FI12710Y1 - Kivenmurskaimen tai jauhinmyllyn kulutusosa - Google Patents

Abstract

1. Kivenmurskaimen tai jauhinmyllyn kulutusosa, tunnettu siitä, että rautapohjaisessa valettuun perusmateriaaliin (B) perustuvassa komponentissa on sijoitettuna erikoismateriaalista (A) valmistettuja kulumiskestäviä, vähintään 30 HRC:n kovuuden ja vähintään 6 tilavuus-% kovia partikkeleita kuten nitridejä, karbideja ja oksideja sisältäviä inserttejä, enintään 60 tilavuus-% koko kulutusosan tilavuudesta. Lisäksi suojavaatimukset 2-9.

Description

Kivenmurskaimen tai jauhinmyllyn kulutusosa Keksinnön ala Keksintö on suojavaatimuksen 1 johdanto-osassa kuvattu kulutusosa, missä käytetään rautapohjaisessa valetussa perusmateriaalissa kulumiskestävyyttä — lisääviä erikoismateriaaleja kulutusosan korkeimmin kuluvalla alueella lisäämässä rakenteen kulumiskestävyyttä. Keksinnön tausta Mineraalien ja kiviaineksen murskauksessa ja hienontamisessa käytetään metallisia, usein valettuja komponentteja joiden on kestettävä sekä mekaanisia — kuormituksia kuten iskuja ja väsymiskuormituksia, että erilaisia kulumismuotoja kuten abraasiota, eroosiota ja iskukulumista. Usein on tarpeen optimoida materiaalien eri ominaisuuksia riippuen sovelluksessa esiintyvistä mekaanista kuormituksista kuten iskuista ja väsyttävästä kuormituksesta ja toisaalta kulumistyypistä.

Useiden perinteisten mineraali- ja kaivosteollisuuden kulumissuojamateriaalien ongelmana on optimaalisten mikrorakenteiden tuottaminen sekä valmistustekniikan asettamat rajoitukset. Esimerkiksi hyvin yleisesti käytetty Hadfieldin mangaaniteräs (Mn-pitoisuus tyypillisesti 11-20 paino-%, hiilipitoisuus

1.0-1.8 paino-%) on erittäin sitkeätä mutta sen abraasionkestävyys ei ole erityisen hyvä varsinkaan jos se ei lujitu prosessin aikaansaamien pintapaineiden vaikutuksesta. Jos rakenteeseen voitaisiin tuottaa kovia partikkeleita kuten karbideja kulumiskestävyys parantuisi mutta samalla rakenteen sitkeys heikkenisi. Koska mangaaniteräskomponentit valmistetaan — yleensä valamalla niiden karbidirakenteesta muodostuu helposti hyvin karkea ja raerajoja peittävä jatkuva, sitkeyttä alentava verkosto. Tämän vuoksi kulumiskestävyyttä lisäävän karbidirakenteen tuottaminen mangaaniteräkseen on vaikeaa ilman sitkeyden menettämistä. S 30 Toisaalta kromiseosteisia valurautoja on käytetty kohteissa missä komponenttiin N ei kohdistu merkittäviä mekaanisia kuormituksia tai iskuja kuten lietepumpuissa, ro putkistoissa, pienissä kuulamyllyissä ja suhteellisen hienoa mineraalia N murskaavissa iskupalkkimurskaimissa. Koska niiden sitkeys ei ole rittävä N johtuen suurista, osin jatkuvista karbidiverkostoista, niiden käyttö ei ole E 35 — kuitenkaan mahdollista suurissa murskaimissa ja jauhinmyllyissä missä © kulutusosiin kohdistuu voimakkaita iskuja ja vasyttavia kuormituksia.

QA

O & Karkaistuja, valssattuja kulutusteräksiä käytetään valikoiduissa S kulutussovelluksissa missä on tarpeen normaalirakenneteräksiä parempi > 40 — kulutuskestävyys mutta myös hyvä sitkeys. Toisaalta, materiaalilla tulee olla hyvä kuumamuokattavuus koska muuten kuumamuokkauksen, taonnan taivalssauksen aikana materiaaliin syntyy repeämiä ja tämän tyyppisen teräksen valmistus ei olisi mahdollista. Pulverimetallurgisia tai erittäin nopeasti jäähtyneitä materiaaleja (rapidly solidified) on käytetty erittäin korkeaseosteisten materiaalien valmistukseen mm. kaasuatomisoidun pulverin kuumaisostaattisella puristuksella tai sulakerrostuksella. Nämä menetelmät mahdollistavat erittäin korkean seostusasteen, suuren tilavuusosuuden erittäin kovia ja kulumiskestävyyttä lisääviä karbideja sekä suhteellisen hyvän mekaanisen kestävyyden ja — sitkeyden. Tämä johtuu homogeenisestä mikrorakenteesta ja sopivasta karbidirakenteesta missä ei ole pitkiä, jatkuvia karbidiverkkoja tai liian suuria, sitkeyttä ja väsymiskestävyyttä heikentäviä karbideja. Toisaalta, näiden menetelmien rajoitteena on korkeammat kustannukset johtuen toisaalta kalliimmasta seostuksesta esimerkiksi karbideja muodostavien seosaineiden — osalta (esimerkiksi Mo,Cr,V,W,Nb,Ti,Zr) ja itse valmistustekniikan suuremmista kustannuksista. Monien kuluvien komponenttien kohdalla kuluminen keskittyy tiettyihin alueisiin joiden suojaaminen riittäisi kulumiskestävyyden parantamiseen koko komponentin osalta. Jos komponentti voitaisiin valmistaa useasta eri materiaalista tai jos kulumiskestävä materiaali voitaisiin liittää esimerkiksi kustannuksiltaan edullisempaan ja mekaanisesti luotettavaan materiaaliin olisi komponenttitason optimointi mahdollinen. Toisaalta liitokselta vaaditaan erittäin suurta lujuutta koska esimerkiksi murskaimissa ja suurissa jauhinmyllyissä komponenttiin kohdistuu erittäin suuria ja jatkuvia kuormituksia. Jos liittäminen olisi tehtävä jokaiseen komponenttiin erikseen nousisi luotettavien liitosten valmistuskustannukset erittäin suuriksi. Mekaaniset liittämistavat ovat erittäin kalliita johtuen tarvittavista tarkoista — koneistuksista koviin vaikeasti koneistettaviin kulumiskestäviin materiaaleihin. Lisäksi niiden luotettavuus väsyttävässä kuormituksessa saattaa olla heikko. o Jos mekaaninen liitos perustuu mm. inserttien mekaaniseen tai kemialliseen N liittämiseen esimerkiksi esivalmistettuihin onkaloihin liittyy niiden valmistukseen N esimerkiksi poraamalla tai keernoilla ylimääräisiä työvaiheita ja kustannuksia. O 35 — Lisäksi useiden materiaalien kuten mangaaniterästen tai karkaistujen N nuorrutusterästen koneistaminen ja poraaminen on erittäin vaikeaa.

I E Hitsaaminen liittämistapana on varsinkin suurissa komponenteissa e kyseenalainen johtuen suurien liitospintojen hitsauskustannuksista. Lisäksi S 40 — useimpien kulumiskestävien materiaalien hitsattavuus on heikko jolloin hitsien S laadusta tulee helposti heikko ja liitoksesta epävarma. 5 Eräs tapa liittää kahta materiaalia yhteen on liitosvalu. Liitosvaluteknologiassa liitettävän materiaalin mikrorakenne vastaa kuitenkin valetun materiaalinmikrorakennetta aiemmin mainittuine heikkouksineen kuten suuri ja karkea karbidirakenne, jatkuvat karbidiverkot, epähomogeenisuus ja valuvirheet. Liitosvalussa materiaalien rajapintaan syntyy myös helposti liitosvirheitä johtuen esimerkiksi liitospintojen hapettumisesta. Lisäksi, johtuen eroista lämpölaajenemiskertoimissa ja faasimuutoksiin liittyvissä ominaistilavuusmuutoksissa rakenteeseen saattaa syntyä erittäin suuria jäännosjännityksiä. Hitsauspinnoituksella voidaan paikallisesti suojata kulutusosien kriittisiä alueita paremmin kulumiskestävillä pinnoitteilla. Hitsauspinnoituksilla on kuitenkin vaikea valmistaa paksuja pinnoitteita. Hitsauspinnoitteiden rakenne ei ole varsinkaan korkeaseosteisilla materiaaleilla mekaanisilta ominaisuuksiltaan hyvä ja lisäksi siihen muodostuu helposti säröjä mitkä saattavat käytön aikana kasvaa suuremmiksi ja aiheuttaa pinnoitteen irtoamisen tai kappaleen — murtumisen. Hitsauspinnoitus edellyttää lisäksi että kulumiskestävyyttä lisäävä pinnoitemateriaali on saatavissa hitsauslisäaineena ja että se samoin kuin perusmateriaali sopivat hitsaukseen.

Kuumaisostaattinen puristus on eräs tapa liittää yhteen kaksi eri materiaalia.

Sen kustannukset ovat kuitenkin erittäin suuret johtuen yksittäisten komponenttien kapseloinnista ja niihin liittyvistä kustannuksista. Lisäksi monet kulutusosat ovat liian suuria käsiteltäviksi kuumaisostaattisissa puristusyksiköissä.

— Yhteenvetona, tällä hetkellä ei ole olemassa teknologiaa valmistaa mineraalien prosessointilaitteissa käytettäviä monimateriaalikulutusosia siten että kuluvilla alueilla voitaisiin käyttää suuria määriä sopivan kokoisia karbideja sisältäviä kulutuskestäviä teräksiä liitettynä luotettavasti ja kustannustehokkaasti matalaseosteisiin, kustannuksiltaan edullisiin teräksiin.

Keksinnön tarkoitus

O S Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatut tuotteiden teknistä N suorituskykyä ja kustannustehokasta valmistusta rajoittavat tekijät ja parantaa O 35 —murskainten ja jauhinkulutusosien kulumiskestävyyttä käyttäen kulumiskestäviä N erikoismateriaaleja yhdessä valuterästen kanssa.

I & Keksinnön yhteenveto

N S 40 — Keksinnön mukaisissa kivenmurskainten tai jauhinten kulutusosassa sijoitetaan S kuvan 1 mukaisesti rautapohjaisen valetun perusmateriaalin (B) S kulumiskestävyyttä vaativilla pinnoilla riittävä määrä optimaalisen kokoisia kovia partikkeleita sisältäviä erikoismateriaaleja (A) luotettavilla liitoksilla. Erikoismateriaalin (A) mikrorakenne on kuvattu kuvassa 7 missä kovat partikkelitvoivat olla esimerkiksi karbideja, nitridejä tai oksideja. Keksinnön mukaisessa kulutusosassa kovia partikkeleita sisältävä erikoismateriaali (A) on sijoitettu valetun perusmateriaalin (B) korkeimman kulutuksen alueille. Erikoismateriaalin (A) määrä ja tiheys korkeimman kulumisen alueilla on riittävä nostamaan — kulumiskestävyyttä kuitenkin siten että rakenteen mekaaninen kestävyys on riittävä perustuen sitkeän perusmateriaalina (B) käytetyn valuteräksen tai - raudan ominaisuuksiin. Erikoismateriaalista (A) valmistetut osat liitetään valettuun rautapohjaiseen perusmateriaaliin (B) perusmateriaalin valmistuksen yhteydessä valussa mikä mahdollistaa hyvän kiinnipysyvyyden — erikoismateriaalin (A) muotoilulla ja hyödyntäen erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) lämpölaajemiskertoimien ja ominaistilavuusmuutosten eroja. Rautapohjainen valettu perusmateriaali (B) sisältää rautaa vähintään 70 paino- % loppuosan ollessa tarvittavia seosaineita perusmateriaalin ominaisuuksien kuten lujuuden, sitkeyden ja kulumiskestävyyden saamiseksi riittävälle tasolle. Sopivia perusmateriaaleja ovat mm. mangaaniteräs ja nuorrutusteräs. Mangaaniteräs sopii sovelluksiin missä tarvitaan erittäin hyvää sitkeyttä. Nuorrutusteräs esimerkiksi yli HB 350 kovuudella sopii kohteisiin missä — perusmateriaaliin (B) kohdistuu hankaavaa tai matalan pintapaineen abrasiivista kulumista missä mangaaniteras ei lujitu kuluvalta pinnalta ja mangaaniteräs kuluu nopeasti. Valetun perusmateriaalin (B) käytön yhdistäminen erikoismateriaaliin (A) poistaa — kokorajoitukset ja mahdollistaa myös tuotteen helpon muotoilun. Tämä on merkittävä etu suurissa kulutusosissa mitkä ovat usein keskeisessä roolissa esimerkiksi kaivosten ja kiviaineslaitosten tuotannossa. Erikoismateriaalin (A) karbidien, nitridien tai muiden keraamisten partikkelien — määrän on oltava riittävä ja jakaumaltaan ja koostumukseltaan oikea takaamaan sovellukseen riittävä kulumiskestävyys. Partikkelien lisäksi materiaalissa (A) on o metallinen matriisi antamassa kulumiskestävälle materiaalille riittävä sitkeys ja S valmistettavuus. Erikoismateriaalin (A) metallinen matriisi voi perustua rauta-, N nikkeli-, koboltti- tai titaanipohjaiseen materiaaliin missä on mukana <50 paino- O 35 % muita seosaineita. Erikoismateriaalin (A) karbidien ja muiden keraamisten N partikkelien määrä tulee olla puristavan murskauksen kohteissa edullisesti 10-25 I tilavuus-%:ia. Iskupalkkimurskauksessa voidaan käyttää karbidimäärää 25-50 a tilavuus-%:ia erityisesti kohteissa missä syötekoko on pientä ja kun e erikoismateriaalin (A) insertit sijoitetaan siten että ne eivät joudu suoraan S 40 — iskumaiselle kulutukselle alttiiksi.

O S Erikoismateriaalin (A) sijoittelu perusmateriaalissa (B) siten että sitä ympäröi perusmateriaali (B) kaikilta pinnoilta lukuun ottamatta kulumiselle altistuva pinta antaa hyvän mekaanisen tuen kulumiskestäville inserteille käytön aikana.

Kulumiskestävän erikoismateriaalin (A) pituus/halkaisija-suhde on valittava siten että kulumiskestävästä erikoismateriaalista (A) valmistetun insertin kuluessa lyhyemmäksi sen tartunta perusmateriaaliin (B) säilyy riittävän pitkään hyvänä. Edullisesti kulumiskestävän materiaalin insertin pituus/halkaisija-suhteen tulisi 5 — käytön aikana olla >1 joten riippuen valmistettavan kulutusosan ja suojattavan alueen paksuudesta kulutusosan ollessa uusi pituus/halkaisija-suhteen tulisi olla yleensä 3:1 — 10:1 mutta myös pienempiä pituus/halkaisijasuhteita kuten vähintään 1.5:1 ennen komponentin käyttöä kulutusosana voidaan käyttää. Käytön aikana perusmateriaalin (B) muokkautuessa sen tartunta — erikoismateriaaliin (A) paranee johtuen useiden terästen, mutta erityisesti mangaaniterästen ominaistilavuuden kasvusta sen muokkautuessa. Kuvaluettelo Kuva 1 Kulutusosaratkaisu missä erikoismateriaalia (A) on sijoitettuna perusmateriaaliin (B) Kuva 2 Erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien keskeisiä mittoja. Kuva 3 Kulutusosaratkaisu, missä erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) välissä on metallivälikerros (C) Kuva 4 Poikkileikkaus kuvan 3 mukaisesta kulutusosaratkaisusta, missä erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) välissä on metallinen välikerros (C) Kuva 5 Kulutusosaratkaisu missä erikoismateriaali (A) on valmistuksen jälkeen kokonaan perusmateriaalin(B) ympäröimä Kuva 6A- 6B Poikkileikkaus kuvan 5 mukaisesta kulutusosaratkaisusta kun perusmateriaali (B) on kulunut pois ja erikoismateriaali (A) tulee esiin kuluvalla pinnalla Kuva 7 Erikoismateriaalin (A) mikrorakenne, missä metallisessa matriisissa (a1) on kovia partikkeleita (a2) kuten karbideja, nitridejä ja oksideja N Keksinnön yksityiskohtainen selostus

N LÖ Kuvissa 1 ja 2 on esitetty keksinnön mukainen murskaimen tai jauhimen = kulutusosa ja materiaalien sijoittelu. Rautapohjaiseen valettuun N 30 — perusmateriaaliin (B) on lisätty kulumiskestävästä erikoismateriaalista (A) = valmistettuja inserttejä korkeimman kulumisrasituksen alueelle. Erikoismateriaalista (A) valmistetut insertit peittävät enintään 80 % korkeamman N kulumisen alueen pinnasta siten että perusmateriaali (B) muodostaa S olennaisesti jatkuvan matriisin erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien > 35 — ympärille. Erikoismateriaalista valmistetut insertit (A) eivät saa muodostaa yli 60 D tilavuus-% koko kulutusosan tilavuudesta johtuen rakenteen mekaanisen kestävyyden heikkenemisestä.

Kulumiskestävien erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien ja perusmateriaalin (B) välissä oleva rako minimoidaan ja perusmateriaalin (B) ja erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien välissä ei saisi olla mitään epämetallisia aineita kuten keraamia tai polymeeriä mikä saattaa murentua tai — irrota kulutusosan käytön aikana ja siten heikentää liitosta. Kun sekä erikoismateriaalista (A) valmistettu insertti että sitä ympäröivä perusmateriaali (B) ovat metallisia ja suorassa kontaktissa keskenään saadaan aikaan luotettavin liitos erilaisiin kuormitustilanteisiin. Jos erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) välissä käytetään keraamista tai jotain muuta epämetallista — materiaalia joka irtoaa käytön aikana väliin voi tunkeutua murskattua tai jauhettua materiaalia ja siten heikentää liitosta tunkeutumalla vähitellen erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) väliin.

Tavoitteena on että perusmateriaalin (B) kutistuma on jähmettyessä ja jäähtyessä suurempi kuin kulumiskestävän erikoismateriaalin (A) kutistuma.

Tämä tavoite täyttyy hyvin käytettäessä perusmateriaalina (B) esimerkiksi mangaaniterästä minkä lämpökutistuma on suuri verrattuna useisiin kulumiskestäviin teräksiin tai metallimatriisikomposiitteihin. Jos erikoismateriaalista (A) valmistettu kulumiskestävä insertti on bainiittista tai martensiittista mikrorakennetta missä tapahtuu jäähtymisvaiheessa — faasimuutokseen liittyvä ominaistilavuuden kasvu se edistää lujaa tartuntaa perusmateriaaliin (B) erikoismateriaalin (A) laajentuessa valun ja/tai lämpökäsittelyn jälkeisessä faasimuutoksessa. Perusmateriaalin (B) lämpölaajenemiskerroin alueessa 300-100*C tulisi olla vähintään 5% suurempi kuin erikoismateriaalin (A) jotta varmistetaan riittävä lämpökutistuman takaama — puristusjännitys erikoismateriaaliin (A) varmistamaan sen kiinnipysyvyys. Erikoismateriaalista (A) valmistettu insertti tarttuu kiinni perusmateriaaliin (B) osin kutistusliitoksen, osin erikoismateriaalin (A) tilavuusmuutokseen liittyvän tartunnan kiristymisen ja osin metallurgisen liitoksen avulla riippuen käytetystä valulämpötilasta ja materiaalien (A) ja (B) sulamispisteistä ja muista — metallurgisista ominaisuuksista. Liitoksen laadun varmistamiseksi sekä o kutistusliitoksen, muotolukituksen että metallurgisen liitoksen osalta on tärkeätä S että perusmateriaalin (B) ja erikoismateriaalin (A) välissä ei ole mitään LÖ epämetallisia materiaalikerroksia.

O N Perusmateriaalin (B) osalta on tärkeätä, että sillä on valutilassa riittävä sitkeys I 35 — koska muuten siihen syntyy valun jälkeisessä kutistusliitoksen E syntymisvaiheessa mikrosäröjä valun kutistuessa insertin ympärille. Jos O erikoismateriaalina (A) on materiaali, missä on merkittävä tilavuudenkasvu S jäähtymisvaiheessa, on perusmateriaalin (B) sitkeyteen valutilassa on 2 kiinnitettävä erityistä huomiota. Käytettäessä perusmateriaalina (B) N 40 — mangaaniterästä on erityisesti pyrittävä välttämään valutilassa ja lämpökäsittelyn jälkeen tilannetta missä mikrorakenteessa on runsaasti sitkeyttä alentavia raerajakarbideja. Perusmateriaalin (B) koostumuksen tuleemangaanipitoisuuden osalta oltava 8.0 — 20.0 paino-%. Lisäksi hiilipitoisuuden on oltava alueessa 0.7-1.8 paino-% ja karbideja muodostavien seosaineiden (Cr-Mo,Ti,W,Nb) alle 5 paino.

Raerajakarbidien määrää voidaan alentaa minimoimalla mangaaniteräksen hiilipitoisuutta alle 1.2 paino-%:iin, edullisesti alle 1.05 paino-%:iin ja rajoittamalla karbideja ja nitridejä muodostavien seosaineiden määrä alle 3 paino-%:iin.

Kulumiskestävän insertin ympärillä voidaan käyttää metallista holkkia tai metallivälikerrosta (C) kuvien 3 ja 4 mukaisesti suojaamaan erikoismateriaalia (A) valun aikaisilta lämpövaikutuksilta ja tukemaan luotettavan, tiiviin liitoksen — syntymistä.

Metallivälikerros (C), mikä on matalalujuuksista metallista materiaalia voi myös vähentää valettuun perusmateriaaliin muodostuvia jännityksiä valetun perusmateriaalin (B) kutistuessa valun jälkeen kulumiskestävän erikoismateriaalista (A) valmistetun metallivälikerroksen (C) ympärille.

Metallivälikerros (C) erikoismateriaalin (A) ympärillä tiivistää liitoksen — erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) välissä.

Sen on oltava toisaalta riittävä kestävä estämään käsiteltävän mineraalin tunkeutumisen erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) väliin ja toisaalta riittävän joustava ja pehmeä edistämään tartuntaa erikoismateriaalin (A) ja perusmateriaalin (B) välillä.

Sopiva materiaali on matalaseosteinen rautapohjainen hyvin eri — tuotemuodoissa saatava materiaali kuten matalaseosteinen teräs missä seostus alle 15 paino-%. Metallivälikerros (C) voidaan myös yhdistää erikoismateriaalin (A) valmistukseen siten että se on metallurgisen liitoksen kautta yhdistetty erikoismateriaaliin (A). Tässä tapauksessa valetussa perusmateriaalissa (B) voidaan käyttää yhtenäistä erikoismateriaalin (A) ja sitä ympäröivän — metallivälikerroksen (C) yhdistelmää.

Metallivälikerroksen (C) paksuuden on oltava vähintään 0.1 mm jotta sen kestää valuprosessin ja tarjoaa kuvatut edut kiinnipysyvyydessä.

Erikoismateriaalista (A) valmistettujen kulumiskestävien inserttien pituuden (L) ja halkaisijan (R) suhde vaikuttaa niiden kiinnipysyvyyteen valetussa — perusmateriaalissa (B). Hyvä lähtökohta kiinnipysyvyyden varmistamiseksi on o käyttää pituus/halkaisija-suhdetta mikä on suurempi kuin 5:1 mikä varmistaa e jopa hyvin merkittävän kulumisen jälkeen hyvän kiinnipysyvyyden b perusmateriaalissa (B) pituus/halkaisija-suhteen pienentyessä mutta myös = pituus/halkaisija-suhdetta 1.5:1 voidaan käyttää. - 35 — Erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien muoto voi olla n. poikkileikkaukseltaan esimerkiksi pyöreä, soikea tai suorakaiteen muotoinen.

O Erikoismateriaalista (A) valmistettujen inserttien koko on rajoitettava jotta niihin S valmistuksessa syntyvät termiset jännitykset eivät aiheuta niissä vaurioita kuten 2 halkeamia.

Jotta inserttien halkeilutaipumus valmistuksen aikana ja käytössä N 40 — olisi mahdollisimman pieni on mahdollisimman pyöreä poikkileikkaus edullinen siten että minimisäteen (Rmin) ja maksimisäteen (Rmax) suhde, kuva 2, on vähintään 0.8 insertin (A) poikkileikkauksen eri kohdissa.

Erikoismateriaalista (A) valmistettuun inserttiin voidaan valmistaa myös erilaisia tartuntaa valuun parantavia muotolukituksia kuten vastapäästöjä tai uria erikoismateriaalista (A) valmistetun insertin ulkopinnalle. Niiden muotoilussa on huomioitava vaikutus valmistuksen ja käytön aikaiseen mekaaniseen — kestävyyteen. Liian terävät ja suuria jännityshuippuja käytön tai valmistuksen aikana aikaansaavat muodot esimerkiksi erikoismateriaalin (A) ulkopinnalla saattavat aiheuttavat halkeamia ja heikentää erikoismateriaalin (A) mekaanista lujuutta. Toisaalta jos erikoismateriaalin (A) ulkopinnalla käytetään metallurgisen liitoksen pohjalta siinä kiinni olevaa metallivälikerrosta (C) minkä sitkeys on hyvä, voidaan käyttää muotolukitusta edistäviä uria ilman riskiä murtumista. Erikoismateriaalista (A) valmistetut insertit sijoitetaan kuvan 1 mukaisesti siten että niitä ympäröi kulumispintaa lukuunottamatta perusmateriaali (B). Erikoismateriaalista (A) valmistetut insertit voidaan sijoittaa kuvien 5, 6A ja 6B mukaisesti myös siten että niitä ympäröi valmistuksen jälkeen kokonaan perusmateriaali (B) kuvan 6A mukaisesti mutta alkuvaiheen jälkeen kulumispinnassa olevan perusmateriaalin (B) kuluessa erikoismateriaalista (A) valmistetut insertit tulevat esiin kuva 6B mukaisesti alkaen hidastamaan kulumista. Erikoismateriaalissa (A) on kuvan 7 mukaisesti kovia partikkeleita (a2) kuten — karbideja tai nitridejä vähintään 6 tilavuus-% ja niiden määrää säädetään kulumisolosuhteen mukaisesti. Kovien partikkelien kuten karbidien ja nitridien lisäksi erikoismateriaalissa (A) on metallinen matriisi (a1) mikä voi olla rauta-, nikkeli-, titaani- tai kobolttipohjainen. Metallisen matriisin koostumusta säädetään halutun kovuuden ja sitkeyden aikaansaamiseksi. Haluttu rakenne — voi perustua kovien keraamisten partikkelien kuten karbidien, nitridien, oksidien tai niiden yhdistelmän käyttöön kuvan 7 mukaisesti metallisessa matriisissa. Tällöin kyseessä on nk. metallimatriisikomposiitti. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää materiaaleja missä partikkelit (a2) kuten karbidit muodostuvat lämpökäsittelyssä siinä olevista seosaineista. Useat riittävästi hiiltä ja karbideja — muodostavia seosaineita sisältävät työkaluteräkset kuten AISI D2 ja AISI A11 o sopivat tähän tarkoituksiin hyvin. Niiden kovien partikkelien määrää ei voida S kuitenkaan nostaa merkittävästi yli 30 tilavuus-%:n. Lisäksi osaa tämän b tyyppisistä erikoismateriaaleista (A) olisi edullista lämpökäsitellä valun jälkeen T mikä asettaa vaatimuksia niiden lämpökäsittelyparametrien yhteensopivuudelle N 35 —perusmateriaalin (B) kanssa.

I n. Erikoismateriaalissa (A) on karbidien ja muiden partikkelien (a2) kokoa O säädettävä oikeiden ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Riittävän sitkeyden S aikaansaamiseksi partikkelien (a2) koko määritettynä partikkelin suurimmasta 2 dimensiosta olisi rajoitettava alle 300 pm:iin, mielellään alle 100 um:iin. N 40 — Partikkelien (a2) koon ja osin sen pohjalta määräytyvän sitkeyden merkitys riippuu käyttöympäristöstä, mekaanisista kuormituksista ja kulumisympäristöstä.

O N O N LÖ O N N

I a a 00

N O O O TUT O

N D>

Claims (9)

Suojavaatimukset

1. Kivenmurskaimen tai jauhinmyllyn kulutusosa, tunnettu siitä, että rautapohjaisessa valettuun perusmateriaaliin (B) perustuvassa komponentissa on sijoitettuna erikoismateriaalista (A) valmistettuja kulumiskestäviä, vähintään 30 HRC:n kovuuden ja vähintään 6 tilavuus-% kovia partikkeleita kuten nitridejä, karbideja ja oksideja sisältäviä inserttejä, enintään 60 tilavuus-% koko kulutusosan tilavuudesta.

2. Vaatimuksen 1 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä, että perusmateriaali (B) ja erikoismateriaali (A) ovat suoraan kontaktissa keskenään.

3. Jonkin vaatimuksen 1-2 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä, että erikoismateriaalien (A) pituuden ja poikkipinnan suurimman halkaisijan suhde on vähintään 1.5:1 ennen komponentin käyttöä kulutusosana

4. Vaatimuksen 1 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä että erikoismateriaalien (A) ja perusmateriaalin (B) välissä on vähintään 0.1 mm paksu metallivälikerros (C) ainakin erikoismateriaalin (A) ulkopinnalla siten että metallivälikerros (C) on rautapohjainen materiaali minkä rautapitoisuus on vähintään 85 paino-%.

5. Jonkin vaatimuksen 1-4 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä, että perusmateriaalin (B) lämpölaajenemiskerroin välillä 300-100*C on vähintään 5%:n suurempi kuin erikoismateriaalin (A)

6. Jonkin vaatimuksen 1-5 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä että erikoismateriaalista (A) valmistettujen yksittäisten inserttien koko määritettynä insertin kokonaistilavuutena on alle 1800 cm?

7. Jonkin vaatimuksen 1-6 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä että erikoismateriaalin (A) sisältämien kovien partikkelien (a2) kuten karbidien, S nitridien ja oksidien keskikoko on alle 300 um & ro

8. Jonkin vaatimuksen 1-7 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä että N 35 erikoismateriaalista (A) valmistetun insertin poikkileikkauksen pienimmän ja N suurimman halkaisijan suhde on vähintään 0.80

I Ao a ©

9. Jonkin vaatimuksen 1-8 mukainen kulutusosa, tunnettu siitä että ON perusmateriaali (B) on Hadfieldin mangaanivaluterästä minkä hiilipitoisuus & 40 on 0.7-1.8 paino-%, mangaanipitoisuus 8.0-20.0 paino-% ja karbideja > muodostavien seosaineiden (Cr,Mo,Ti,W,Nb) määrä alle 5.0 paino-% 5