundos que penetran hasta la segunda capa E.
La Figura 5 representa un inserto de cerámica con orificios ciegos basado en el mismo principio que el descrito en la Figura 3, pero esta vez realizado con orificios agrandados.
La Figura 6 representa un inserto de cerámica con orificios ciegos basado en el mismo principio que el descrito en la figura 1, pero esta vez con orificios ciegos asociados en una proporción aproximadamente de mitad y mitad con orificios pasantes de mayor sección.
La Figura 7 representa un inserto de cerámica con orificios ciegos basado en el mismo principio que el descrito en la Figura 1, pero esta vez con orificios ciegos asociados en proporción minoritaria con orificios pasantes de mayor sección. Aquí los orificios ciegos, de menor diámetro que los orificios pasantes, son mayoritarios.
La Figura 8 representa un inserto de cerámica con dos zonas de solicitación diferentes A y B. La zona A más expuesta al desgaste comprende principalmente orificios ciegos y la zona B menos expuesta al desgaste comprende principalmente orificios pasantes. Los orificios pasantes de la zona B tienen una sección mayor que los orificios ciegos.
La Figura 9 representa la misma configuración que la Figura 8, pero esta vez con una cerámica diferente en el lado A y el lado B.
La Figura 10 representa la misma configuración que la Figura 8, pero esta vez no sólo con una cerámica diferente en el lado A y en el lado B, sino también con dos capas de cerámica diferentes D y E en la zona A, con una cerámica más resistente al desgaste en el lado ciego de la zona A.
La Figura 11 representa un inserto de cerámica según la invención con orificios ciegos posicionados de manera oblicua.
La Figura 12 representa un inserto de cerámica según la invención con orificios ciegos de forma troncocónica. La Figura 13 representa un ejemplo ilustrativo de una pieza de desgaste según la invención en forma de rodillo triturador para un triturador rotativo vertical en el que la zona A más expuesta al desgaste comprende el inserto de cerámica con orificios ciegos. La zona A es adyacente a una zona B menos expuesta al desgaste que tiene orificios pasantes.
La Figura 14 representa de manera esquemática el uso de un rodillo triturador sobre una mesa de un triturador rotativo vertical.
La Figura 15 representa de manera esquemática un cono de trituración con un inserto de cerámica con orificios ciegos.
Lista de símbolos de referencia
1: inserto de cerámica
2: orificios ciegos
3: lado más solicitado de la pieza de desgaste
4: orificios pasantes
5: rodillo de trituración
6: representación esquemática de un triturador rotativo vertical con rodillos y mesa de trituración
A: zona más solicitada de la pieza de desgaste
B: zona menos solicitada de la pieza de desgaste
D: capa superior del inserto de cerámica
E: capa inferior del inserto de cerámica orientada hacia el lado más expuesto al desgaste
Descripción detallada de la invención
Las piezas de desgaste realizadas en fundiciones están muy extendidas en las industrias mineras para la trituración de rocas y minerales, o también en el campo del dragado. Sin carácter limitativo, se pueden citar por ejemplo para la trituración de rocas las impactadoras compuestas para machacadores de percusión, los conos móviles de machacadores de compresión o también las mesas de rodillos de trituradoras verticales a compresión.
Las tensiones a la que se enfrentan las piezas de desgaste en estas máquinas son tanto la resistencia al impacto como la resistencia al desgaste. Esta es la razón por la que generalmente se combinan la dureza de un material de cerámica (carburos, nitruros, óxidos de diversos tipos, etc.), que resiste el desgaste pero no el impacto, con una aleación ferrosa de tipo hierro fundido o acero que aporta un cierto nivel de ductilidad que permite resistir al impacto pero menos resistente al desgaste.
Sin embargo, la combinación de estos dos tipos de materiales no es sencilla ya que tienen coeficientes de expansión muy diferentes que pueden generar microfisuras durante el enfriamiento de las piezas y que anulan por sus defectos potenciales este efecto de sinergia en una pieza de desgaste compuesta.
Una dificultad adicional reside en el problema de la infiltración completa del inserto de cerámica por el hierro fundido líquido que tiende a enfriarse al contacto de éste, lo que se opone a una infiltración satisfactoria (excepto para las reacciones de formación de cerámicasin situpor reacción exotérmica autopropagada).
Los fabricantes han probado numerosas configuraciones de insertos cerámicos. El inserto más popular tiene una forma de “nido de abeja” relativamente fácil de infiltrar, en la que alternan zonas de alta concentración de cerámica con zonas de baja concentración de cerámica.
Los refuerzos de cerámica generalmente se introducen en forma de un inserto de cerámica prefabricado o incluso en forma de un inserto en el que los intersticios ya se han rellenado con acero fundido líquido y enfriados antes de ser reintroducidos en un molde para colar la pieza de desgaste que se desea obtener.
Existe mucho conocimiento en la realización de un inserto de cerámica ya que éste debe tener una estructura porosa para ser infiltrada por el hierro fundido líquido, siendo determinante el nivel de porosidad, lo que ha llevado a toda una serie de tecnologías para la fabricación de aglomerados (agregados) de polvo en forma de granos aglomerados de algunos milímetros de diámetro que después se ensamblan en una estructura de “torta” (padding en inglés) que comprende intersticios más o menos importantes, en particular en función del grosor del inserto a infiltrar y de su posicionamiento en el molde.
Existen muchas posibilidades de composición para realizar un inserto según la invención. En una lista no exhaustiva se pueden citar:
- alúmina-circonia 10/90 a 90/10 con o sin estabilización en forma de gránulos milimétricos ensamblados en agregados en una estructura infiltrable;
- partículas procedentes de CERMET trituradas a base de carburos, nitruros, boruros o de elementos intermetálicos, por ejemplo, aglomeradas después en una estructura porosa infiltrable;
- cerámicas formadas por síntesis exotérmica autopropagada (SHS) como por ejemplo carburo de titanio a partir de polvos de carbono y de titanio, eventualmente mezcladas con un polvo para moderar la reacción como por ejemplo polvo de hierro que puede presentarse en forma de granos milimétricos aglomerados con intersticios. La reacción entre el carbono y el titanio se inicia mediante la colada de la aleación ferrosa;
- etc.
La sujeción del inserto en el molde durante la colada también requiere un cierto conocimiento adquirido por los fabricantes a lo largo de los años.
La configuración y el posicionamiento de insertos de cerámica dentro de una pieza de desgaste compuesta ha sido objeto de muchas investigaciones que han llevado a la constatación de que los resultados de velocidad de desgaste obtenidos durante los ensayos son relativamente impredecibles ya que dependen de la aplicación específica, es decir el tipo de máquina utilizada y del tipo de rocas a triturar o incluso de la intermitencia de usos.
La situación se complica aún más por el hecho de que durante el fenómeno de desgaste, la geometría de la pieza de desgaste cambia y las zonas poco solicitadas al principio se vuelven mucho más solicitadas a medida que avanza el desgaste. Se necesita por lo tanto llevar a cabo un compromiso de estructura de inserto que permite conciliar el desgaste a corto y largo plazo, pudiendo estas dos nociones variar considerablemente de un caso a otro.
Los inventores de la presente invención han realizado ahora una estructura de inserto de cerámica que responde perfectamente a este compromiso. Ésta tiene una estructura calada con orificios ciegos, situándose el lado ciego en el lado más solicitado de la pieza de desgaste de manera a ofrecer una alta resistencia al desgaste al inicio de su uso y una vez desgastado el lado ciego (fondo de orificios), resistencia al impacto y al desgaste al tener orificios pasantes.
Los orificios realizados en la estructura del inserto tienen un diámetro generalmente comprendido entre 1 y 10 cm, preferiblemente entre 1 y 8 cm y de manera particularmente preferida entre 1 y 4 cm.
La profundidad de los orificios ciegos depende del grosor total del inserto y del uso específico, representa generalmente entre 20 y 85% del grosor total, preferiblemente entre 30 y 80%, y de manera particularmente preferida entre 40 y 70%.
El inserto se puede llevar a cabo en varias capas superpuestas (D y E) o con piezas adyacentes (A y B). El lado ciego puede por lo tanto estar constituido por una composición de cerámica diferente de la que comprende los orificios que están superpuestos o que están adyacentes (véase las figuras).
Aunque se prefiere una sección circular para los orificios, es evidente que la invención no se limita a esta forma. Por lo tanto, los orificios pueden tener cualquier forma de sección, por ejemplo cuadrados hexagonales o cualquier forma.
También se puede considerar un inserto parcialmente ahuecado con orificios ciegos en el que los orificios ciegos se encuentran junto a orificios pasantes, sin embargo, la proporción de orificios ciegos debe ser significativa, es decir mayor que 20%, preferiblemente mayor que 40% y de manera particularmente preferida mayor que 60%.
Cuando el inserto está formado por dos zonas adyacentes, una que comprende principalmente orificios ciegos y la otra principalmente orificios pasantes, los orificios ciegos en la zona más solicitada de la pieza de desgaste tienen una sección y/o una superficie de apertura menor que la de los orificios en la zona menos solicitada.
El concepto general de la invención se basa en el hecho de que el primer desgaste se produce en un lado reforzado por un inserto mayoritariamente desprovisto de orificios, en este caso el lado ciego del inserto, que una vez desgastado siempre ofrece una fuerte resistencia al desgaste con orificios pasantes de sección reducida con respecto a las secciones de orificios pasantes que se encuentran en el lado menos solicitado de la pieza de desgaste.
Aunque la invención no se limita a una composición precisa de cerámicas, las cerámicas a base de alúmina-circonia o también de carburo de titanio, colocadas tal cual en el molde (granos de cermet) o formadasin situpor reacción térmica autopropagada son, no obstante, preferidas. Proporciones de alúmina-circonia que comprenden de 10 a 90% de alúmina y de 90 a 10% en volumen de circonio son preferidas, siendo la circonia eventualmente estabilizada con óxido de itrio.
Ejemplos
La presente invención se ejemplificó con un rodillo de una trituradora giratoria vertical y piezas móviles de una machacadora de cono que se produjeron, por un lado, con un inserto que comprende orificios pasantes según el estado de la técnica y, por otro lado, con insertos que comprenden esencialmente orificios ciegos según la invención.
La velocidad de desgaste se comparó en las siguientes circunstancias:
Tipo de máquina:Machacadora de cono secundario
Tipo de pieza de desgaste:Pieza móvil
Tipo de material triturado:Riolita 50-150 mm
Número de horas de funcionamiento con y sin insertos pasantes en la parte más solicitada:
Tipo de máquina:Trituradora vertical
Tipo de pieza de desgaste:Rodillo
Tipo de material triturado:Silico-Caliza
Número de horas de funcionamiento con y sin insertos pasantes en la parte más solicitada:
Claims (15)
1. Pieza de desgaste compuesta que comprende una matriz de aleación ferrosa y al menos un refuerzo de cerámico en forma de un inserto (1) con una estructura calada, comprendiendo la estructura calada unos orificios ciegos (2), estando el lado ciego de los orificios posicionado del lado más solicitado (3) de dicha pieza de desgaste.
2. Pieza de desgaste compuesta según la reivindicación 1, en la que dicho inserto de cerámica comprende al menos dos zonas (A, B), comprendiendo la zona más solicitada (A) una mayoría de orificios ciegos (2) y comprendiendo la zona menos solicitada (B) una mayoría de orificios pasantes (4).
3. Pieza de desgaste compuesta según las reivindicaciones 1 o 2, en la que la sección de los orificios del inserto de cerámica (1) en la zona (A) es menor que la sección en la zona (B) de dicha pieza de desgaste.
4. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la sección total de las aberturas en el inserto (1) en el lado (A) es menor que la sección total de las aberturas en el lado (B).
5. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el lado ciego del inserto de cerámica (1) está formado parcial o totalmente por una cerámica que tiene una composición diferente de la que forma la zona (B) con los orificios pasantes (4).
6. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que existen al menos dos estructuras de refuerzo de cerámica (D, E) superpuestas en la zona (A).
7. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los orificios ciegos están dispuestos de manera oblicua en el inserto.
8. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los orificios ciegos tienen forma troncocónica.
9. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inserto de cerámica (1) comprende alúmina-circonia.
10. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inserto de cerámica (1) comprende carburos formadosin situmediante una reacción exotérmica autopropagante, preferiblemente carburo de titanio.
11. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inserto de cerámica (1) comprende granos de un compuesto cerámico metálico (CERMET).
12. Pieza de desgaste compuesta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la estructura de cerámica comprende alúmina-circonia en proporciones de alúmina que oscilan entre 10 y 90% en volumen y de circonia que oscilan entre 90 y 10% en volumen, estando la circona eventualmente estabilizada con óxido de itrio.
13. Método para realizar una pieza de desgaste según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:
- proporcionar un molde para realizar una pieza de desgaste mediante colada de una aleación ferrosa;
- colocar un inserto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en forma de agregado de gránulos milimétricos de material cerámico o de precursores de material cerámico infiltrable en el molde con el lado ciego en el lado más solicitado de la pieza de desgaste;
- infiltrar el inserto por la aleación ferrosa líquida.
14. Método según la reivindicación 13, en el que la aleación ferrosa comprende acero o hierro fundido.
15. Método según las reivindicaciones 13 o 14, en el que los agregados granulados milimétricos cerámico o los agregados precursores cerámicos infiltrables se seleccionan de las siguientes composiciones:
- Alúmina-circonia en proporciones 90/10 a 10/90, pudiendo estabilizarse la circona eventualmente con óxido de itrio; - Carbono y titanio en polvo que comprende opcionalmente polvo de hierro como moderador de la reacción iniciada por la colada de la aleación ferrosa;
- Compuestos metal-cerámicos (CERMET).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20205083A BE1027444B1 (fr) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Piece d'usure composite |
| PCT/EP2021/051040 WO2021160381A1 (fr) | 2020-02-11 | 2021-01-19 | Piece d'usure composite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2959034T3 true ES2959034T3 (es) | 2024-02-19 |
Family
ID=69645868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES21701695T Active ES2959034T3 (es) | 2020-02-11 | 2021-01-19 | Pieza de desgaste compuesta |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11534822B2 (es) |
| EP (1) | EP3969206B1 (es) |
| JP (1) | JP7201871B2 (es) |
| KR (1) | KR20220024784A (es) |
| CN (1) | CN114206524B (es) |
| AU (1) | AU2021221223B2 (es) |
| BE (1) | BE1027444B1 (es) |
| BR (1) | BR112022000714A2 (es) |
| CA (1) | CA3146261C (es) |
| CL (1) | CL2022000084A1 (es) |
| CO (1) | CO2022000436A2 (es) |
| DK (1) | DK3969206T3 (es) |
| ES (1) | ES2959034T3 (es) |
| FI (1) | FI3969206T3 (es) |
| MA (1) | MA55985B1 (es) |
| MX (1) | MX2022000876A (es) |
| MY (1) | MY195424A (es) |
| PE (1) | PE20220308A1 (es) |
| PL (1) | PL3969206T3 (es) |
| PT (1) | PT3969206T (es) |
| WO (1) | WO2021160381A1 (es) |
| ZA (1) | ZA202201890B (es) |
Family Cites Families (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE399911C (sv) | 1976-02-05 | 1980-01-31 | Sandvik Ab | Slitdetalj med hog slitstyrka och god hallfasthet, sammansatt av hardmetall och gjutjern |
| DE3315125C1 (de) | 1983-04-27 | 1984-11-22 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Verschleissbestaendiger Verbundkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US4606506A (en) | 1984-05-04 | 1986-08-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Vertical type roller mill |
| DE3530924A1 (de) * | 1985-08-29 | 1987-03-12 | Alcan Aluminiumwerke | Hitzebestaendiges bauteil und verfahren zu dessen herstellung |
| JPS62252657A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-11-04 | Toyota Motor Corp | 冷熱サイクル特性に優れた鋳包み構造及びその形成方法 |
| US5066546A (en) | 1989-03-23 | 1991-11-19 | Kennametal Inc. | Wear-resistant steel castings |
| BE1008577A6 (fr) | 1994-08-17 | 1996-06-04 | Magotteaux Int | Piece de fonderie bimetallique servant de piece d'usure dans les broyeurs verticaux et leur procede de fabrication. |
| DE29602753U1 (de) * | 1996-02-16 | 1996-04-04 | Picard Fa Carl Aug | Formplatte |
| DE69702988T2 (de) | 1996-10-01 | 2001-03-01 | Hubert Francois | Verschleissfester verbundkörper |
| DE19917175A1 (de) | 1999-04-16 | 2000-10-19 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Herstellen eines Bauteiles und Bauteil |
| EP1450973B1 (fr) * | 2001-12-04 | 2006-04-12 | Magotteaux International S.A. | Pieces de fonderie avec une resistance accrue a l'usure |
| EP1570905A1 (fr) | 2004-03-03 | 2005-09-07 | Magotteaux International S.A. | Galets de broyage pour broyeur vertical |
| US7766906B2 (en) | 2005-08-19 | 2010-08-03 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Occlusion apparatus |
| US8147980B2 (en) * | 2006-11-01 | 2012-04-03 | Aia Engineering, Ltd. | Wear-resistant metal matrix ceramic composite parts and methods of manufacturing thereof |
| JP2009183877A (ja) | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Ube Techno Enji Kk | 竪型粉砕機の粉砕ローラ |
| BE1018128A3 (fr) | 2008-09-19 | 2010-05-04 | Magotteaux Int | Cone de broyage pour concasseur a compression. |
| BE1018130A3 (fr) | 2008-09-19 | 2010-05-04 | Magotteaux Int | Materiau composite hierarchique. |
| BE1018127A3 (fr) | 2008-09-19 | 2010-05-04 | Magotteaux Int | Dent composite pour le travail du sol ou des roches. |
| BE1018129A3 (fr) | 2008-09-19 | 2010-05-04 | Magotteaux Int | Impacteur composite pour concasseurs a percussion. |
| FR2958287B1 (fr) * | 2010-04-01 | 2015-04-03 | Saint Gobain Ct Recherches | Microreacteur |
| US20110259184A1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-10-27 | Adams Richard W | Multi-structure metal matrix composite armor with integrally cast holes |
| JP2012035157A (ja) | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Ube Techno Enji Kk | 粉砕ローラ |
| DE102010043353A1 (de) * | 2010-11-03 | 2012-05-03 | Shw Casting Technologies Gmbh | Bearbeitungskörper zum Zerkleinern eines Aufgabeguts |
| US20120186919A1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | GM Global Technology Operations LLC | Molded Components Having a Visible Designer Feature and/or Improved Operational Properties via a Porous Preform |
| CN102211196A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-10-12 | 南通高欣金属陶瓷复合材料有限公司 | 陶瓷增强金属基耐磨复合材料及制备方法 |
| CN103160772B (zh) * | 2011-12-16 | 2015-04-15 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 陶瓷层的封孔方法及经由该方法制得的制品 |
| CN102513522A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-27 | 昆明理工大学 | 一种陶瓷颗粒增强钢铁基网状复合材料的制备方法 |
| CN102965533B (zh) * | 2012-09-17 | 2015-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件的制备方法及利用该预制件制备轻金属基复合材料的方法 |
| LU92152B1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-19 | Amincem S A | Metal matrix composite useful as wear parts for cement and mining industries |
| WO2015015507A1 (en) | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Balaji Industrial Products Ltd., | A grinding roller for vertical roller mill and method of manufacturing the same |
| BE1021839B1 (fr) | 2014-04-23 | 2016-01-21 | Magotteaux International S.A. | Galet de broyage comportant des inserts a massivite elevee |
| CN104549654B (zh) | 2015-01-12 | 2017-05-10 | 溧阳中材重型机器有限公司 | 立磨磨辊辊套与磨盘衬板之间的耐磨装置 |
| CN204943008U (zh) * | 2015-08-25 | 2016-01-06 | 南京鑫锐新材料科技有限公司 | 一种金属陶瓷耐磨板 |
| CN205020152U (zh) | 2015-09-10 | 2016-02-10 | 中材（天津）粉体技术装备有限公司 | 立式辊磨磨辊和立式辊磨 |
| BR112018009390B1 (pt) | 2015-11-12 | 2021-12-07 | Innerco Sp. Z O.O. | Composições de pós para a fabricação de insertos de lingote, inserto de lingote, e, método para obter zonas compósitas locais em lingotes |
| EP3308861A1 (fr) * | 2016-10-12 | 2018-04-18 | Magotteaux International S.A. | Galet de broyage |
| CN108212338A (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 青岛美璞精工机械有限公司 | 一种复合耐磨部件 |
| DE102017002150A1 (de) * | 2017-03-06 | 2018-09-06 | Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg | Elektrisches Kontaktelement |
| CN107140952B (zh) * | 2017-04-14 | 2019-07-26 | 洛阳鹏飞耐磨材料股份有限公司 | 一种金属合金复合陶瓷板及其制备工艺 |
| CN108262465B (zh) * | 2018-01-26 | 2019-12-03 | 济南韶欣耐磨材料有限公司 | 一种耐磨反击式破碎机板锤的制造方法 |
| CN208153932U (zh) * | 2018-03-26 | 2018-11-27 | 江西瑞钛管道有限公司 | 一种带增强骨架多层复合弯管 |
| CN108380850B (zh) | 2018-03-28 | 2020-03-17 | 昆明理工大学 | 一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法 |
| CN108504888B (zh) * | 2018-04-08 | 2020-10-27 | 昆明理工大学 | 一种陶瓷复合球增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN108746557B (zh) | 2018-06-21 | 2021-02-19 | 湖北秦鸿新材料股份有限公司 | 一种金属陶瓷复合耐磨衬板及其制备方法 |
| CN108746556B (zh) | 2018-06-21 | 2020-06-30 | 湖北秦鸿新材料股份有限公司 | 一种耐磨复合材料及其制备方法 |
| EP3820258A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-12 | AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component carrier with exposed layer |
-
2020
- 2020-02-11 BE BE20205083A patent/BE1027444B1/fr active IP Right Grant
-
2021
- 2021-01-19 MX MX2022000876A patent/MX2022000876A/es unknown
- 2021-01-19 PT PT217016955T patent/PT3969206T/pt unknown
- 2021-01-19 MY MYPI2022000498A patent/MY195424A/en unknown
- 2021-01-19 FI FIEP21701695.5T patent/FI3969206T3/fi active
- 2021-01-19 AU AU2021221223A patent/AU2021221223B2/en active Active
- 2021-01-19 PE PE2022000056A patent/PE20220308A1/es unknown
- 2021-01-19 CA CA3146261A patent/CA3146261C/en active Active
- 2021-01-19 JP JP2022503899A patent/JP7201871B2/ja active Active
- 2021-01-19 PL PL21701695.5T patent/PL3969206T3/pl unknown
- 2021-01-19 BR BR112022000714A patent/BR112022000714A2/pt unknown
- 2021-01-19 EP EP21701695.5A patent/EP3969206B1/fr active Active
- 2021-01-19 ES ES21701695T patent/ES2959034T3/es active Active
- 2021-01-19 DK DK21701695.5T patent/DK3969206T3/da active
- 2021-01-19 MA MA55985A patent/MA55985B1/fr unknown
- 2021-01-19 WO PCT/EP2021/051040 patent/WO2021160381A1/fr active Application Filing
- 2021-01-19 KR KR1020227002017A patent/KR20220024784A/ko not_active Application Discontinuation
- 2021-01-19 CN CN202180003960.1A patent/CN114206524B/zh active Active
- 2021-12-09 US US17/546,688 patent/US11534822B2/en active Active
-
2022
- 2022-01-12 CL CL2022000084A patent/CL2022000084A1/es unknown
- 2022-01-20 CO CONC2022/0000436A patent/CO2022000436A2/es unknown
- 2022-02-14 ZA ZA2022/01890A patent/ZA202201890B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3146261A1 (en) | 2021-08-19 |
| JP7201871B2 (ja) | 2023-01-10 |
| KR20220024784A (ko) | 2022-03-03 |
| EP3969206A1 (fr) | 2022-03-23 |
| MY195424A (en) | 2023-01-20 |
| WO2021160381A1 (fr) | 2021-08-19 |
| PL3969206T3 (pl) | 2024-02-05 |
| FI3969206T3 (fi) | 2023-10-02 |
| MA55985A (fr) | 2022-03-23 |
| EP3969206B1 (fr) | 2023-08-02 |
| RU2022100095A (ru) | 2022-04-08 |
| AU2021221223B2 (en) | 2022-05-26 |
| CN114206524B (zh) | 2023-07-25 |
| US11534822B2 (en) | 2022-12-27 |
| US20220097128A1 (en) | 2022-03-31 |
| MA55985B1 (fr) | 2023-10-31 |
| PE20220308A1 (es) | 2022-03-09 |
| CA3146261C (en) | 2023-12-05 |
| BR112022000714A2 (pt) | 2022-03-22 |
| MX2022000876A (es) | 2022-02-14 |
| CO2022000436A2 (es) | 2022-01-28 |
| AU2021221223A1 (en) | 2022-02-17 |
| JP2022533471A (ja) | 2022-07-22 |
| CN114206524A (zh) | 2022-03-18 |
| ZA202201890B (en) | 2022-05-25 |
| BE1027444B1 (fr) | 2021-02-10 |
| PT3969206T (pt) | 2023-10-02 |
| DK3969206T3 (da) | 2023-10-16 |
| CL2022000084A1 (es) | 2022-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2449440T3 (es) | Impactador compuesto para trituradoras por impacto | |
| ES2383142T3 (es) | Diente compuesto para el trabajo de suelo o rocas | |
| ES2384089T3 (es) | Cono triturador para trituradora por compresión | |
| MXPA06012364A (es) | Brocas para perforaciones terrestres. | |
| JP5484468B2 (ja) | 階層複合材料 | |
| ES2932022T3 (es) | Composición en polvo para la fabricación de insertos de fundición, inserto de fundición y método de obtención de zonas de material compuesto locales en piezas fundidas | |
| BR112020022315A2 (pt) | dente composto, método de fabricação por fundição de um dente composto e dente | |
| ES2959034T3 (es) | Pieza de desgaste compuesta | |
| RU2781511C2 (ru) | Композитная изнашиваемая деталь | |
| WO2010136611A1 (es) | Elemento de desgaste con resistencia al desgaste mejorada |