TWI622462B - 使用硬焊之表面硬化式耐磨部件以及用於製造之相關方法及總成 - Google Patents

使用硬焊之表面硬化式耐磨部件以及用於製造之相關方法及總成 Download PDF

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Abstract

一種物件，例如一表面硬化式耐磨部件，包括一基材；一板金屬外殼，其與該基材連接以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；及一複合材料，其填充該模穴且在該基材之表面之至少一部份上形成一塗層，且該複合材料包括以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料。該外殼可藉焊接或硬焊於該基材而與該基材連接，且會在使用時磨損。該外殼及該基材可作為一用以產生該物件之總成之部件使用，其中該外殼係作為一模具使用，且該模具係用以藉以該硬微粒材料填充該外殼且接著以該硬焊材料滲透來形成該複合材料。

Description

使用硬焊之表面硬化式耐磨部件以及用於製造之相關方法及總成 相關申請案之交互參照
本申請案主張2011年4月6日申請之美國暫時專利申請案第61/472,470號之優先權，且該申請案全部在此加入作為參考。
發明之技術領域
本發明係有關於一使用滲透硬焊或另一硬焊技術形成之供研磨環境用表面硬化式部件的各種實施例。更特別地，本發明係有關於有關這些表面硬化式部件之產品、系統及方法。例如，這些表面硬化式部件可包括用於地面接合機械(例如一挖掘機之一尖端)之耐磨工具，例如用於一雙輥壓碎機之一尖端之選礦設備，多數轉筒篩，或其他研磨應用。
背景
藉滲透硬顆粒產生之耐磨部件的例子係揭露在美國專利第US4884477，US4949598及US6073518號，及在公報US20100278604，GB2041427及WO2008103688中。更一般地說明一滲透程序製造燒結碳化物之更早的公報包括US1512191及DE420689C(Schröter,1925,Deutsches Reich)。在此提及之這些及所有其他公報就各方面而言全部加入。本發明試圖克服這些裝置及其他現有裝置之某些限制，及提供迄今未獲得之新特徵。
概要
提供經濟及有效之表面硬化式耐磨部件，其係由一基材，一薄外殼，被固持在被界定在該基材與該外殼之間之一模穴內的多數硬顆粒，及將這些元件黏合成一複合耐磨部件之滲透硬焊材料形成。該薄金屬外殼是消耗性的，因為在使用這些表面硬化式部件時它通常快速地腐蝕。亦提供用以使用滲透硬焊及消耗性薄外殼製造這些耐磨部件的方法。
本發明之多數態樣係有關於一表面硬化式耐磨部件，其包括一鋼基材；一鋼外殼，其與該基材接合以在該基材與該外殼之間界定一模穴；及一硬複合物，其填充該模穴，且該複合物包括以金屬硬焊滲透之多數硬化顆粒。較佳地，這表面硬化式耐磨部件係其中該外殼重量實質小於該基材者。此外，較佳地，該外殼界定一在該模穴外側之容器，且更詳而言之，一在該模穴外之擴口容器。在某些實施例中，該外殼界定一在該模穴外側之漏斗形容器。在某些實施例中，這外殼係焊接在該基材上。
本發明之多數樣態亦有關於一物件，例如一表面硬化式耐磨部件，其包括一基材；一板金屬外殼，其與該基材連接以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；及一複合材料，其填充該模穴且在該基材之表面之至少一部份上形成一塗層，且該複合材料包括以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料。
依據一態樣，該外殼具有一為該模穴提供入口之開口以便插入該表面硬化材料及饋入該硬焊材料。該外殼亦可包括一容器，且該容器與該外殼連接並且定位在該模穴外側而與該開口連通以便在製造時初始地收容該硬焊材料。
依據另一態樣，該外殼可藉焊接或硬焊與該外殼之表面連接。該外殼可更包括一與該基材之表面之一部份面對面接觸且環繞該外殼之全部周邊的共形帶，使得該外殼藉至少在該共形帶焊接或硬焊與該基材連接。在這組態中，該基材可具有一與該共形帶面對面接觸之接合表面，且在該模穴內之該基材之至少一部份可相對該接合表面嵌入，使得該複合材料具有一與該接合表面齊平之外表面。
依據又一態樣，該硬焊材料可與該基材之表面接合，且可亦再與該外殼接合。
依據另一態樣，該外殼可包括一前構件及一後構件，且該前構件具有由該前構件之一後緣橫向地延伸之一前凸緣，並且該後構件具有由該後構件之一前緣橫向地延伸之一後凸緣，其中該前構件及該後構件係結合在一起以藉焊接或硬焊該前凸緣與該後凸緣形成該外殼。
依據再一態樣，該微粒材料可以是或包括碳化鎢，且該金屬硬焊材料可以是或包括Ni-Cr-Si-B硬焊合金粉末。
依據又一態樣，該基材可具有一在該表面中之孔，且一插入桿可被收納在該孔中，使得該孔被該複合材料覆蓋。
本發明之另外的態樣係有關於一工具，其具有一在該工具之尖端的表面及一設置成接近該表面之接合表面，在 該表面之至少一部份上形成一塗層之一複合表面硬化材料，及與該複合材料接觸且環繞該複合材料之一板金屬外殼。該複合表面硬化材料包括以一金屬硬焊材料滲透之硬微粒材料，其中該金屬硬焊材料係與該表面接合以連接該複合表面硬化材料及該工具。該外殼具有一與該工具之接合表面接觸之共形帶，且該外殼係藉至少在該共形帶與該接合表面之間焊接或硬焊與該工具連接。一模穴係界定在該基材之表面與該外殼之間，且該複合表面硬化材料填充該外殼。
本發明之其他態樣係有關於一複合耐磨工具，其包含：一鋼外殼，其界定一模穴；一鋼基材，其部份地填充該模穴以在該外殼與該基材之間界定一空隙；及一硬複合物，其至少部份地填充該空隙且包括以金屬硬焊滲透之多數硬化顆粒。
本發明之其他態樣係有關於一表面硬化式耐磨部件，其包含：一鋼外殼，其界定一模穴；一鋼基材，其只部份地填充該模穴；及一硬複合物，其與該外殼及該基材均緊密接觸以界定一保護該基材不受磨損之硬層，且該複合物包括以金屬硬焊滲透之多數硬化顆粒。
本發明之另外的其他態樣係有關於一用於移動泥土設備之表面硬化式耐磨部件，其包含：一鋼基材；一鋼外殼，其與該基材之表面之至少一部份大致一致，且在該表面與該外殼之間界定一模穴；及一硬複合物，其至少部份地填充該模穴且與該外殼及該基材均緊密接觸，且該複合物包 括以金屬硬焊滲透之多數硬化顆粒。較佳地，該外殼具有一平均外殼厚度，該基材具有一平均基材厚度，且該平均外殼厚度顯著地小於該平均基材厚度。
本發明之其他樣態係有關於一複合耐磨工具，其包含：一薄金屬外殼，其界定用於一硬複合物之一外周邊；一厚金屬基材，其界定用於一工具之一主體，且該基材被該外殼至少部份地包圍；及一層硬微粒材料，其係以一硬焊合金滲透且界定一與該外殼及該基材均接合之硬複合物。
本發明之另外的其他樣態係有關於一物件，其包括：一基材；一金屬外殼，其與該基材連接以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；一硬材料，其係定位在該模穴內；及一金屬硬焊材料，其接合該硬材料及該基材之表面。如上所述，該硬材料及該金屬硬焊材料可形成一覆蓋該基材之表面的複合表面硬化材料。在一組態中，該硬材料可具有一多孔結構，例如一微粒材料或一多孔預成形物，且該多孔結構被該金屬硬焊材料滲透以形成該複合表面硬化材料。在另一組態中，該硬材料可具有一單體結構。
本發明之多數態樣亦有關於一種供一基材使用之方法，包括：連接一板金屬外殼與該基材之表面以在該外殼與該表面之間界定一模穴；將一硬微粒材料放在該模穴內，緊靠該表面；將一金屬硬焊材料放置成與該模穴連通；將該硬焊材料加熱至該硬焊材料之一熔點以上之一溫度且保持該溫度一足以讓該硬焊材料以熔融狀態滲透該微粒材 料且接觸該基材之表面的時間；及冷卻該硬焊材料以固化該硬焊材料且在該基材之表面上形成一耐磨複合塗層。該硬焊材料可在該硬焊材料固化後與該表面及/或該外殼接合。
依據一態樣，該外殼具有通至該外殼之一外部的一開口且一擴口容器與該外殼連接並且定位在該模穴外側而與該開口連通，並且該硬焊材料係放置在該容器內而可與該模穴連通。該容器可與該外殼一體地形成。
依據另一態樣，連接該外殼與該基材包括焊接或硬焊該外殼與該基材之表面。該外殼可更包括一共形帶，且該共形帶延伸環繞該外殼之一周邊。在這組態中，連接該外殼與該基材可包括焊接或硬焊該共形帶與該基材之表面，使得該共形帶與環繞整個共形帶之該基材之表面的一部份面對面接觸。
依據又一態樣，該外殼包括一前構件及一後構件，且該前構件具有由該前構件之一後緣橫向地延伸之一前凸緣，並且該後構件具有由該後構件之一前緣橫向地延伸之一後凸緣。該方法更包括結合該前構件及該後構件在一起以藉焊接或硬焊該前凸緣與該後凸緣形成該外殼。
依據再一態樣，該硬焊材料被加熱至一足以熔化該硬焊材料之溫度，及足以讓該硬焊材料滲透在該等硬顆粒之間之空間的時間，將它們接合在一起且與該基材接合。例如，如果使用一氧化碳鎢(WC)硬顆粒及純銅或AWS BNi-2，在許多應用中該硬焊材料可被加熱至一大約2050℉ 之溫度一段30分鐘至1小時之時間。這加熱可在一真空爐中以一組態完成。
依據另一態樣，該方法亦包括形成該外殼，例如藉將多件板金屬焊接或硬焊在一起以形成該外殼。可另外地或替代地使用其他技術。
本發明之其他態樣係有關於一用以製造一複合耐磨工具之方法，其包括滲透局限在一基材與一消耗性板金屬外殼之間之一層硬顆粒之步驟。該外殼可構造成使得它將該等硬顆粒局限在該基材上之所需位置，且具有由該基材及該外殼兩者之輪廓所界定之特定厚度及形狀。該外殼亦可構造成使得它界定出一用以收納將在該滲透步驟時熔化之滲透材料之容器。目前藉焊接表面硬化之幾乎任何工具或組件可藉所揭露之方法表面硬化。這些方法可包括一步驟，其中該微粒材料係以一種類及尺寸分布選擇以給予預期應用所需之耐磨程度。這些方法可包括一步驟，其中該微粒材料及其尺寸分布，以及使用之滲透材料種類係經選擇以給給予預期應用一所需之耐磨程度，同時配合在該滲透層與該基材之間的熱及變態膨脹差以便減少或消除破裂及剝落。
本發明之其他態樣係有關於一表面硬化金屬部件以製造耐磨複合產品之方法，其包含：包圍欲以一板金屬外殼表面硬化之部件或該部件之一部份；留下一模穴；焊接或高溫硬焊該外殼與該基材使得該模穴在被加熱時將保持熔融金屬；以一耐磨材料之多數粒狀或粉末狀顆粒至少部份 地填充該模穴；及接著以一適當低熔點材料滲透該等顆粒以藉加熱互相接合該等顆粒及該基材。一方法之更特定實施例包括：提供一與該外殼形成一體之容器；將一硬焊合金放在該容器中；加熱基材，外殼，耐磨材料之顆粒之一組合總成使得該硬焊合金熔化且流入耐磨材料之顆粒內的間隙內；及冷卻該總成使得該基材，該外殼，該等耐磨材料之顆粒，及該硬焊合金接合在一起以形成一複合耐磨之耐磨部件。
本發明之其他態樣係有關於一方法，其包括：連接一金屬外殼與一基材之一表面以在該外殼與該表面之間界定出一模穴；將一硬材料放在該模穴內；將一金屬硬焊材料放置成與該模穴連通；將該硬焊材料加熱至該硬焊材料之一熔點以上之一溫度且保持該溫度一足以讓該硬焊材料以熔融狀態接觸該硬材料及該基材之表面的時間；及接著冷卻該硬焊材料以固化該硬焊材料且接合該材料與該基材之表面。如上所述，該外殼可由板金屬形成。亦如上所述，該硬材料可被該熔融硬焊材料滲透以形成一耐磨複合材料。
本發明之多數態樣亦有關於一總成，其包括：一工具，其具有一組配成用以咬入泥土以移動泥土之表面；及一板金屬外殼，其與該工具連接且具有一與該表面之至少一部份一致之共形帶以在該表面與該外殼之間界定一模穴。該外殼可更具有通至該外殼之一外部的一開口。該外殼係藉焊接或硬焊該共形帶與該表面之該至少一部份而與該工具 連接。
依據一態樣，該總成係組配成用以藉以下步驟在該表面上形成一耐磨複合塗層，即：通過該開口以一硬微粒材料至少部份地填充該模穴，將一金屬硬焊材料放置成與該模穴連通，將該總成加熱至該硬焊材料之一熔點以上之一溫度且保持該溫度一足以讓該硬焊材料以熔融狀態滲透該微粒材料且接觸該工具之表面的時間，及冷卻該總成以固化該基質材料且在該表面上形成該耐磨複合塗層。該總成亦可包括一與該外殼連接且定位在該模穴外側而與該開口連通之擴口容器，其中該容器係組配成具有該硬焊材料放置於其中而可與該模穴連通。在這程序後，該總成可包括填充(或部份地填充)該模穴且在該工具之表面之至少一部份上形成一塗層之複合材料，其中該複合材料包括以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料。該硬焊材料可與該表面及/或該外殼接合。
依據另一態樣，該總成亦包括一與該外殼連接且定位在該模穴外側而與該開口連通之擴口容器。該擴口容器可與該外殼一體地形成。
依據又一態樣，該共形帶延伸環繞該基材之全部周邊且環繞該表面之全部周邊。
依據再一態樣，該外殼可包括一前構件及一後構件，且該前構件具有由該前構件之一後緣橫向地延伸之一前凸緣，並且該後構件具有由該後構件之一前緣橫向地延伸之一後凸緣，其中該前構件及該後構件係結合在一起以藉焊 接或硬焊該前凸緣與該後凸緣形成該外殼。
依據另一態樣，該工具具有一在該表面中之孔，且該總成更包括一被收納在該孔中之插入桿。在這組態中，可在該插入桿與該孔之一內壁之間界定出多數空間。
本發明之其他態樣係有關於一總成，其包括：一工具，其具有一操作表面；一板金屬外殼，其覆蓋該操作表面之至少一部份且在該外殼與該操作表面之間界定一模穴；及多數間隔件，其接合該工具及該外殼且將該工具與該外殼分開。該外殼具有通至該外殼之一外部的一開口。
依據一態樣，該總成係組配成用以藉以下步驟在該操作表面上形成一耐磨複合塗層，即：以一硬微粒材料至少部份地填充該模穴，將一金屬硬焊材料放置成與該模穴連通，將該總成加熱至該硬焊材料之一熔點以上之一溫度且保持該溫度一足以讓該硬焊材料以熔融狀態滲透該微粒材料且接觸該工具之操作表面的時間，及冷卻該總成以固化該基質材料且在該操作表面上形成該耐磨複合塗層。在這程序後，該總成可包括至少部份地填充該模穴且在該工具之操作表面之至少一部份上形成一塗層之複合材料，且該複合材料包含以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料，其中該硬焊材料係與該操作表面接合。
依據另一態樣，該總成亦可包括一壁，且該壁係由該外殼延伸且界定一容器，並且該容器與該外殼連接且定位在該模穴外側而與該開口連通，其中該容器係組配成具有該硬焊材料放置於其中而可與該模穴連通。
本發明之其他態樣係有關於一總成，其可被用來在一工具或其他基材之表面上形成一表面硬化材料。一金屬外殼係與該外殼連接且具有一與該基材之表面之至少一部份一致之共形帶以在該表面與該外殼之間界定一模穴。該外殼更具有通至該外殼之一外部之一開口。該外殼可以一組態由板金屬形成，且可如上所述地與基材焊接或硬焊。
在考慮圖式及詳細說明後，將更容易了解本發明之優點。
圖式簡單說明
第1-4圖是具有一附接外殼之耐磨部件之一實施例的立體圖。
第5圖是如第1-4圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的俯視圖。
第6圖是如第1-5圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的仰視圖。
第7圖是如第1-6圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的左側視圖。
第8圖是如第1-7圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的右側視圖。
第9圖是如第1-8圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的前視圖，且表面硬化材料可在該外殼內看到，且保護一基材。
第10圖是一類似於第9圖之實施例觀看之一耐磨部件之另一實施例之前視圖，且該耐磨部件係呈具有一附接外 殼之一完成表面硬化式耐磨部件形態。在第9圖中看見之外殼之某些部份已移除。
第11-17圖是分別對應於第1-7圖之視圖，但顯示第10圖之完成表面硬化式耐磨部件。
第18圖是具有一附加外殼之耐磨部件之另一實施例之立體圖，包括形成為一漏斗之一容器。
第19圖顯示另一實施例之兩件式外殼之立體圖，且該外殼係以一垂直方位顯示。
第20圖是依據19圖之一外殼之實施例的俯視圖，但包括具有一附接兩件式外殼之一耐磨部件，且該耐磨部件及該外殼係以一垂直方位顯示。
第21圖是具有一附加兩件式外殼之一耐磨部件之第20圖所示實施例的左側視圖。
第21a圖是第20與21圖之耐磨部件之左側橫截面圖，顯示具有另一組態之一附加兩件式外殼。
第22圖是大致沿第20圖中之線22-22截取之第20與21圖之實施例之橫截面圖。
第23圖是大致沿第20與21圖中之線23-23截取之第20與21圖之實施例之橫截面圖。
第24圖是大致沿類似於用以界定第22圖之橫截面圖之平面的一平面截取之第18圖之實施例之橫截面圖，但是具有一基材及外殼係以一水平方位顯示。
第25a-j圖顯示大致依據第19-23圖之實施例之作為製造一耐磨部件之一部份的多數視圖。
第26與27圖顯示一下方基材之兩不同實施例之立體圖，且該下方基材可被用於製造一表面硬化式耐磨部件。在第26與27圖中，該基材，更詳而言之，一尖端係垂直地定向。
第28圖是類似於第20至25c圖觀看之一基材及一附接外殼之前視圖，且示意地顯示各包括一硬化插入物及兩間隔件之兩孔。
第29圖是供第28圖所示之基材使用之兩硬化插入物之照片。
第30圖是第29圖所示之一間隔件之平面圖。
第31圖是第27圖所示之一基材之實施例之兩例子的照片，所示之各例子具有一焊接定位且準備好收納一適當量之硬顆粒及一滲透硬焊粉末之外殼。
第32圖是第28圖所示之一基材及外殼之實施例之兩例子的照片，所示之各例子具有以滲透硬焊粉末填充之外殼。
第33圖是載入一爐中之來自第32圖之兩例子的照片。
第34圖是在該外殼已在開始挖掘時已磨損後，來自第32與33圖之例子中之一例子的照片。
第35圖是類似於第28圖觀看之一基材及一附接外殼之前視圖，且示意地顯示三個孔，並且一中央孔包括一硬化插入物。
第36圖是大致沿第35圖中之線36-36截取之第35圖之實施例之橫截面圖。
第37圖是第36圖之實施例之橫截面圖，且多數粒狀碳 化物顆粒填充一在該基材與該外殼之間界定之模穴。
第38圖是第37圖之實施例之橫截面圖，且硬焊材料填充一在該等碳化物顆粒上方之由該外殼形成之容器。
第39圖顯示在一滲透硬焊循環後，第35-38圖之實施例之橫截面圖，且表面硬化材料環繞且保護該基材。
第40圖是一粒狀碳化物在右方，且硬焊合金粉末在左方之照片。
第41圖顯示一樣本爐循環之圖，且溫度為垂直軸，並且時間為水平軸。
第42圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖42a-42k顯示作為滲透表面硬化一雙輥壓碎機尖端之一部份的經選擇加工步驟。
第43圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-f的多數視圖。該等不同圖43a-43f顯示作為使用具有一排氣管之一外殼之滲透表面硬化一雙輥壓碎機尖端之一部份的經選擇加工步驟。
第44圖顯示一表面硬化式耐磨部件之另一實施例之立體圖，且具有一特別複雜表面形狀之一球形結構。
第45圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖45a-45k顯示作為滲透表面硬化一供選礦用之轉筒篩之一部份的經選擇加工步驟。
詳細說明
雖然本發明可以許多不同形態實施，但是本發明之多個較佳實施例將在本揭露內容應被視為本發明之原理之一舉例且不是意圖將本發明之廣義態樣限制於所示及所述之實施例之條件下，在圖中顯示且將在此詳細說明。
大致上，本發明係有關於使用硬焊及/或滲透技術，使用一金屬外殼在一基材之表面上形成一複合材料或其他耐磨材料，例如一耐磨部件，以及使用這些技術形成之物件及結合這些技術之方法及設備。例如，一使用這些技術形成之物件(例如一表面硬化式耐磨部件)可包括：一基材；一板金屬外殼，其與該基材連接以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；及一複合材料，其填充(或部份地填充)該模穴且在該基材之表面之至少一部份上形成一塗層，且該複合材料包括以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料。在一更一般性例子中，一使用這些技術形成之物件可包括：一基材；一金屬外殼，其與該基材連接以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；一硬及/或耐磨材料，其係定位在該模穴內；及一金屬硬焊材料，其接合該硬材料及該基材之表面。
呈一表面硬化式耐磨部件10形態之一物件的一實施例係以一採礦尖端之形態顯示在第1-9圖中。除非另外指明，否則表面硬化式耐磨部件可包含所述，所示及/或在此加入之結構，多數組件，功能性及/或多數變化中之至少一者。表面硬化式耐磨部件10之兩基本組件包括形成一結構組件 12，或更大致為一基材12之一主要工具，該基材12具有一用於附接至泥土接合設備之基部或安裝結構11及一用於在泥土接合設備的操作過程中接合泥土材料之工作部份(即，基材12之挖掘端)，及形成一用於表面硬化材料之模具之外消耗性金屬外殼14。較佳地，基材12係由金屬，例如在用於地面接合機械之技術領域中習知之一鋼合金形成，且外殼14係由板金屬例如低碳“軟”鋼構成。該板金屬之外殼14可由可形成或製成一特定所需形狀且可在滲透程序時耐受因該滲透材料或大致因滲透硬焊所需之溫度而溶解、熔化、或不當弱化的任何材料構成。多種其他部件及結構可被用來形成該基材12及製造在該表面硬化式耐磨部件10上具有該表面硬化材料之該表面硬化式耐磨部件10。這些部件及結構之例子包括其他種類之尖端，護罩，或轉子；用於挖斗或浚槽機頭之齒；用於平土機、刮土機之刮板，例如用於滑道或卡車本體之用於各種應用的耐磨襯墊；例如，在採礦、建築、或鑽探中使用之泥土接合設備；用於例如用於一雙輥壓碎機或一轉筒篩之一尖端的採礦加工設備；及幾乎任何其他所需部件及結構。
本發明亦可用於更新破損之部件；該等破損之部件可以是例如一地面接合機械之耐磨部件或例如一挖斗之一唇部的一支撐結構。
表面硬化材料接合及保護基材12，但是因為該表面硬化材料被外殼14封閉，所以這表面硬化材料不容易在第1-8圖中看到。通常，該表面硬化材料包括一硬材料及一接合 該硬材料與該基材12之金屬硬焊材料。該硬材料大致具有一比表面硬化之基材12之表面高之硬度。如以下更詳細說明地，該表面硬化材料可以是由呈多數硬顆粒形態之一硬材料形成之一複合物，且該等硬顆粒通常以微粒(例如粒狀或粉末狀)形態存在，例如碳化鎢顆粒，且以例如以銅為主或以鎳為主之硬焊合金的通常以粒狀或粉末狀形態存在之一注入金屬硬焊材料滲透。應了解的是“金屬”材料可包括純金屬，以及合金及包括一或多種金屬之其他材料。在另一實施例中，該硬材料可以呈一多孔警報形態，其包括微粒材料、多孔預成形物(例如燒結預成形物)，或可被該硬焊材料滲透之其他多孔結構。較佳地，這種多孔材料可具有一5-50%之孔隙率，但是在其他實施例中可具有一不同孔隙率。在又一實施例中，該硬材料可以是一實心、單體結構(或多件式結構)，例如一瓷磚、板或藉該硬焊材料與該基材12之表面接合之其他單體結構。在這些實施例之各實施例中，該外殼14被用來將該硬材料保持在一界定在該外殼14與該基材12之外表面之間的模穴50中，在用以硬焊之位置，例如緊靠該基材12之表面處。
外殼14包括一外殼本體16，且一開口17通至該外殼本體16外部並且該模穴50係由該外殼本體16界定，並且一容器18與該開口17連通。在一實施例中，該容器18可與該外殼本體16一體地形成，或在另一實施例中該容器18可分別地形成且與該外殼本體16接合。容器18只在製造耐磨部件10時使用，且如以下更詳細說明地，可移除(例如切除)或只 可在操作使用耐磨部件10時腐蝕掉。外殼14係藉一共形帶20與基材12接合，且外殼14係藉該共形帶20與基材12焊接。該共形帶20可如下所述地與該基材12之一部份面對面接觸環繞該外殼及該基材之周邊的一部份或全部。或者，如果用以硬焊外殼14與基材12之任何硬焊材料具有高於用於注入硬焊材料之一熔點的熔點，則外殼14可硬焊在基材12上。在其他實施例中，該外殼可以另一方式與該基材12連接。例如，該外殼可使用一陶瓷氈或布之墊片放在該基材12上以密封該模穴及防止該硬焊材料在硬焊時漏出。
第9圖最清楚地顯示外殼14具有顯著地小於基材12之一公稱厚度的一外殼厚度22。例如，外殼14可具有一大約0.105英吋之平均外殼厚度，而在第1-9圖中之基材12可在被該外殼覆蓋之區域中具有一範圍由1.000至3.450英吋之厚度。在一實施例中，該外殼14可由在16Ga(0.060英吋厚)至10Ga(0.135英吋厚)之範圍內之板金屬構成，其可用於大範圍之應用中。在其他實施例中，該外殼14可具有任何其他厚度。例如，在另外的實施例中，該外殼14可由具有一大約0.25英吋之厚度之一鋼或其他金屬板構成，或可由棒材鑄造或機械加工，或以一不同方式形成。應了解的是該外殼14之不同部份可具有不同厚度。在第9圖中亦可看到的是大致以24表示之一層複合表面硬化材料。
當與基材12比較時，外殼14之相對薄度表示外殼14可輕易地、相當便宜地形成。對一外殼之簡單形狀而言，一相當低成本之外殼14可藉切割多件板金屬，及焊接或硬焊 這些板金屬件在一起來作成。稍微比較複雜之形狀可藉將多件板金屬彎曲成特定組態，且接著焊接該等彎曲板金屬件來作成。複雜之形狀可藉例如深拉之板金屬成形法，藉格林(Guerin)法(橡膠墊成形法)成形、液壓成形法、及/或爆炸成形法來作成。亦可使用精密(“失蠟”)鑄造，但是失蠟法之成本通常是不經濟的。對於特別複雜之形狀而言，該外殼之多數構件可藉這些方法中之一或多個形成，且接著藉焊接或硬焊接合。
即使對相當大之基材而言，形成一有效模具亦只需要非常少之材料。例如，若為採礦尖端10，則外殼14之重量將只為大約4½磅而基材12之重量將為224磅。對一特定尺寸尖端而言，一採礦尖端之特定重量只是一個例子。依據用於不同操作之不同尖端之尺寸可有多種大變化。但是，在此揭露之所有實施例包括一基材及外殼，其中外殼重量顯著地小於該基材。
該外殼是消耗性的，在完成產品中不具有結構之功能且在使用得到之表面硬化式耐磨部件時經常快速地磨損。因此，用以形成外殼14之特殊金屬只需要夠強且足以耐溶解以在滲透硬焊之高溫下繼續存在即可。許多可輕易取得、相當低成本之片鋼可滿足這標準。對一224磅基材組合一最小材料量，例如，小於5磅之板金屬，使用可輕易取得之片鋼，及使用相當容易製造技術以製造金屬外殼14表示當該所得表面硬化式耐磨部件10之市場價值比較時，外殼14之成本經常是極小的。
在許多應用中，該工具基材會相當大且重，且該工具基材經常在該基材相對於重力呈一特定方位之情形下運送或操作。例如，一非常重之基材會被確實地固持在一卸斗上或在一夾具中，且一欲表面硬化之區域面向上。其他基材可藉一基座或特定表面支持，且一欲表面硬化之區域面向上，向側面，或向下。另外之基材可具有多數欲表面硬化之分開區域，面向多數不同方位。
本發明之輕板金屬外殼可輕易地移動以在一基材上精確地對齊，且接著與該基材焊接，不論該基材之大多數方位為何。該薄金屬外殼可在不必夾持或夾具之情形下，藉焊接或高溫硬焊與該下方基材輕易地附接，且產生之接面即使在滲透硬焊需要之高溫下亦是液密的。在任一種有關滲透表面硬化之模具中，該熔融金屬硬焊材料應留在該模具中。利用本發明之薄金屬外殼，可在不需額外夾持或夾具之情形下達成與一外殼之可靠附接。所得總成因此更容易放在一用於滲透硬焊之爐中，可明顯更容易地滲透表面硬化重的物品。
此外，界定用於該滲透表面硬化之模具之薄金屬外殼可由多數部件可靠地組合，且具有在稍後藉該下方基材配合焊接或高溫硬焊密封之面向側邊之開口及/或面向下之開口。這與用於滲透硬焊之習知石墨或陶瓷模具非常不同，該等習知石墨或陶瓷模具更難以密封在一下方基材上，且通常需要如在US4933240中所示之廣大重疊面積。即使這些習知石墨或陶瓷模具在室溫被密封在一基材上，這 些密封亦可會在滲透硬焊所需之高溫失效，特別是在該基材及該模具具有不同熱膨脹係數時。因此，習知石墨或陶瓷模具經常作成具有該基材必須放入之面上向開口。這表示在這些習知模具中之基材必須藉該模具支持，或藉夾具或框架懸吊在該模具上方。
由一模具支持一重基材會是困難的，且會在將更佳地塗覆表面硬化材料之位置需要基材與模具接觸。使用夾具及框架會產生一更重及更大之總成，使將一模具及基材之組合更難放入一爐中。本發明之薄金屬外殼不必支持該基材，容許具有多種替代方位之基材及模具，及甚至多數不同方位之模具在單一基材上的多種實施例。
第10圖顯示一耐磨部件110，表示在移除容器18後第9圖之耐磨部件10。這使耐磨部件110可在不與容器18有任何干涉之情形下運送及操作。第11-17圖對應於第1-7圖，且沒有容器18。為了清楚說明，已在10-17圖中使用對應於第1-9圖之部件符號的部件符號，但在前面加上“1”，包括一基材112，一外殼114，及一層表面硬化材料124。
由第10-17圖可看到外殼114之厚度產生一完成之耐磨部件110，且該完成之耐磨部件110密切地配合一供操作使用之耐磨部件之一所需最後形狀及重量。例如，多數採礦尖端之尺寸及形狀係作成用以挖入特定種類之土料。外殼114之厚度是特別有利的，因為以一消耗性外殼114封閉之一新的未使用尖端110具有一在外殼114磨損後將以幾乎等同於這耐磨部件110之外形地穿過土料的一外形。類似地， 採礦設備依據例如在一斗部上之多數尖端之任何附接咬入地面工具，以特定之方式操作。以一消耗性外殼114封閉之一新的未使用尖端110具有一在該外殼112磨損後與這耐磨部件110之重量幾乎相同之重量。在上述例子中，該外殼具有一大約只是該基材重量之2%的重量。在加上該表面硬化材料之重量後，一依據本實施例之完成耐磨部件的重量差，在有與沒有該消耗性外殼之情形下，將變化小於2%。
在第1-9圖之實施例中，容器18係顯示為一擴口之開口，其與基材12之一長軸，以及外殼本體16及外殼14之一長軸同軸。另一實施例可包括一容器，且該容器大致垂直於一基材之一長軸，以及一外殼本體及一外殼之一長軸。這實施例係顯示在第18圖中，其中已使用對應於第1-9圖之部件符號之部件符號，但在前面加上“2”，包括一基材212，一外殼214，及與該基材212之一開口217連接之一容器218。較佳地，容器218係實質呈漏斗狀，且具有一大口部218a，但一比較小之頸部218b。這可減少在移除容器218後，在外殼214中任何產生之缺陷，且這可使耐磨部件210在新的時看起來更具吸引力。它亦可如下所述地使基材212及外殼214具有不同方位，使得各種形狀之基材及外殼可亦如下所述地被收納在一特定加工設備中。最後，當與在注入硬焊時基材12、外殼14及容器18之一正常方位比較時，因為在注入硬焊時基材212、外殼214及容器218相對於重力之不同方位，它可在注入硬焊後有一稍微不同之複合結構。
通常最簡單的是將一外殼之任何這容器部份設置在該 外殼之本體上方。這配置通常是最有利的，因為它可讓重力在該滲透程序時協助毛細作用。重力之效果可藉增加一漏斗之頸部之一高度218H，增加包含在一對應漏斗狀容器之熔融硬焊材料之有效“高差”來獲得。但是，在某些情形中僅在硬化顆粒與熔化硬焊材料之間的毛細作用便已足夠，甚至會讓該熔化硬焊材料“向上移動”適當距離。
一外殼之另一實施例係在第19圖中顯示為具有一兩件式共形帶320之一兩件式外殼314。兩件式外殼314之一兩件式外殼本體316可最初由一前半構件326及一後半構件328形成，且該前半構件326及該後半構件328分別具有一前凸緣330及一後凸緣332。前凸緣330由該前半構件326之後緣橫向地延伸且後凸緣332由該後半構件328之前緣橫向地延伸。藉以具有比欲用於滲透之材料高之一熔點之一硬焊材料焊接或硬焊，前凸緣330可與後凸緣332結合。在某些組態中，兩件式外殼314可比一對應單件式外殼更容易地形成。在某些組態中，當相較於與一對應單件式外殼之結合比較時，兩件式外殼314亦可更容易地與一對應基材結合。
在第20與21圖中，兩件式外殼314係顯示為與呈一尖端形態之一對應基材312之一部份結合。可看到基材312之一外幾何形狀的細節，因為外殼314係顯示為部份透明。基材312之一外幾何形狀可包括一主體334，且該主體334界定一用以與共形帶320焊接或硬焊之第二表面335B，及其上容納複合材料之第一表面335A。該基材312可為該硬材料之接合提供至少某些凹部或其他突起。例如，在第20與21圖所示 之實施例中，該基材312具有由主體334之一外表面稍微嵌入之一台階336，且另一嵌入物是一谷部338。台階336可界定一突緣340，及一斜面342。基材312之一遠端或工作部份313可成形為界定出一具有角緣344及/或一圓面346之窄鑽頭用來便於挖掘。工作部份313可包括一前端345，該前端345面向耐磨部件310在泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且複合材料324及外殼314上覆及覆蓋前端345。在另一實施例中，該基材312可不為該硬材料提供任何凹部或其他突起。
第20與21圖之實施例之橫截面圖係顯示在第22與23圖中。外殼314平滑地延伸遠離共形帶320，在基材312與外殼314之間界定一模穴350。模穴350包括由谷部338界定之凹部，及其中基材312之遠端具有一相對外殼314較小厚度之其他相對凹部。模穴350界定與基材312接合之表面硬化材料之一所得厚度，且外殼314之內幾何形狀界定一完成尖端之一最終外幾何形狀。在第20-23圖之實施例中，第一表面335A相對於第二表面335B凹陷，使得將會與基材312接合之表面硬化材料大致相當平滑地由大致與基材312之外表面齊平且在所得之表面硬化材料後方的基材312之相鄰部份延伸。在第22與23圖中，外殼314之內側表面係與基材312之多數部份齊平。例如，在共形帶320這提供一與該第二表面335B之一緊密嵌合以相對基材312精確地定位外殼314。在其他位置，例如台階336，因為不需要表面硬化材料，或甚至因為在這些位置不需要表面硬化材料，所以這齊平安 裝是簡單的。所得之表面硬化材料324在工作部份313之該表面上為一連續且不間斷的塗層，且係與該基材312之相鄰部份齊平。例如，在所示實施例中，該表面硬化材料324係與第二表面335B，以及接觸該外殼314之內側表面之基材312之其他表面(如台階336)齊平。藉不使表面硬化材料324突起比基材312之相鄰表面高，將尖端310推入土料中所需之力量減少。在沒有一突出在基材312之環繞表面上方看起來厚之表面硬化層的情形下，尖端310之外觀亦較佳。但是，在第21a圖所示之另一實施例中，一外殼314可由一共形帶320向外擴大，使得會與該基材接合之表面硬化材料實質地增加該尖端之厚度，且相對該基材312之相鄰部份，包括相對於該(等)第二表面335B加大該尖端之遠端。
第24圖是類似第22圖之橫截面圖觀看之第18圖之實施例的橫截面圖，但是具有以一水平方位顯示之一基材212。
第25圖顯示作為製造一耐磨部件310之一部份的多數視圖，a-j。不同圖25a-25j顯示作為滲透表面硬化一採礦斗尖端之一部份的選擇加工步驟。第25a圖顯示在附加任何外殼之前，及在基材312上形成任一層表面硬化材料之前，一種用於採礦斗之呈一尖端、具有一挖掘端或工作部份313之一基材312。
第25b、25c與25d圖直接對應於第19、20與21圖。基材312依據以上更一般地稱為基材312。只有基材312之一部份示在第25c與25d圖，且當與第25a圖中之基材312之一大致水平方位時，該部份大致垂直地定向。外殼314形成兩半 部，且接著如上所述地沿凸緣焊接在一起。外殼314係安裝在基材312上且接著如以上共形帶320所述地沿其底緣焊接定位。或者，外殼314之兩半部可先被夾持定位或以其他方式固持在基材312上，且接著焊接在一起，及/或與基材312焊接，以更佳地配合基材312及外殼314之各種表面幾何形狀。當外殼314與基材312結合時，該鋼外殼及基材在該基材與該外殼之間界定一模穴350。
在第25e圖中，一呈多數硬顆粒352之硬材料藉灌注通過與模穴350連通之開口317而導入該界定之模穴350中，且容器318之擴口使它更容易灌入硬顆粒352。這些硬顆粒352可只以重力饋送來填充模穴350，或該等硬顆粒352可被夯實及/或振動，或以其他方式填塞定位在該界定之模穴350內。在另一實施例中，可使用一不同種類之硬材料，包括以上所述者。此外，在另一實施例中，該等顆粒352可依需要不完全填滿該模穴350。如第25f圖所示，一呈粉末形態之滲透硬焊材料354可被灌注在該硬顆粒層上方，且被固持在外殼314之容器318中。在另一實施例中，如下所述地，該硬焊材料354可以呈一不同形態(即非粉末狀)。如第25g圖所示，如果使用滲透硬焊材料354實質地填充容器318，則容器318之尺寸可作成，相對模穴350之界定體積及被固持在模穴350中之硬顆粒層352，界定一正確體積之滲透硬焊材料354。在第25g圖中包括基材312、外殼314、該硬顆粒層352及該滲透硬焊材料層354之整個總成係準備好如下所述地進行一滲透循環。
在第25h圖中顯示之種類之滲透循環係在一爐中進行。較佳地，該爐是一真空爐，但亦可使用其他種類之爐。第25g圖之整個總成被放在這用於該滲透循環之爐中，此時整個總成被加熱至一高到足以熔化滲透硬焊材料354之溫度。這使熔融硬焊材料滲透該熔化之滲透硬焊材料354，形成以一注入金屬硬焊材料354注入之硬顆粒352構成的一複合物324。該注入硬焊材料接合基材312及硬顆粒352。
注入硬焊材料亦可與外殼314接合，但是這不是重要的。因此，在滲透後，外殼314通常與基材312永久地接合。當該所得之耐磨尖端被用於挖掘時，外殼314就磨損，暴露滲透層324以達成其耐磨之功能。
在第25j圖中，外殼314之容器部份318已移除，留下一完成產品作為一表面硬化式耐磨部件310，且更詳而言之，一表面硬化尖端310。
第26與27圖顯示可被用來製造一表面硬化式耐磨部件之一下方基材之兩不同實施例。第26圖顯示垂直定向之第25a圖之基材312。第27圖顯示呈一尖端形態之一基材412之另一實施例，且兩孔458形成為靠近基材412之一挖掘端。
在這實施例中，孔458提供有助於改善在基材412與硬顆粒及硬焊材料之所得複合物之間之接合的多數表面侵入體。在孔458中之所得之滲透硬材料改變所得之表面硬化式耐磨部件如何在使用時磨損。在某些實施例中，在孔458中之所得之滲透硬材料有助於維持“銳利性”及挖掘效率。這本質之其他優點可藉在孔458中安裝預製之硬金屬插入物 而獲得。
第28圖顯示第27圖之實施例，且一外殼414與基材412焊接。一插入物460係示意地顯示，且被固持在各孔458中。在孔458之內壁與各插入物460之間的適當間隔可由一或多個間隔件462提供。所示之兩間隔件462係安裝在各插入物460上。在另一實施例中，可不使用間隔件462。由該等間隔件462產生之間隔可在該基材412與該插入物460之間提供一過渡段以抵抗由於熱膨脹造成該插入物460之破裂。如果需要，形成在該間隔中之硬焊材料可變形以配合這種膨脹與收縮之差。在又一實施例中，該滲透材料之熱膨脹係數可選擇成在該插入物460之熱膨脹係數與該基材412之熱膨脹係數之間以便，如以下類似地說明地，協助減少由於膨脹差造成之破裂。
兩個插入物460顯示在第29圖中，且較佳地由燒結碳化鎢構成。在另一實施例中，該(等)插入物460可以是燒結形狀之一或多個其他碳化物(例如碳化鉻，碳化鉬，碳化釩等)。在另一實施例中亦可使用各種碳化物之多孔預成形物，包括碳化鎢(WC/W2C)、碳化鉻、碳化鉬、碳化釩及其他碳化物。在一實施例中，這些多孔預成形物可以純碳化物之形態提供。在另一實施例中，該(等)插入物460可由一陶瓷或其他材料形成。如果使用陶瓷，可使用一或多種技術加強該硬焊材料在該陶瓷表面上之濕潤及/或接合，包括如下所述之技術。較佳地，間隔件462係由鋼構成且具有一開口箍464及多數腿部466，並且開口箍464呈彈簧狀使得間 隔件462在其中一插入物460上滑動時保持定位。一個這種間隔件462係詳細顯示在第30圖中。
第31圖是另一實施例之兩例子的圖，各例子包括呈一尖端形態之基材512，且所示各例子具有一焊接定位之外殼514，且該外殼514大致如上所述地準備好收納一適當量之硬顆粒及一滲透硬焊材料。第32圖顯示準備好進行一滲透循環之兩總成，且各總成具有填充硬顆粒(未顯示)及硬焊材料554之一尖端512及一外殼514。或者，一夾具568與各尖端512可分離地附接，以在操作時，及在載入一爐及由該爐卸載時協助穩定各尖端512，如第33圖所示。
依據第31-33圖之實施例之呈一表面硬化尖端510形態之一完成、部份磨損基材係顯示在第34圖中。表面硬化尖端510係將第32與33圖之總成放在一爐中且接著加熱及冷卻作為如下所述之一滲透循環之一部份而製成。所得之耐磨部件10被用於挖掘而磨損消耗性外殼514，在第34圖中不再看得見。環繞表面硬化尖端510之灰色背景是一測量在使用表面硬化尖端510時有多少材料磨損之量具。如圖所示，表面硬化尖端510已表面硬化使得表面硬化材料524係在尖端512之主表面“上方”，因此具有由尖端512前進至表面硬化材料524上，以524a表示的該外表面之一銳利、角過渡段。在某些應用中，這角表面組態可提供特殊優點。特別地，其中表面硬化材料524係站立在尖端512之環繞表面上方的所得之一尖端之加大挖掘端可在不需要表面硬化材料之費用或重量之情形下，藉一遮蔽效應有效地保護相鄰未 表面硬化表面。選擇性地添加表面硬化材料可保護受到實質磨損之區域，且在該尖端之其他區域上可不需要這表面硬化材料。
本發明之該等薄金屬外殼在將表面硬化材料添加至已藉砂模鑄造產生之尖端時特別有用。典型的是用於使用一濕砂製程之採礦尖端以具有明顯尺寸變化，例如在本發明之外殼將附接之對應於在此所述共形帶之一區域中會改變0.060英吋的一厚度。因此這濕砂鑄造尖端特別難以用例如陶瓷模具及石墨模具之不可彎曲模具密封。但是，在此揭露之各種外殼之薄金屬可依需要輕易地變形及彎曲以便讓該薄金屬外殼與一濕砂鑄造尖端適當地焊接。
又一實施例係示意地顯示在第35圖中，包括呈具有三個孔658之一尖端形態之一基材612，但是只有單一插入物660在該等孔658之一中央孔中，且沒有任何間隔件。以硬顆粒與硬焊材料之一混合物填充一外殼614，且接著透過一滲透循環加熱及冷卻這總成產生一表面硬化式耐磨部件。第36-39圖顯示通過該等孔658之中央孔的截面，且顯示多數加工步驟，並且硬金屬插入物660係透過這些加工步驟與孔658接合，同時施加一外表面硬化。這些步驟係顯示在第36-39圖之橫截面圖中，且第39圖顯示包括環繞且保護基材612之一遠端之一層硬焊材料624的一完成表面硬化式耐磨部件610之橫截面。在其他實施例中，該插入物660可被收納在一不同孔658中及/或該基材612可包括在多數孔中之多數插入物660。
基材612，外殼614及硬焊材料624層之近似相對厚度顯示在第39圖中。例如，一厚度672係用於表示基材612，一厚度674係用於表示外殼614，且一厚度676係用以表示硬焊材料624層。厚度676亦表示模穴650之一厚度。這些厚度之樣本值如下：靠近共形帶之厚度672厚度：3.450英吋
整個外殼之外殼厚度674：0.105英吋
表面硬化厚度676：0.438英吋
第40圖顯示兩粉末，包括在右方之粒狀碳化物52，及在左方之硬焊合金粉末54。
碳化鎢是特別適用於作為依據本發明製成之一表面硬化式耐磨部件之一部份之硬顆粒的一例子。可使用例如WC或WC/W2C之純碳化物，及各種碳化物之混合物。又，適當粒狀材料可由粉碎碳化物材料，例如回收之機械工具插入物製成。該微粒材料之最適合尺寸係依據該耐磨部件之預定用途來決定，但是在-50網目至+70網目之範圍內的尺寸適用於許多應用。目前已發現碳化鎢、碳化鈦及鈷之以下合金可產生特別有效之表面硬化式耐磨部件，例如採礦尖端或工具尖端：
可作為在該複合材料中之硬顆粒使用之其他碳化物包括鑄造碳化鎢(WC/W2C)，一氧化碳鎢(WC)，碳化鉻，碳化鈦，碳化鉬，碳化釩，碳化鈳，鉻白鐵珠或粒，以及包括這些材料之混合物。如上所述，該硬材料可以不同形態使用，例如一多孔預成形物，一單體構件，或其他結構。在另一實施例，該硬材料可由一陶瓷材料形成。如果使用一陶瓷，可加入一或多種技術以加強該陶瓷表面在該硬焊材料旁邊之濕潤及/或接合。例如，該陶瓷之表面可塗覆一金屬材料或其他材料以加強在該硬焊材料旁邊之濕潤。作為另一個例子，可使用一活性硬焊技術，其中該硬焊材料包括一沈積在該陶瓷表面上之一材料(例如鈦)以加強該硬焊材料與該陶瓷表面之濕潤及接合。在其他實施例中可使用其他種類之硬材料。如上所述，該硬材料可較佳地具有對該金屬層接合之基材之表面的較高及較佳耐磨性。
硬焊合金粉末之一特殊良好選擇包括按照AWS A5.18符合Class Bni-2之Ni-Cr-Si-B硬焊合金粉末。
可使用其他種類之硬焊材料，只要這些材料可與該基材及該等硬顆粒均可相容，且這些材料適用於一特定硬焊 方法即可。硬焊材料可包括例如銅或銀之純金屬，但是為具有一以鎳為主、以銅為主或以銀為主之更典型標準硬焊合金。硬焊材料亦可包括其他富銅合金，及低熔點銅鎳合金。可使用之其他種類之硬焊材料包括純銅，矽青銅，鈦銅，鉻銅，離相青銅，錫青銅，市售以鎳為主之硬焊合金(BNi-1，BNi-2等)，市售以鈷為主之硬焊合金(BCo-1)，或包括貴金屬及合金之其他種類的硬焊材料。如上所述，在一實施例中，該硬焊材料可以粉末狀或其他微粒形態提供。在另一實施例中，該硬焊材料可呈一不同(例如非粉末狀)形態。例如，該硬焊材料可呈一或多個鑄造之金屬塊或鍛造材料之形態。這些金屬塊可以將一特定硬焊應用，提供在該總成中快速及有效安裝該硬焊材料作為目標之一預定重量製成。
第41圖顯示使用包括碳化鎢及Ni-Cr-Si-B硬焊合金粉末之一硬材料之用於該硬焊操作之一爐循環的一例，且溫度為垂直軸。用於該硬焊操作之爐循環包括先加熱至一稍低於該硬焊材料之熔點之溫度且保持以穩定在整個總成(包括厚與薄段)中之溫度。接著，該總成被加熱(最好快速地)至一高於該硬焊材料之熔點的較高溫度以熔化該硬焊材料且讓它可滲透在該等硬顆粒之間的空間。這時間可相當地短，例如在一實施例中30分鐘至1小時。接著該溫度降低至剛好低於該硬焊材料之固態溫度，以便讓該硬焊材料可固化及與該等硬顆粒及該基材接合，且保持直到該溫度在整個總成上穩定為止。最後，該溫度降低使得該部件可 由該爐移除。應了解的是溫度必須保持以在整個總成上穩定的時間長度會受到該基材及/或該外殼之尺寸及幾何形狀影響，因為大/較厚組件會需要較長時間加熱或冷卻。如圖所示，該爐及鑄件(例如一基材，一外殼，硬顆粒及硬焊材料之總成)之溫度增加且接著在一段時間後減少。第41圖之樣本爐循環如沿該水平軸表示地花費大約7小時，且該硬焊步驟可在一實施例中以大約2050℉進行30-60分鐘。
第42圖顯示作為製造一耐磨部件710之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖42a-42k顯示作為滲透表面硬化一雙輥壓碎機尖端之一部份的經選擇加工步驟。所得之表面硬化雙輥壓碎機尖端具有實質分開但藉注入之複合表面硬化材料接合在一起的一基材及薄金屬外殼，且在該基材與該薄金屬外殼之間的接觸極少。
第42a圖顯示一藉機械加工、鑄造或鍛造製備之基材712。多數外殼間隔孔780鑽設、形成、或成形在基材712中，如第42b圖所示，且呈銷782形態之多數對應外殼間隔件安裝在孔780中，如第42c圖所示。銷782將被用來將基材712懸吊在一薄金屬外殼內，且且在基材712與該外殼之間的所需間隔係由該等銷782之一長度界定。銷782之主要目的是保持外殼714與基材712適當地分開直到以硬顆粒752填充模穴750為止。銷782只需要大到足以在此揭露之方法的這填充步驟後仍存在即可。因此，銷782可由範圍由軟鋼銷至預製硬化燒結碳化鎢銷之各種材料構成。
第42d圖顯示可藉如在形成板金屬之技術領域中習知 之深拉法，液壓成形法，及/或切割及焊接來製備。接著，將具有突出銷782之基材712放在外殼714內，如第42e圖所示。請參閱第42f圖，多數硬顆粒752可放置在一界定在基材712與外殼714之間的模穴750中，且選擇性地夯實、振動或以其他方法填塞在模穴750中以在基材712與外殼714之間界定一硬顆粒層。在第42g圖中，滲透材料粉末754係顯示為被放在這硬顆粒層上方，被收容在一容器718之一預定體積內，且較佳地形成為外殼714之一體部份。容器718之尺寸可相對模穴750作成提供一最佳品質之滲透材料754以滲透及接合硬顆粒752成為一複合表面硬化層。這係以圖顯示在第42h圖中，且一總成準備好進行一滲透循環。
第42i圖顯示如上所述地準備好進行一滲透循環之一爐。第42j圖顯示在滲透循環完成(j)後之第42i圖之總成，且容器718仍在定位。較佳地，容器718係藉切割或其他技術由外殼714移除，留下一完成之耐磨複合產品710，如第42k圖所示。
雖然外殼714係顯示為具有通常需要被固持在一定位器中之一球形下表面，但是一類似形狀之外殼之其他實施例可自行支持。此外，如果基材712係藉亦將外殼714相對於基材712定位在一所需位置之一耐熱合金定位器固持，則可省略外殼間隔銷782。因此基材712在該浸滲程序時被懸吊在板金屬外殼714上方且在板金屬外殼714內。在其他實施例中，任何將外殼714相對於基材712定位在一所需位置之這定位器可在多數硬顆粒752被填塞定位後移除。硬顆粒 752通常不會在該浸滲程序時溶解或熔化，因此硬顆粒752將在該浸滲程序時可靠地支持基材712。這讓這些定位器可在將例如基材712、外殼714、硬顆粒752及滲透材料754之一總成的該等組件之任一總成放在一爐中之前移除。其他實施例可將外殼714懸掛在基材712上。例如，外殼714可作成懸掛在形成為基材712之一部份之一轂部之一柄中之一未顯示溝槽上。
依據本發明之方法可供使用一氫、氬環境，或減少或惰性環境之一爐或甑使用，而不是一真空爐。當在這種非真空爐中硬焊時，最好的是防止氣體在滲透進行時被截留在該等硬顆粒內。該硬焊粉末可完全同時地熔化，向下滲出成為一連續熔融層，通過該等硬顆粒。在該薄外殼中之低位置增加通氣口使被捕捉在該等硬顆粒中之氣體可在該熔融硬焊材料向下滲出時逸出。較佳地，一通氣管或多數通氣管係在適當低位置與該薄金屬外殼附接，且該管或該等管向上延伸至一比熔融硬焊材料在滲透硬焊之最後階段時之一最後高度高之高度。
供非真空爐中使用之一鋼外殼814之一實施例係顯示在第43a-43f圖中。一通氣管884由外殼814之一低位置延伸以防止在硬焊滲透時之氣體截留。通氣管884係在容易發生氣體截留之一位置或多數位置與外殼814附接。第43b圖顯示基材812，外殼814及通氣管884。將硬微粒材料852灌注入模穴850，在基材812與外殼814之間，如第43c圖所示。接著將滲透材料854添加在硬微粒材料852上方，如第43d圖 所示。在第43e圖中，所示之熔融滲透材料854部份地穿過硬微粒材料852層，且氣體由通氣管884逸出。在冷卻後，該硬顆粒層及滲透材料形成一複合物824，且至少某些滲透材料854填充通氣管884，如第43f圖所示。通氣管884及滲透材料854係通常輕易地切去得到之表面硬化式耐磨部件810。
第44圖顯示一具有特別複雜表面形狀之球形結構。這耐磨部件不是要代表任一特定工具，而是顯示可依據在此之揭露表面硬化之一複雜工具。例如，它可表示具有一特別複雜外形之一滲透表面硬化研磨球。一完成耐磨複合產品910包括多數預製表面硬化燒結碳化鎢插入物，其中兩個預製表面硬化燒結碳化鎢插入物係以虛線960示意地顯示，且藉注入之複合表面硬化材料與一下方基材接合。使用習知技術製造研磨球910將需要一可能使用石墨或陶瓷材料製成之複雜的多件式模具。一薄板金屬模具，一預成形基材，硬化碳化物顆粒，及滲透硬焊之組合產生一用以製造具有複雜表面幾何形狀之表面硬化工具之更經濟方法。
第45圖顯示作為製造一耐磨部件1010之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖45a-45k顯示作為滲透表面硬化一供選礦用之轉筒篩之一部份的經選擇加工步驟。所得之表面硬化轉筒篩可具有實質分開但藉注入之複合表面硬化材料接合在一起的一基材及薄金屬外殼，且在該基材與該薄金屬外殼之間的接觸極少。或者，該基 材及薄金屬外殼可在選擇之位置接觸，且在一滲透循環時該外殼支持該基材。例如，多數肩部(未顯示)可形成在外殼1014之選擇位置處，且基材可放置這些肩部上且被這些肩部支持。在其他例子中，外殼1014之共形帶或共形部份(未顯示)可與基材1012焊接。
第45a圖顯示一通常藉機械加工、鑄造或鍛造製備之基材1012。第45b圖顯示一對應外殼1014，且在第45c圖基材1012係顯示為被支持在外殼1014中。多數銷(未顯示)可被用來將基材1012懸吊在外殼1014內，且在基材1012與外殼1012之間的所需間隔係類似第42圖所示地由該等銷(未顯示)之一長度界定。
第45d圖顯示多數硬顆粒1052被灌注至一界定在基材1012與外殼1014之間的模穴1050中，且選擇性地夯實、振動或以其他方法填塞在模穴1050中以在基材1012與外殼1014之間界定一硬顆粒層。在第45e圖中，滲透材料粉末1054係顯示為被放在一容器1018中，在硬顆粒層1052。第45f顯示準備好進行一滲透循環之一爐。第45g顯示在以一適當量之滲透材料粉末完全載入後，且在透過一完整滲透循環加熱及冷卻後之第45e圖的總成。較佳地，該板金屬之某些選擇部份係藉切割或其他技術由外殼1014移除，留下一完成之耐磨複合產品，如第45h圖所示。例如，一環繞壁之上緣1018a可以切除，且界定多數貫穿孔之上蓋1018b可切除。
如果對於用於一工具之基材材料，該外殼材料及該硬 焊材料，以及在該表面硬化層中之微粒的種類及尺寸分布適當地選擇，則可以配合熱及變態應變以防止該表面硬化層，及任何硬金屬插入物之破裂。在一實施例中，該硬焊程序可設計成使得該滲透材料具有一在該等硬顆粒之熱膨脹係數與該基材之熱膨脹係數之間的全熱膨脹係數。例如，在此揭露之許多實施例包括具有一鋼基材及一軟鋼外殼之一產品，且該產品具有一滲透鑄造碳化鎢顆粒之表面硬化層。如對於AISI 1008鋼發現地，某些鋼具有一在低於沃斯田鐵範圍之溫度每英吋每度F大約6.5微英吋之熱膨脹係數。選擇銅或以銅為主之合金作為該滲透材料及選擇一給予50%鑄造碳化鎢之粒徑分布將在該滲透材料中產生每英吋每度F大約6.1微英吋之一平均熱膨脹係數。提供具有一相當類似於用於該下方基材及該板金屬外層之一熱膨脹係數之一平均熱膨脹係數的一滲透材料表示所有組件將以大約類似之速度膨脹及收縮。這抑制該滲透材料破裂及剝落之傾向，特別是在冷卻時且在該滲透循環後，或在可在稍後發生之加熱時，在使用該表面硬化工具時。
例如第45圖所示之例子的轉筒篩之長度及寬度尺寸會經常超過1公尺。如此之物品提供本發明可提供關於克服在該滲透程序時之熱膨脹問題之明顯優點的清楚說明。可為了耐磨而選擇之硬化材料可具有一熱膨脹係數，且該熱膨脹特性與可作為一基材使用之硬化鋼材料，可作為一消耗性外殼使用之低碳鋼材料，或可作為一硬焊材料使用之銅鎳硬焊合金之熱膨脹特性明顯不同。當這些物品變大時， 例如長度與寬度為1公尺時，不同元件之熱膨脹速度變得更為重要。
陶瓷及石墨模具具有與通常作為一用於耐磨部件之基材使用之多種鋼合金的熱膨脹係數速度非常不同之熱膨脹係數速度。這會導致例如完成部份之扭曲，表面硬化厚度之意外變化，或甚至在該熱程序時該模具總成之各種部件之分離，讓該熔融滲透材料漏出至該爐中。本發明之低碳鋼材料更可能具有更類似於通常作為這種基材使用之多種鋼合金之熱膨脹係數速度的熱膨脹速度。因此，一鋼合金基材，一低碳鋼薄金屬外殼，具有給予大約50%鑄造碳化鎢之一粒徑分布的多數硬顆粒，及作為一滲透材料之銅提供優於需要使用陶瓷及石墨模具之習知鋼基材之表面硬化的一明顯優點。
下表提供用於選擇硬材料，用於低碳鋼(一典型外殼材料)，及銅(一典型硬焊材料)之熱膨脹係數的數個例子。應了解的是這表係為了說明提供例子且可使用其他材料作為該硬材料，該外殼，該硬焊材料等。
一鋼基材，一薄金屬外殼，及具有一特定尺寸分布之一適當選擇之硬顆粒混合物，及一滲透材料之組合產生相當多優點。特別是當與習知石墨或陶瓷模具比較時，這組合提供一可配合熱及變態應變，及得到之尺寸變化之較大能力。本發明之產品及方法產生較小之翹曲風險，較少之在該所得之表面硬化中之不必要厚度變化的風險，及較少之在一滲透循環時一破損模具於一爐內漏出熔融金屬硬焊材料之風險。
此外，例如鋼之材料進行伴隨尺寸變化之相變化。例如，當處理碳與低合金鋼時，該鋼隨著溫度增加而膨脹。但是，在大約1333度F，該鋼開始變態成一不同結晶結構。這變態導致尺寸減少直到該變態完成為止且接著隨著溫度增加該材料再膨脹(以一不同速度)。在冷卻時，再次發生變態，且伴隨尺寸之膨脹-收縮-膨脹，直到該滲透循環完成。利用使用一薄金屬外殼作為一模具之所揭露方法比當使用一石墨模具或陶瓷模具時更容易配合所有這些膨脹及收縮。利用本發明之方法，欲表面硬化之基材及收容該表面硬化材料之組件的模具係均由鋼構成，因此該基材及該外殼均將經歷類似之變態，膨脹及收縮。雖然關於熱膨脹係數及變態溫度可有某些變化，但是一薄金屬模具及一金屬基材之這些變化係比一石墨模具或陶瓷模具及一金屬基材之這些變化小很多。因此非常難以在沒有該表面硬化塗層 破裂及/或剝落之相當大風險的情形下，與一金屬基材一起使用一石墨模具或陶瓷模具來製造例如第45h圖所示例子之一大、平面轉筒篩。
此外，如果該微粒材料意圖達成一耐磨功能，則會需要考慮粒徑分布以提供一適當耐磨性。通常，對這些情形而言，該尺寸分布必須使得該顆粒之間的間隔小於在應用中遭遇之磨粒之尺寸。這防止該等硬顆粒逐漸損壞及喪失。在一實施例中，-50至+70網目之一粒徑(如上所述)可對於例如如果在應用中之磨粒未適當地小於70網目的大部份應用是足夠的。對於更細之磨粒而言，該粒徑分布應在尺寸上作成大致等於或小於該研磨尺寸。
所揭露之實施例亦可被用以更新或整修一磨損、先前使用過之表面硬化式耐磨部件。例如，在一實施例，一如上所述之外殼係與呈一表面硬化式耐磨部件形態之一基材連接，且該硬材料(例如多數硬顆粒)被加入該外殼而緊靠該基材。該硬材料可接著如上所述地藉硬焊與該基材接合。應了解的是該硬焊材料可與該先存在(磨損)之表面硬化材料，該下方原始基材，或兩者接合。在一實施例中，該硬材料及/或該硬焊材料可以與在該原始表面硬化材料中使用者相同。
數個所揭露實施例顯示用以形成一耐磨部件之一鋼基材，且硬材料覆蓋該耐磨部件之全部或實質全部外操作表面(例如該咬入地面表面)。這可容許使用較軟鋼，因為表面硬化材料保護該鋼之全體。這些實施例提供優點，特別是 如果較軟鋼具有較佳之耐破裂性，例如較軟鋼具有一比其他較硬度高之韌性時。較軟基材材料亦可具有較佳焊接性。此外，較軟基材材料通常更容易製成一欲表面硬化之初始基材，且因此製造這些由較軟鋼構成之初始基材比製造由較硬鋼構成之類似形狀初始基材更便宜。
應了解的是在任一所揭露之實施例中之外殼不一定需要緊密地符合該基材之精確形狀。例如，該外殼可形成為可在例如尖端之角隅或角邊緣之高磨損位置提供較大之厚度。類似地，在該工具之基材上之特定位置，可藉所得之表面硬化層產生“肋”或“葉片”。這些肋或葉片可有助於控制其中該組件可操作之研磨材料之流動，或導引受到所得複合耐磨工具撞擊之土料。
亦應了解的是除非另外明白地指出，否則對於在此之一實施例說明之任一特徵，結構，技術等可配合在此所述之其他實施例使用或利用。
吾人相信在此提出之揭露包含具有獨立實用性之多數發明。雖然這些發明之各發明已以其較佳形態揭露，但是因為可多種變化，所以如在此揭露及顯示之其特定實施例不應被視為有限制之意味。各例子界定一在前述揭露中揭露之實施例，但是任一例子不一定包含可最後請求之所有特徵及組合。當該說明述及“一”或“一第一”元件或其等效物，這說明包括一或多個這些元件，不需要亦不排除兩個或兩個以上這些元件。此外，用於標記元件之一般指標，例如第一、第二或第三被用來區別該等元件，且除非另外 特別聲明，不表示一需要或限制這些元件之數目，並且不表示這些元件之一特止位置或順序。
10‧‧‧表面硬化式耐磨部件
11‧‧‧基部或安裝結構
12‧‧‧結構組件；基材
14‧‧‧外殼
16‧‧‧外殼本體
17‧‧‧開口
18‧‧‧容器
20‧‧‧共形帶
22‧‧‧外殼厚度
24‧‧‧複合表面硬化材料
50‧‧‧模穴
52‧‧‧粒狀碳化物
54‧‧‧硬焊合金粉末
110‧‧‧耐磨部件
112‧‧‧基材
114‧‧‧外殼
124‧‧‧表面硬化材料
210‧‧‧耐磨部件
212‧‧‧基材
214‧‧‧外殼
217‧‧‧開口
218‧‧‧容器
218a‧‧‧口部
218b‧‧‧頸部
218H‧‧‧高度
310‧‧‧尖端；耐磨部件
312‧‧‧基材
313‧‧‧工作部份
314‧‧‧外殼
316‧‧‧兩件式外殼本體
317‧‧‧開口
318‧‧‧容器
320‧‧‧共形帶
324‧‧‧表面硬化材料；複合物
326‧‧‧前半構件
328‧‧‧後半構件
330‧‧‧前凸緣
332‧‧‧後凸緣
334‧‧‧主體
335A‧‧‧第一表面
335B‧‧‧第二表面
336‧‧‧台階
338‧‧‧谷部
340‧‧‧突緣
342‧‧‧斜面
344‧‧‧角緣
345‧‧‧前端
346‧‧‧圓面
350‧‧‧模穴
352‧‧‧硬顆粒
354‧‧‧滲透硬焊材料
412‧‧‧基材
414‧‧‧外殼
458‧‧‧孔
460‧‧‧插入物
462‧‧‧間隔件
464‧‧‧開口箍
466‧‧‧腿部
510‧‧‧表面硬化尖端
512‧‧‧基材；尖端
514‧‧‧外殼
524‧‧‧表面硬化材料
524a‧‧‧過渡段
554‧‧‧硬焊材料
568‧‧‧夾具
610‧‧‧表面硬化式耐磨部件
612‧‧‧基材
614‧‧‧外殼
624‧‧‧硬焊材料
650‧‧‧模穴
658‧‧‧孔
660‧‧‧插入物
672,674,676‧‧‧厚度
710‧‧‧耐磨部件
712‧‧‧基材
714‧‧‧外殼
718‧‧‧容器
750‧‧‧模穴
752‧‧‧硬顆粒
754‧‧‧滲透材料粉末
780‧‧‧孔
782‧‧‧銷
810‧‧‧表面硬化式耐磨部件
812‧‧‧基材
814‧‧‧外殼
824‧‧‧複合物
850‧‧‧模穴
852‧‧‧硬微粒材料
854‧‧‧滲透材料
884‧‧‧通氣管
910‧‧‧耐磨複合產品
910‧‧‧研磨球
960‧‧‧虛線
1010‧‧‧耐磨部件
1012‧‧‧基材
1014‧‧‧外殼
1018‧‧‧容器
1018a‧‧‧上緣
1018b‧‧‧上蓋
1050‧‧‧模穴
1052‧‧‧硬顆粒；硬顆粒層
1054‧‧‧滲透材料粉末
第1-4圖是具有一附接外殼之耐磨部件之一實施例的立體圖。
第5圖是如第1-4圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的俯視圖。
第6圖是如第1-5圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的仰視圖。
第7圖是如第1-6圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的左側視圖。
第8圖是如第1-7圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的右側視圖。
第9圖是如第1-8圖所示之具有一附接外殼之一耐磨部件之實施例的前視圖，且表面硬化材料可在該外殼內看到，且保護一基材。
第10圖是一類似於第9圖之實施例觀看之一耐磨部件之另一實施例之前視圖，且該耐磨部件係呈具有一附接外殼之一完成表面硬化式耐磨部件形態。在第9圖中看見之外殼之某些部份已移除。
第11-17圖是分別對應於第1-7圖之視圖，但顯示第10圖之完成表面硬化式耐磨部件。
第18圖是具有一附加外殼之耐磨部件之另一實施例之立體圖，包括形成為一漏斗之一容器。
第19圖顯示另一實施例之兩件式外殼之立體圖，且該外殼係以一垂直方位顯示。
第20圖是依據19圖之一外殼之實施例的俯視圖，但包括具有一附接兩件式外殼之一耐磨部件，且該耐磨部件及該外殼係以一垂直方位顯示。
第21圖是具有一附加兩件式外殼之一耐磨部件之第20圖所示實施例的左側視圖。
第21a圖是第20與21圖之耐磨部件之左側橫截面圖，顯示具有另一組態之一附加兩件式外殼。
第22圖是大致沿第20圖中之線22-22截取之第20與21圖之實施例之橫截面圖。
第23圖是大致沿第20與21圖中之線23-23截取之第20與21圖之實施例之橫截面圖。
第24圖是大致沿類似於用以界定第22圖之橫截面圖之平面的一平面截取之第18圖之實施例之橫截面圖，但是具有一基材及外殼係以一水平方位顯示。
第25a-j圖顯示大致依據第19-23圖之實施例之作為製造一耐磨部件之一部份的多數視圖。
第26與27圖顯示一下方基材之兩不同實施例之立體圖，且該下方基材可被用於製造一表面硬化式耐磨部件。在第26與27圖中，該基材，更詳而言之，一尖端係垂直地定向。
第28圖是類似於第20至25c圖觀看之一基材及一附接外殼之前視圖，且示意地顯示各包括一硬化插入物及兩間 隔件之兩孔。
第29圖是供第28圖所示之基材使用之兩硬化插入物之照片。
第30圖是第29圖所示之一間隔件之平面圖。
第31圖是第27圖所示之一基材之實施例之兩例子的照片，所示之各例子具有一焊接定位且準備好收納一適當量之硬顆粒及一滲透硬焊粉末之外殼。
第32圖是第28圖所示之一基材及外殼之實施例之兩例子的照片，所示之各例子具有以滲透硬焊粉末填充之外殼。
第33圖是載入一爐中之來自第32圖之兩例子的照片。
第34圖是在該外殼已在開始挖掘時已磨損後，來自第32與33圖之例子中之一例子的照片。
第35圖是類似於第28圖觀看之一基材及一附接外殼之前視圖，且示意地顯示三個孔，並且一中央孔包括一硬化插入物。
第36圖是大致沿第35圖中之線36-36截取之第35圖之實施例之橫截面圖。
第37圖是第36圖之實施例之橫截面圖，且多數粒狀碳化物顆粒填充一在該基材與該外殼之間界定之模穴。
第38圖是第37圖之實施例之橫截面圖，且硬焊材料填充一在該等碳化物顆粒上方之由該外殼形成之容器。
第39圖顯示在一滲透硬焊循環後，第35-38圖之實施例之橫截面圖，且表面硬化材料環繞且保護該基材。
第40圖是一粒狀碳化物在右方，且硬焊合金粉末在左 方之照片。
第41圖顯示一樣本爐循環之圖，且溫度為垂直軸，並且時間為水平軸。
第42圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖42a-42k顯示作為滲透表面硬化一雙輥壓碎機尖端之一部份的經選擇加工步驟。
第43圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-f的多數視圖。該等不同圖43a-43f顯示作為使用具有一排氣管之一外殼之滲透表面硬化一雙輥壓碎機尖端之一部份的經選擇加工步驟。
第44圖顯示一表面硬化式耐磨部件之另一實施例之立體圖，且具有一特別複雜表面形狀之一球形結構。
第45圖顯示作為製造一耐磨部件之另一實施例之一部份之標示為a-k的多數視圖。該等不同圖45a-45k顯示作為滲透表面硬化一供選礦用之轉筒篩之一部份的經選擇加工步驟。

Claims (53)

  1. 一種用於泥土接合設備的耐磨部件，包含：一基材，其包括一用於附接至該泥土接合設備之基部，及一用於在該泥土接合設備的操作過程中接合泥土材料之工作部份，該工作部分包括一表面；一消耗性板金屬外殼，其藉由焊接或硬焊與該基材連接，該板金屬外殼的一部份係與該基材隔開以在該基材之表面與該外殼之間界定一模穴；及一複合材料，其實質上填充該模穴且在該基材之表面之至少一部份上形成一塗層，且該複合材料包含以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料，其中該複合材料與該基材之表面及該外殼接合。
  2. 如請求項1的耐磨部件，其中該外殼包括一環繞該外殼之全部周邊並與該基材面對面接觸的共形帶，且該外殼係藉至少沿該共形帶焊接或硬焊與該基材連接。
  3. 如請求項2的耐磨部件，其中該基材具有一與該共形帶面對面接觸之接合表面，且在該模穴內之該基材之至少一部份係相對該接合表面嵌入，使得該複合材料具有一與該接合表面大致齊平之外表面。
  4. 如請求項1的耐磨部件，其中該微粒材料包含碳化鎢，且該金屬硬焊材料包含一Ni-Cr-Si-B硬焊合金。
  5. 如請求項1的耐磨部件，其中該基材具有一在該表面中之孔及一在該孔中之插入桿，及其中該孔及該桿被該複合材料覆蓋。
  6. 如請求項1的耐磨部件，其中該板金屬實質上包圍該基材。
  7. 如請求項1的耐磨部件，其中該基材包括其上收納該複合材料之一第一表面，及相鄰該第一表面並固定至該板金屬之一第二表面，且其中該第一表面相對於該第二表面凹陷使得該複合材料與該第二表面大致齊平。
  8. 如請求項1的耐磨部件，其中該基部包括一用於將該基材安裝於該泥土接合設備上之模穴。
  9. 如請求項8的耐磨部件，其中該工作部份包括一用來便於挖掘的窄鑽頭，且該板金屬及該複合材料上覆及覆蓋該鑽頭的至少一部份。
  10. 如請求項1的耐磨部件，其中該工作部份包括面向不同方向的複數表面，該等表面之各者被該複合材料至少部份覆蓋。
  11. 如請求項1的耐磨部件，其中該複合材料在該工作部份之該表面上為一連續且不間斷的塗層。
  12. 如請求項1的耐磨部件，其中該工作部份包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合材料及該外殼上覆及覆蓋該前端。
  13. 一種用於泥土接合設備的表面硬化式耐磨部件，包含：一工具，其包括一用於附接至該泥土接合設備之安裝結構、一用於在該泥土接合設備的操作過程中與泥土材料交互作用之工作部份、一在該工作部份上之塗覆表 面、及一設置成接近該塗覆表面之接合表面；一複合表面硬化材料，其在該塗覆表面上形成一塗層，且該複合表面硬化材料包含以一金屬硬焊材料滲透之硬微粒材料，其中該金屬硬焊材料係與該塗覆表面接合以連接該複合表面硬化材料及該工具；及一板金屬外殼，其接觸、接合並環繞該複合表面硬化材料，該板金屬外殼具有一與該工具之該接合表面接觸之共形帶，其中該板金屬外殼係藉至少在該共形帶與該接合表面之間焊接或硬焊與該工具連接。
  14. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該微粒材料包含碳化鎢，且該金屬硬焊材料包含一Ni-Cr-Si-B硬焊合金。
  15. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該工具具有一在該表面中之孔及一在該孔中之插入桿，及其中該孔及該桿被該複合表面硬化材料覆蓋。
  16. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該塗覆表面係相對於該接合表面凹陷使得該複合表面硬化材料與該接合表面大致齊平。
  17. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該安裝結構包括一用於將該工具安裝於該泥土接合設備上之模穴。
  18. 如請求項17的表面硬化式耐磨部件，其中該塗覆表面包括一用來便於挖掘的窄鑽頭，且該板金屬及該複合表面硬化材料上覆及覆蓋該鑽頭的至少一部份。
  19. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該塗覆表面包 括面向不同方向的複數壁，該等壁之各者被該複合表面硬化材料至少部份覆蓋。
  20. 如請求項19的表面硬化式耐磨部件，其中該複合表面硬化材料在該等複數壁上為一連續且不間斷的塗層。
  21. 如請求項13的表面硬化式耐磨部件，其中該工具包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合表面硬化材料及該板金屬外殼上覆及覆蓋該前端。
  22. 一種用於地面接合機械的地面接合耐磨部件，包含：一基材，其具有一用於附接至該地面接合機械之安裝結構、及一用於在該地面接合機械的操作過程中與泥土材料交互作用之工作部份，該工作部份具有一表面；一耐磨複合材料，其包括一藉一金屬硬焊材料滲透之硬微粒材料，該金屬硬焊材料與該基材之表面接合且在該表面上形成一塗層；及一板金屬外殼，其藉由焊接或硬焊與該基材連接，以與該基材形成一模具及在該表面與該外殼之間界定一模穴，該基材及該外殼係配合地組配以在該硬微粒材料的滲透期間容納該硬微粒材料及該硬焊材料，其中該複合材料與該外殼接合。
  23. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該外殼延伸環繞該基材之全部周邊。
  24. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該基材具有一在該表面中之孔、及一被收納在該孔中之插入桿。
  25. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該基材包括其上收納該複合材料之一第一表面，及相鄰該第一表面並固定至該板金屬之一第二表面，且該第一表面相對於該第二表面凹陷使得該複合材料與該第二表面大致齊平。
  26. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該安裝結構包括一用於將該基材安裝於該地面接合機械上之模穴。
  27. 如請求項26的地面接合耐磨部件，其中該工作部份包括一用來便於挖掘的窄鑽頭，且該板金屬及該複合材料上覆及覆蓋該鑽頭的至少一部份。
  28. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該基材包括面向不同方向的複數表面，該等表面之各者被該複合材料至少部份覆蓋。
  29. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該複合材料在該基材之該表面上為一連續且不間斷的塗層。
  30. 如請求項22的地面接合耐磨部件，其中該基材之該工作部份包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合材料及該外殼上覆及覆蓋該前端。
  31. 一種用於泥土接合設備的耐磨部件，包含：一基材，其包括一用於附接至該泥土接合設備之安裝結構、一在該泥土接合設備之操作過程中接合地面之操作部份、一第一表面及一接近該第一表面之第二表面，該操作部份包括至少該第一表面，且該第一表面相對於該第二表面凹陷； 一金屬外殼，其藉由焊接或硬焊至該第二表面與該基材連接，以在該基材之該第一表面與該外殼之間界定一模穴；及一複合材料，其實質上填充該模穴且在該基材之該第一表面上形成一塗層，該複合材料包含以一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料，該金屬硬焊材料與該第一表面及該外殼接合，該複合材料包括一與該第二表面大致齊平之外表面。
  32. 如請求項31的耐磨部件，其中該外殼包括一環繞該外殼之全部周邊並與該基材之該第二表面面對面接觸的共形帶，且該外殼係藉至少沿該共形帶焊接或硬焊與該基材連接。
  33. 如請求項31的耐磨部件，其中該外殼具有一符合該第二表面之至少一部份的共形帶。
  34. 如請求項31的耐磨部件，其中該基材之該第一表面包括面向不同方向的複數壁，該等壁之各者被該複合表面硬化材料至少部份覆蓋。
  35. 如請求項31的耐磨部件，其中該複合材料在該第一表面上為一連續且不間斷的塗層。
  36. 如請求項31的耐磨部件，其中該外殼係由板金屬形成。
  37. 如請求項31的耐磨部件，其中該外殼實質上包圍該基材。
  38. 如請求項31的耐磨部件，其中該安裝結構包括一用於將該耐磨部件安裝於該泥土接合設備上之模穴。
  39. 如請求項38的耐磨部件，其中該操作部份包括一用來便於挖掘的窄鑽頭。
  40. 如請求項31的耐磨部件，其中該基材包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合材料及該外殼上覆及覆蓋該前端。
  41. 一種用於泥土接合設備的耐磨部件，包含：一基材，其具有一用以附接至該泥土接合設備之基部、及一用以接合泥土材料之工作部份；一外殼，其包括一藉由焊接或硬焊固定至該基材之固定部份、及一與該基材隔開之容納部份，其中該外殼與該基材界定一模穴；及一複合材料，其包括一藉由一金屬硬焊材料滲透之一硬微粒材料，該金屬硬焊材料容納於該外殼之該容納部份內，該複合材料覆蓋該基材之該工作部份的至少一部份。
  42. 如請求項41的耐磨部件，其中該基材之該工作部份包括面向不同方向的複數表面，該等表面之各者被該複合材料至少部份覆蓋。
  43. 如請求項42的耐磨部件，其中該複合材料在該工作部份上為一連續且不間斷的塗層。
  44. 如請求項41的耐磨部件，其中該複合材料在該工作部份上為一連續且不間斷的塗層。
  45. 如請求項41的耐磨部件，其中該外殼係由板金屬形成。
  46. 如請求項45的耐磨部件，其中該外殼實質上包圍該基材。
  47. 如請求項46的耐磨部件，其中該基材包括其上收納該複合材料之一第一表面，及相鄰該第一表面並固定至該外殼之一第二表面，且其中該第一表面相對於該第二表面凹陷使得該複合材料與該第二表面大致齊平。
  48. 如請求項41的耐磨部件，其中該外殼實質上包圍該基材。
  49. 如請求項41的耐磨部件，其中該基材包括其上收納該複合材料之一第一表面，及相鄰該第一表面並固定至該外殼之一第二表面，且其中該第一表面相對於該第二表面凹陷使得該複合材料與該第二表面大致齊平。
  50. 如請求項41的耐磨部件，其中該基材之該基部包括一用於將該基材安裝於該泥土接合設備上之模穴。
  51. 如請求項50的耐磨部件，其中該工作部份包括一用來便於挖掘的窄鑽頭。
  52. 如請求項51的耐磨部件，其中該基材之該工作部份包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合材料及該外殼上覆及覆蓋該前端。
  53. 如請求項41的耐磨部件，其中該基材之該工作部份包括一前端，該前端面向該耐磨部件在該泥土接合設備之操作過程中相對於泥土材料之移動方向，且該複合材料及該外殼上覆及覆蓋該前端。
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