阅读说明：本技术 一种耐磨结构的制备方法 (Preparation method of wear-resistant structure ) 是由 黄智泉 魏建军 潘健 杨威 张海燕 魏炜 高站起 李恒 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐磨结构的制备方法,包括以下步骤：1)将硬质合金耐磨棒放入模具中,浇注熔融态的铸钢液,冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯,得到复合耐磨柱钉毛坯；2)将铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套,同时得到复合耐磨柱钉,将复合耐磨柱钉放入冷却炉中一段时间；3)在母体上均匀开设安装孔；4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉立即插入母体的安装孔中,恢复常温后复合耐磨柱钉与安装孔之间实现过盈配合；5)在复合耐磨柱钉之间进行堆焊形成堆焊层,使复合耐磨柱钉、母体、堆焊层三者之间实现冶金结合。本发明的制备方法,避免了安装孔的胀裂,对母体无损伤,复合耐磨柱钉与母体结合牢固,延长了耐磨结构的使用寿命。(The invention discloses a preparation method of a wear-resistant structure, which comprises the following steps: 1) placing the hard alloy wear-resistant rod into a mold, pouring molten casting steel, and cooling to form a cylindrical cast steel sleeve blank to obtain a composite wear-resistant stud blank; 2) machining the outer surface of the blank of the cast steel sleeve to the required precision to obtain a cast steel sleeve and a composite wear-resistant stud, and putting the composite wear-resistant stud into a cooling furnace for a period of time; 3) mounting holes are uniformly formed in the matrix; 4) the composite wear-resistant stud taken out of the self-cooling furnace is immediately inserted into the mounting hole of the matrix, and after the normal temperature is recovered, the composite wear-resistant stud and the mounting hole are in interference fit; 5) and surfacing is carried out among the composite wear-resistant studs to form a surfacing layer, so that metallurgical bonding is realized among the composite wear-resistant studs, the matrix and the surfacing layer. The preparation method of the invention avoids the spalling of the mounting hole, has no damage to the matrix, and the composite wear-resistant stud is firmly combined with the matrix, thereby prolonging the service life of the wear-resistant structure.)

一种耐磨结构的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨结构，尤其涉及一种耐磨结构的制备方法。

背景技术

在矿山、煤炭、冶金、化工工业等领域应用的加工设备中经常需要安装耐磨结构，如挤压辊的辊套在运行中辊套直接接触物料，负荷极大，不可避免地会出现磨损剥落失效现象。同样的在破碎机、耐磨衬板或耐磨筛板等结构上均需要安装耐磨结构来提高设备的使用寿命。耐磨结构可以减少在加工过程中对设备的磨损，减少故障率，延长设备的使用时间。现有的耐磨结构存在诸多问题，如硬度不够高，耐磨性提高不够显著，某处损坏后需整体停机，或在线维修或送制造厂家维修，周期长，效率低；现有的耐磨结构多采用在母体上安装耐磨柱钉的形式以增加使用寿命，耐磨柱钉与母体间一般采用过盈配合或胶黏剂粘结的方式，但是上述结合方式存在以下问题：如采用过盈配合安装耐磨件时，设备上的安装孔容易在瞬时力的作用下胀裂，对设备造成损害。采用粘结的方式时，由于设备在工作过程中会伴随着温度的升高，影响胶粘剂的粘合效果，导致耐磨柱钉的脱落，造成极大的安全隐患，增加了设备维修的周期和费用。如何解决上述问题，是本技术领域研究人员的当务之急。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨结构的制备方法，制作过程方便易操作，耐磨性能好，安装方便。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种耐磨结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硬质合金耐磨棒放入模具中，浇注熔融态的铸钢液，冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯，得到复合耐磨柱钉毛坯，将所述的铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套，同时得到复合耐磨柱钉；

(2)将复合耐磨柱钉放入冷却炉中一段时间；

(3)在母体上均匀开设安装孔；

(4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉立即插入母体的安装孔中，待恢复常温后复合耐磨柱钉与安装孔之间实现过盈配合；

(5)在复合耐磨柱钉之间进行堆焊形成堆焊层，即完成。

进一步地，所述安装孔的深度为30mm-60mm，所述复合耐磨柱钉高出母体表面的高度为0-8mm，所述铸钢套的直径为20mm-60mm，所述硬质合金耐磨棒高出铸钢套的高度为0-8mm。

进一步地，所述硬质合金耐磨棒的直径或外接圆直径为5mm-20mm，在铸钢套内固定的长度为15mm-40mm。

进一步地，所述硬质合金耐磨棒的横截面为圆形、椭圆形、三角形、多边形中的一种。

进一步地，所述硬质合金耐磨棒的材质中硬质相或陶瓷相为碳化钨、碳化钛、碳化钼、碳化铌、氧化锆、三氧化二铝中的一种或多种。

进一步地，所述堆焊层的厚度高出复合耐磨柱钉的高度为0-15mm。

进一步地，所述硬质合金耐磨棒下部设有凸出的环形卡圈。

进一步地，所述环形卡圈的外形与硬质合金耐磨棒的截面相同或不同。

进一步地，上述步骤中复合耐磨柱钉在冷却炉中的冷却时间为10-180min。

进一步地，所述母体为辊体基体、耐磨衬板基体、圆锥破基体、中部槽基体、溜槽基体、板锤基体中的一种。

本发明制作原理如下：铸钢套以铸钢为材质，其中铸钢的平均线性膨胀系数α计算公式如下：

α＝(d₂-d₁)/[d₁×(t₂-t₁)]，

d₂表示复合耐磨柱钉的铸钢套经冷却后的直径；

d₁表示复合耐磨柱钉的铸钢套在冷却前的初始直径；

t₂表示复合耐磨柱钉的铸钢套在冷却后的温度，此时铸钢套冷却后的温度范围为-200～-60℃；

t₁表示复合耐磨柱钉的铸钢套在冷却前的温度；

铸钢的平均线性膨胀系数α范围为(8-12)×10^-6/℃，可以取最小值8×10^-6/℃。

铸钢套在冷却后和在安装孔内恢复室温后，直径的变化量△d通过以下公式计算得到：

△d＝α×d×(T₀-T₁)

其中d表示常温下铸钢套的直径；

T₀代表常温温度，20℃；

T₁为表示复合耐磨柱钉的铸钢套在冷却后的温度，此时铸钢套冷却后的温度范围为-200～-60℃。

经过上述过程计算出铸钢套的直径变化量，△d范围为(6.4-17.6)×10^-4d，根据恢复常温后铸钢套的直径设计安装孔的直径，保证铸钢套与安装孔的过盈配合。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种耐磨结构的制备方法，制备过程中，复合耐磨柱钉先在冷却炉中进行冷却，此时复合耐磨柱钉的铸钢套的直径缩小，然后将取出的复合耐磨柱钉安装于母体表面的安装孔内，随着温度的升高，复合耐磨柱钉的铸钢套的直径变大，恢复至室温后与母体上安装孔实现过盈配合，避免了机械力安装复合耐磨柱钉时安装孔易胀裂的现象，对母体无损伤，复合耐磨柱钉、母体、堆焊层三者之间可以实现冶金结合，结合牢固，不会脱落，有效延长设备的使用寿命，远远高于采用机械力安装实现过盈配合和采用胶黏剂粘合的使用周期，并且制作过程简便易于操作，有助于实现批量化的生产。使用过程中随着堆焊层的磨损，硬质合金耐磨棒露出，实现耐磨性的提高，有效保护母体，延长了结构件的使用时间。

附图说明

图1为本发明实施例1中挤压辊辊套安装耐磨结构的主视图；

图2为本发明实施例1中挤压辊辊套的辊体开有安状孔的局部剖视图；

图3为本发明实施例1中的复合耐磨柱钉剖视图；

图4为本发明实施例1中的复合耐磨柱钉俯视图；

图5为本发明实施例1中的硬质合金耐磨棒主视图；

图6为本发明实施例1中的硬质合金耐磨棒俯视图。

图中：1、母体；1-1、安装孔；2、复合耐磨柱钉；2-1、铸钢套；2-2、硬质合金耐磨棒；3、堆焊层。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

一种耐磨结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)如图5至6所示：取外接圆直径为10mm，横截面为六边形，硬质相为80％碳化钨的硬质合金耐磨棒2-2放入模具中，浇注熔融态的铸钢液，冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯，将铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套2-1，同时得到复合耐磨柱钉2，如图3和4所示，硬质合金耐磨棒2-2下部设有凸出的环形卡圈，铸钢套2-1的直径为长度为62mm，硬质合金耐磨棒2-2高出铸钢套2-1的高度为6mm，硬质合金耐磨棒2-2在铸钢套2-1内的长度为40mm；

(2)将复合耐磨柱钉2放入冷却炉中180min，冷却后温度为-200℃；

(3)母体1为挤压辊辊套的辊体基体，辊体基体上均匀开设安装孔1-1，如图2所示，安装孔1-1的深度为60mm，安装孔1-1的直径为

(4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉2立即插入安装孔中1-1，待恢复常温后实现复合耐磨柱钉2和安装孔1-1的过盈配合，其中复合耐磨柱钉2超出辊体表面的高度为8mm；

(5)在复合耐磨柱钉2之间进行堆焊形成堆焊层3，堆焊层3的厚度和复合耐磨柱钉2齐平，如图1所示，即完成。

采用常规硬质合金耐磨柱钉和辊体胶粘连接的挤压辊的设计使用周期约为15000h，但在使用2000h后就出现耐磨柱钉脱落的现象，采用本发明实施例1的方法制备的耐磨结构安装在挤压辊上后，挤压辊的使用周期约为20000h，可见采用实施例1的制备方法得到的耐磨结构，有效延长挤压辊的使用周期。

实施例2

一种耐磨结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)取直径为5mm，横截面为圆形，硬质相为78％碳化钛硬质合金耐磨棒2-2放入模具中，浇注熔融态的铸钢液，冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯，将铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套2-1，同时得到复合耐磨柱钉2，硬质合金耐磨棒2-2下部设有凸出的环形卡圈，环形卡圈外形为圆形，铸钢套2-1的直径为长度为50mm，硬质合金耐磨棒2-2超出铸钢套2-1的高度为3mm，硬质合金耐磨棒2-2在铸钢套2-1内的深度为25mm；

(2)将复合耐磨柱钉2放入冷却炉中10min，冷却后温度为-60℃；

(3)母体1为挤压辊辊套的辊体基体，在辊体基体上均匀开设安装孔1-1，安装孔1-1的深度为50mm，安装孔1-1的直径为

(4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉2立即插入安装孔中1-1，待恢复常温后实现复合耐磨柱钉2与安装孔1-1的过盈配合，其中复合耐磨柱钉2超出辊体基体表面的高度为3mm；

(5)在复合耐磨柱钉2之间进行堆焊形成堆焊层3，堆焊层3的厚度高出复合耐磨柱钉2的高度为5mm，即完成。

实施例3

一种耐磨结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)取外接圆直径为10mm，横截面为矩形的硬质合金耐磨棒2-2放入模具中，其中硬质合金耐磨棒2-2的材质中硬质相及陶瓷相由碳化铌和氧化锆组成，两者的质量百分比均为38％，浇注熔融态的铸钢液，冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯，将铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套2-1，同时得到复合耐磨柱钉2，硬质合金耐磨棒2-2下部设有凸出的环形卡圈，环形卡圈外形为矩形，铸钢套2-1的直径为长度为40mm，硬质合金耐磨棒2-2和铸钢套2-1最上端高度齐平，硬质合金耐磨棒2-2在铸钢套2-1内的深度为30mm；

(2)将复合耐磨柱钉2放入冷却炉中100min，冷却后温度为-180℃；

(3)母体1为耐磨衬板基体，在耐磨衬板基体上均匀开设安装孔1-1，安装孔的深度为35mm，安装孔1-1的直径为

(4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉2立即插入安装孔中1-1，待恢复常温后实现复合耐磨柱钉2与安装孔1-1的过盈配合，其中复合耐磨柱钉2高出耐磨衬板基体表面5mm；

(5)在复合耐磨柱钉2之间进行堆焊形成堆焊层3，堆焊层3的厚度高出复合耐磨柱钉2的高度为10mm，即完成。

实施例4

一种耐磨结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)取外接圆直径为15mm，横截面为正六边形的硬质合金耐磨棒2-2放入模具中，其中硬质合金耐磨棒2-2的材质中硬质相由碳化钨、碳化钛、碳化钼组成，质量百分比分别为25％、20％、28％，浇注熔融态的铸钢液，冷却后形成圆柱状的铸钢套毛坯，将铸钢套毛坯外表面机加工到所要求的精度后得到铸钢套2-1，同时得到复合耐磨柱钉2，硬质合金耐磨棒2-2下部设有凸出的环形卡圈，环形卡圈外形为正六边形，铸钢套2-1的直径为长度为55mm，硬质合金耐磨棒2-2高出铸钢套2-1的高度为3mm，硬质合金耐磨棒2-2在铸钢套2-1内的深度为30mm；

(2)将耐磨柱钉柱钉2放入冷却炉中120min，冷却后温度为-180℃；

(3)母体1为耐磨筛板基体，在耐磨筛板基体上均匀开设安装孔1-1，安装孔的深度为50mm，安装孔1-1的直径为

(4)将自冷却炉中取出的复合耐磨柱钉2立即插入安装孔中1-1，待恢复常温后实现耐磨柱钉2与安装孔1-1的过盈配合，其中复合耐磨柱钉2高出耐磨筛板基体表面8mm；

(5)在复合耐磨柱钉2之间进行堆焊形成堆焊层3，堆焊层3的厚度高出复合耐磨柱钉2的高度为15mm，即完成。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。