一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法。制備裝置包括：澆口杯、板錘模腔、左半模、右半模、直澆道腔、陶瓷顆粒腔、壓頭、鎖模座、模底板和下頂塊；制備方法，包括如下步驟：S1：將板錘模腔和陶瓷顆粒腔預(yù)熱至150～250℃，將陶瓷顆粒預(yù)熱至800～1200℃；S2：將預(yù)熱后的陶瓷顆粒加入陶瓷顆粒腔內(nèi)至設(shè)定量；S3安放澆口杯；S4隨流混合；S5液鍛復(fù)合：在停止?jié)沧邋N金屬液后5～15秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭對(duì)陶瓷顆粒?金屬混合物直接加壓，直至全部凝固；S6取件和熱處理：打開(kāi)左右半模，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400℃以下，重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到所述的復(fù)合材料板錘。
【專利說(shuō)明】
一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法，具體涉及一種反擊式破碎機(jī)的主要易損件之一的板錘的制備裝置及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料板錘制備的過(guò)程中使用的顆粒為毫米級(jí)尺度顆粒，現(xiàn)有制備技術(shù)針對(duì)這種顆粒復(fù)合的方法主要包括:攪拌鑄造法、鑄滲法、消失模法和預(yù)制體法。以上方法均可以實(shí)現(xiàn)陶瓷顆粒與金屬基體之間的復(fù)合，但都沒(méi)有徹底解決顆粒在金屬基體中分布不均勻以及陶瓷顆粒與金屬基體的界面結(jié)合差、使用過(guò)程中顆粒剝落的問(wèn)題。
[0003]李來(lái)龍發(fā)明的一種高鉻鑄鐵板錘結(jié)構(gòu)(申請(qǐng)?zhí)?201320352589.2)以及陳玉祥發(fā)明的一種超高錳鑲鑄板錘(申請(qǐng)?zhí)?201110430712.3)，都是在板錘本體上鑲鑄耐磨性好的陶瓷棒或硬質(zhì)合金棒。這種復(fù)合材料板錘屬于局部復(fù)合，利用現(xiàn)有的鑄造工藝在鑲嵌耐磨陶瓷時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高鉻鑄鐵與陶瓷的牢固結(jié)合。
[0004]謝志勇發(fā)明了一種反擊式破碎機(jī)板錘及其制造方法(申請(qǐng)?zhí)?201510600674.X)，板錘以合金鋼為材質(zhì)，在板錘用于打擊物料的磨損工作部位內(nèi)間隔排列有表面鍍鎳陶瓷棒，制作時(shí)，首先采用消失模鑄造工藝制作鑲有陶瓷棒的板錘鑄件，然后再對(duì)板錘鑄件進(jìn)行淬火、回火，獲得的板錘具有較高綜合耐磨性能，使用壽命為高鉻鑄鐵(Cr26MoNiCu)板錘的2?3倍。但這種鑲鑄陶瓷棒的復(fù)合板錘成本很高，且陶瓷棒很容易碎化脫落。
[0005]王娟、鄭開(kāi)宏發(fā)明了一種復(fù)合材料板錘的制備方法(申請(qǐng)?zhí)?201510081524.2 )，采用石英砂，并加入水玻璃作為粘結(jié)劑，通過(guò)二氧化碳硬化制成板錘鑄型;采用合箱立澆，鑄件凝固冷卻后經(jīng)處理，獲得兩個(gè)工作區(qū)域均為陶瓷顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵和安裝區(qū)域?yàn)榈吞嫉秃辖痄摰膹?fù)合材料板錘。這一制備方法中，高鉻鑄鐵液與低碳低合金鋼液的界面結(jié)合強(qiáng)度低，影響了復(fù)合材料板錘使用的安全性。
[0006]郭在在等人采用消失模鑄造工藝研制了WC陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合材料板錘鑄件，結(jié)合了鑄件澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、WC陶瓷顆粒涂層制備和粘結(jié)工藝、鑄造關(guān)鍵工藝控制、高鉻鑄鐵熔煉與澆注工藝和熱處理工藝，并在WC陶瓷顆粒涂層與高鉻鑄鐵液體復(fù)合澆注時(shí)，采用提高鐵水澆注溫度和砂箱內(nèi)的真空負(fù)壓度，能增強(qiáng)高鉻鑄鐵與WC陶瓷顆粒的鑄滲效果，其截面(厚度為6?8mm)無(wú)孔洞和夾渣(砂)缺陷，界面結(jié)合牢固。但由于顆粒涂層的預(yù)處理工藝比較復(fù)雜，使用壽命僅比原高鉻鑄鐵提高43%，性價(jià)比不高。而且這種方法只能實(shí)現(xiàn)表層復(fù)合，無(wú)法做到大厚度共建的整體復(fù)合，不能用于復(fù)合材料板錘的制造。
[0007]邢書(shū)明公開(kāi)了一種鋼基陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法(申請(qǐng)?zhí)?201110178356.0)，其本質(zhì)特征是首先將增強(qiáng)顆粒加入粘流態(tài)載體中，形成附帶增強(qiáng)顆粒預(yù)制體;然后采用消失模鑄造和加壓凝固，制得鋼基顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料抗磨件。這種方法只能用于薄壁復(fù)合材料抗磨件的制備，用于復(fù)合材料板錘制造時(shí)，陶瓷顆粒漂浮與集聚嚴(yán)重。
[0008]邢書(shū)明公開(kāi)的另一種復(fù)合材料抗磨件的制備方法(申請(qǐng)?zhí)?201410745937.1)，其特征在于:利用金屬液的黏性和外加機(jī)械壓力，使金屬液經(jīng)充型通道向工件腔流動(dòng)的過(guò)程中，擠入陶瓷腔上方充型通道內(nèi)的陶瓷顆粒間，將陶瓷顆粒分開(kāi)并包裹，形成陶瓷顆粒與金屬液的均勻混合物，在壓力的持續(xù)作用下，這種陶瓷顆粒與金屬液的均勻混合物進(jìn)入工件腔，并在隨后更高的壓力作用下快速冷卻凝固，形成陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料抗磨件。這一制備方法在用來(lái)制備復(fù)合材料板錘時(shí)，需要噸位很大的加壓設(shè)備；陶瓷顆粒與金屬液混合物在向模腔內(nèi)充填的過(guò)程中，很容易發(fā)生液相領(lǐng)先流動(dòng)，導(dǎo)致工件內(nèi)陶瓷顆粒分布不均勻。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料及復(fù)合材料板錘的制備方法都存在陶瓷顆粒在基體內(nèi)分布不均勻、陶瓷與基體結(jié)合不牢和使用中陶瓷易碎化脫落的問(wèn)題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法。通過(guò)在板錘主要磨損區(qū)域復(fù)合陶瓷顆粒來(lái)提高板錘耐磨性，從而提高其使用壽命，減少更換頻率。解決了現(xiàn)有復(fù)合材料板錘制備技術(shù)中陶瓷顆粒在基體內(nèi)分布不均勻、陶瓷與基體結(jié)合不牢和使用中陶瓷易碎化脫落的問(wèn)題。
[0011 ]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0012]一種復(fù)合材料板錘的制備裝置，包括:澆口杯1、板錘模腔3、左半模12、右半模4、直澆道腔5、陶瓷顆粒腔9、壓頭10、鎖模座13、模底板14和下頂塊15;
[0013]所述左半模12和右半模4相對(duì)放置，二者之間形成腔體;所述腔體的上部為直澆道腔5，下部為板錘模腔3;
[0014]所述板錘模腔3的上部為上工作區(qū)6，中部為安裝區(qū)8，下部為下工作區(qū)7;
[0015]所述澆口杯I的底部設(shè)有出流口，澆口杯I的右側(cè)下方設(shè)有擋流板2，擋流板2的下端伸入直澆道腔5內(nèi)，澆口杯I的出流口與板錘模腔3之間通過(guò)直澆道腔5連通；
[0016]所述陶瓷顆粒腔9為與水平面夾角為5?45°的矩形通道，陶瓷顆粒腔9的一端與直澆道腔5連通，另一端內(nèi)裝有可以在陶瓷顆粒腔9內(nèi)運(yùn)動(dòng)的推料板；
[0017]所述下頂塊15位于板錘模腔3的下方;所述鎖模座13用于固定左半模12和右半模4;所述模底板14位于鎖模座13的下方。
[0018]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述澆口杯I用耐火材料制成，其出流口為矩形，出流口的長(zhǎng)度為板錘工作面長(zhǎng)度的0.85?0.95倍，出流口的寬度為10-20mm。
[0019]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述擋流板2的長(zhǎng)度為50?100mm，與出流口的長(zhǎng)度等長(zhǎng)。
[0020]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述左半模12和右半模4由模具鋼制成。
[0021]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述板錘模腔3的形狀與板錘的形狀幾何相似，板錘模腔3的長(zhǎng)寬尺寸為板錘長(zhǎng)寬尺寸的1.008?1.018倍;所述安裝區(qū)8用來(lái)形成板錘的安裝結(jié)構(gòu)。
[0022]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述陶瓷顆粒腔9的寬度等于澆口杯I出流口的長(zhǎng)度，陶瓷顆粒腔9的高度為10?30mm。
[0023]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述壓頭10由模具鋼制成，其底面與復(fù)合材料板錘的工作面幾何相似，所述壓頭10與板錘模腔3的兩側(cè)壁之間的間隙均勻一致，所述壓頭10與板錘模腔3的兩側(cè)壁之間的單側(cè)運(yùn)動(dòng)間隙為0.25?1.0mm，可以沿板錘模腔3做垂直的上下運(yùn)動(dòng)，并提供向下的壓力。
[0024]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述裝置還包括板錘加強(qiáng)筋腔11，所述板錘加強(qiáng)筋腔11位于板錘模腔3左上方，與所述板錘模腔3連通。
[0025]—種復(fù)合材料板錘的制備方法，包括如下步驟:
[0026]SI預(yù)熱:將板錘模腔3和陶瓷顆粒腔9預(yù)熱至150?250°C，將陶瓷顆粒預(yù)熱至800?1200 °C；
[0027]S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱后的陶瓷顆粒加入陶瓷顆粒腔9內(nèi)至設(shè)定量；
[0028]S3安放澆口杯:將澆口杯I放在板錘模腔3的正上方，出流口的左邊界與板錘模腔3的左側(cè)壁平齊，擋流板2的下端伸入直澆道腔5內(nèi)；
[0029]S4隨流混合:將過(guò)熱度為80?120°C的板錘金屬液澆入澆口杯I，同時(shí)啟動(dòng)推料板將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的陶瓷顆粒以設(shè)定速度推入直澆道腔5，與板錘金屬液混合，形成陶瓷顆粒-金屬混合物；當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的陶瓷顆粒-金屬混合物超過(guò)下工作區(qū)7的高度I?50mm時(shí)，推料板停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止饒注板錘金屬液；I?10秒后，重新啟動(dòng)饒注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)8的上邊界I?50mm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)推料板，推動(dòng)陶瓷顆粒與金屬液混合，混合后進(jìn)入板錘模腔3內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面10?30_，停止陶瓷顆粒推料板，同時(shí)停止?jié)沧邋N金屬液，將澆口杯I移除；
[0030]S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧邋N金屬液后5?15秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭10對(duì)陶瓷顆粒-金屬混合物直接加壓，使陶瓷顆粒-金屬混合物在壓力的持續(xù)作用下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘；
[0031]S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模12和右半模4，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到所述的復(fù)合材料板錘。
[0032]在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S4中，通過(guò)調(diào)節(jié)推料板的位置來(lái)調(diào)節(jié)陶瓷顆粒的用量，通過(guò)調(diào)節(jié)推料板的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)節(jié)陶瓷顆粒在復(fù)合材料板錘中的體積分?jǐn)?shù)。
[0033]在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S5中，所述壓頭10對(duì)陶瓷顆粒-金屬混合物施加50?200MPa的機(jī)械壓力。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)勢(shì):
[0035](I)質(zhì)量好:本發(fā)明所得的復(fù)合材料板錘，陶瓷顆粒分布均勻，界面結(jié)合強(qiáng)度高，內(nèi)部無(wú)收縮缺陷，外形光潔，使用中無(wú)陶瓷的碎化脫落，使用壽命與基體金屬相比，可以提高3?5倍;并且板錘加強(qiáng)筋的增加，極大地增強(qiáng)了復(fù)合材料板錘的耐磨性；
[0036](2)適用范圍廣:本發(fā)明通過(guò)高壓使金屬液與陶瓷界面的壓焊，既適用于與金屬基體潤(rùn)濕的陶瓷顆粒，也適用于與基體金屬不潤(rùn)濕的陶瓷-金屬?gòu)?fù)合板錘的制備；
[0037](3)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高:本發(fā)明不需對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行包覆鍍衣或制備預(yù)制體，只需進(jìn)行必要的預(yù)熱即可，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單；制備過(guò)程可以程序控制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。
【附圖說(shuō)明】
[0038]本發(fā)明有如下附圖:
[0039]圖1本發(fā)明所述制備裝置示意圖
[0040]圖2帶加強(qiáng)筋的制備裝置示意圖
[0041]附圖標(biāo)記:
[0042]I為澆口杯，2為擋流板，3為板錘模腔，4為右半模，5為直澆道腔，6為上工作區(qū)，7為下工作區(qū)，8為安裝區(qū)，9為陶瓷顆粒腔，10為壓頭，11為板錘加強(qiáng)筋腔，12為左半模，13為鎖模座，14為模底板，15為下頂塊。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0044]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的一種復(fù)合材料板錘的制備裝置及方法，運(yùn)用“隨流混合+液鍛復(fù)合”的技術(shù)原理，提出了一種制造陶瓷顆粒分散均勻，顆粒與金屬基體結(jié)合緊密、使用中陶瓷顆粒不脫落的復(fù)合材料板錘制備裝置及方法。
[0045]所述的“隨流混合”過(guò)程，是使用澆口杯I澆注板錘金屬的同時(shí)，將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的陶瓷顆粒以設(shè)定的速度推入金屬液流經(jīng)的直澆道腔5內(nèi)，隨著金屬液的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)陶瓷顆粒與金屬液的混合，陶瓷顆粒-金屬混合物在重力作用下流入金屬制成的板錘模腔3;
[0046]所述的“液態(tài)模鍛”過(guò)程，是利用模具鋼制成的壓頭10對(duì)流入板錘模腔3的陶瓷顆粒-金屬混合物施加50-200MPa的機(jī)械壓力，使其在壓力作用下冷卻凝固成復(fù)合材料板錘。
[0047]實(shí)施例1一一高錳鋼+剛玉板錘
[0048]本實(shí)施例公開(kāi)了一種剛玉顆粒增強(qiáng)高錳鋼復(fù)合板錘的制備方法，該方法基本原理與所需裝置如前所述。
[0049]其具體制備過(guò)程包括步驟:
[0050]SI預(yù)熱:將板錘模腔3和陶瓷顆粒腔9預(yù)熱至200°C，將剛玉顆粒預(yù)熱至1000°C ;
[0051]S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱好的剛玉顆粒加入陶瓷顆粒腔9，所述的剛玉顆粒，平均粒徑2mm;
[0052]S3安放澆口杯:將澆口杯I放在板錘模腔3正上方，出流口的左邊界與板錘模腔3的左壁面平齊，澆口杯I右側(cè)的擋流板2伸入直澆道腔5內(nèi)；
[0053]S4隨流混合:將具有過(guò)熱度為1000C的高錳鋼液澆入澆口杯I的同時(shí)，啟動(dòng)推料板將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的剛玉顆粒推入直澆道腔5，通過(guò)調(diào)整推進(jìn)速度使板錘工作部位顆粒體積比為40% ;當(dāng)板錘模腔3內(nèi)剛玉顆粒與金屬液的混合物超過(guò)板錘下工作區(qū)高度30mm時(shí)，陶瓷顆粒推板停止運(yùn)動(dòng)的，同時(shí)停止?jié)沧?8秒后，重新啟動(dòng)澆注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)腔8上邊界30mm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)陶瓷顆粒推板，推動(dòng)剛玉顆粒，與金屬液混合，混合物進(jìn)入板錘模腔3內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面20mm，停止推動(dòng)剛玉顆粒的同時(shí)，停止?jié)沧?，將澆口杯I移除;所述高錳鋼液為ZGMn 13;
[0054]S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧⒑?秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭10對(duì)剛玉與高錳鋼混合物直接加壓，使板錘金屬液在50MPa壓力的持續(xù)作用3min下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘；
[0055]S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模12和右半模4，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，然后重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到本發(fā)明制備的復(fù)合材料板錘。
[0056]該復(fù)合板錘工作區(qū)域顆粒分布均勻，安裝區(qū)域無(wú)顆粒復(fù)合，在同等工況下使用壽命比同材質(zhì)高錳鋼提高5倍，顆粒與基體結(jié)合牢固，使用過(guò)程無(wú)顆粒脫落現(xiàn)象。
[0057]實(shí)施例2—一高鉻鑄鐵+氧化鋯板錘
[0058]本實(shí)施例公開(kāi)了一種氧化鋯顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵復(fù)合板錘的制備方法，該方法基本原理與所需裝置如前所述。
[0059]其具體制備過(guò)程包括:
[0060]SI預(yù)熱:將板錘模腔3和陶瓷顆粒腔9預(yù)熱至250°C，將氧化鋯顆粒預(yù)熱至1200°C ;[0061 ] S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱好的氧化鋯顆粒加入陶瓷顆粒腔9，所述的氧化鋯顆粒，平均粒徑2mm;
[0062]S3安放澆口杯:將澆口杯I放在板錘模腔3正上方，出流口的左邊界與板錘模腔3的左壁面平齊，澆口杯I右側(cè)的擋流板2伸入直澆道腔5內(nèi)；
[0063]S4隨流混合:將具有過(guò)熱度為120 0C的高鉻鑄鐵液澆入澆口杯I的同時(shí)，啟動(dòng)推料板將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的氧化鋯顆粒推入直澆道腔5，通過(guò)調(diào)整推進(jìn)速度使板錘工作部位顆粒體積比為40% ；當(dāng)板錘模腔3內(nèi)氧化錯(cuò)顆粒與金屬液的混合物超過(guò)板錘下工作區(qū)高度50mm時(shí)，陶瓷顆粒推板停止運(yùn)動(dòng)的，同時(shí)停止?jié)沧ⅲ?0秒后，重新啟動(dòng)澆注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)腔8上邊界50mm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)陶瓷顆粒推板，推動(dòng)氧化鋯顆粒，與金屬液混合，混合物進(jìn)入板錘模腔3內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面30mm，停止推動(dòng)氧化鋯顆粒的同時(shí)，停止?jié)沧?，將澆口杯I移除；所述高鉻鑄鐵液為KmTBCr26，添加V0.14% ,T1.1 % ,Nb0.06% 等元素微合金化；
[0064]S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧⒑?5秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭10對(duì)陶瓷-金屬混合物直接加壓，使板錘金屬液在120MPa壓力的持續(xù)作用3min下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘；
[0065]S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模12和右半模4，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，然后重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到本發(fā)明制備的復(fù)合材料板錘。
[0066]該復(fù)合板錘工作區(qū)域顆粒分布均勻，安裝區(qū)域無(wú)顆粒復(fù)合，在同等工況下使用壽命比同材質(zhì)高鉻鑄鐵提高4倍，顆粒與基體結(jié)合牢固，使用過(guò)程無(wú)顆粒脫落現(xiàn)象。
[0067]實(shí)施例3—一高鉻鑄鐵+ZTA板錘
[0068]本實(shí)施例公開(kāi)了一種ZTA顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵復(fù)合板錘的制備方法，該方法基本原理與所需裝置如前所述。
[0069]其具體制備過(guò)程包括:
[0070]SI預(yù)熱:將板錘模腔3和陶瓷顆粒腔9預(yù)熱至150°C，將ZTA顆粒預(yù)熱至800°C ；
[0071]S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱好的ZTA顆粒加入陶瓷顆粒腔9，所述的ZTA顆粒，平均粒徑 2mm;
[0072]S3安放澆口杯:將澆口杯I放在板錘模腔3正上方，出流口的左邊界與板錘模腔3的左壁面平齊，澆口杯I右側(cè)的擋流板伸入直澆道腔5內(nèi)；
[0073]S4隨流混合:將具有過(guò)熱度為80 0C的高鉻鑄鐵液澆入澆口杯I的同時(shí)，啟動(dòng)顆粒推板將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的ZTA顆粒推入直澆道腔5，通過(guò)調(diào)整推進(jìn)速度時(shí)板錘工作部位顆粒體積比為40%;當(dāng)板錘模腔3內(nèi)陶瓷顆粒與金屬液的混合物超過(guò)板錘下工作區(qū)高度Imm時(shí)，陶瓷顆粒推板停止運(yùn)動(dòng)的，同時(shí)停止?jié)沧?；I秒后，重新啟動(dòng)澆注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)腔8上邊界Imm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)陶瓷顆粒推板，推動(dòng)陶瓷顆粒，與金屬液混合，混合物進(jìn)入板錘模腔3內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面10_，停止推動(dòng)陶瓷顆粒的同時(shí)，停止?jié)沧ⅲ瑢部诒璉移除；所述高鉻鑄鐵液為KmTBCr26，添加V0.14%，T1.1 %，Nb0.06 % 等元素微合金化；
[0074]S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧⒑?0秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭10對(duì)陶瓷-金屬混合物直接加壓，使板錘金屬液在150MPa壓力的持續(xù)作用3min下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘；
[0075]S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模12和右半模4，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，然后重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到本發(fā)明制備的復(fù)合材料板錘。
[0076]該復(fù)合板錘工作區(qū)域顆粒分布均勻，安裝區(qū)域無(wú)顆粒復(fù)合，在同等工況下使用壽命比同材質(zhì)高鉻鑄鐵提高4倍，顆粒與基體結(jié)合牢固，使用過(guò)程無(wú)顆粒脫落現(xiàn)象，由于使用密度較輕的ZTA顆粒復(fù)合，板錘總重減輕10%左右。
[0077]實(shí)施例4一一高鉻鑄鐵+ZTA帶加強(qiáng)筋的板錘
[0078]本實(shí)施例公開(kāi)了一種ZTA顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵復(fù)合板錘的制備方法，主要制備方法與實(shí)施例3相同，在實(shí)施例3板錘結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在板錘一側(cè)增加高度為50mm、厚度為30mm加強(qiáng)筋，含有加強(qiáng)筋一側(cè)工作面置于上工作區(qū)腔6。
[0079]其具體制備過(guò)程包括:
[0080]SI預(yù)熱:將板錘模腔3和陶瓷顆粒腔9預(yù)熱至200°C，將剛玉顆粒預(yù)熱至900°C ;
[0081]S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱好的ZTA顆粒加入陶瓷顆粒腔9，所述的剛玉顆粒，平均粒徑 2mm;
[0082]S3安放澆口杯:將澆口杯I放在板錘模腔3正上方，出流口的左邊界與板錘模腔3的左壁面平齊，澆口杯I右側(cè)的擋流板2伸入直澆道腔5內(nèi)；
[0083]S4隨流混合:將具有過(guò)熱度為100°C的高鉻鑄鐵液澆入澆口杯12的同時(shí)，啟動(dòng)顆粒推板將陶瓷顆粒腔9內(nèi)的ZTA顆粒推入直澆道腔5，通過(guò)調(diào)整推進(jìn)速度時(shí)板錘工作部位顆粒體積比為40% ;當(dāng)板錘模腔3內(nèi)陶瓷顆粒與金屬液的混合物超過(guò)板錘下工作區(qū)高度20mm時(shí)，陶瓷顆粒推板停止運(yùn)動(dòng)的，同時(shí)停止?jié)沧?5秒后，重新啟動(dòng)澆注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔3內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)腔8上邊界20mm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)陶瓷顆粒推板，推動(dòng)陶瓷顆粒，與金屬液混合，混合物進(jìn)入板錘模腔3內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面15mm，停止推動(dòng)陶瓷顆粒的同時(shí)，停止?jié)沧?，將澆口杯I移除；所述高鉻鑄鐵液為KmTBCr26，添加V0.14%,T1.1%,Nb0.06%等元素微合金化；
[0084]S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧⒑?5秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭10對(duì)陶瓷-金屬混合物直接加壓，使板錘金屬液在200MPa壓力的持續(xù)作用3min下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘；
[0085]S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模12和右半模4，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，然后重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到本發(fā)明制備的復(fù)合材料板錘。
[0086]該復(fù)合板錘工作區(qū)域顆粒分布均勻，安裝區(qū)域無(wú)顆粒復(fù)合，在同等工況下使用壽命比同材質(zhì)高鉻鑄鐵提高4.5倍以上，顆粒與基體結(jié)合牢固，使用過(guò)程無(wú)顆粒脫落現(xiàn)象，板錘加強(qiáng)筋比板錘主體先接觸摩擦，可以延長(zhǎng)板錘磨損時(shí)間，延長(zhǎng)板錘使用壽命。
[0087]本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:包括澆口杯(I)、板錘模腔(3)、左半模(12)、右半模(4)、直澆道腔(5)、陶瓷顆粒腔(9)、壓頭(10)、鎖模座(13)、模底板(14)和下頂塊(15); 所述左半模(12)和右半模(4)相對(duì)放置，二者之間形成腔體;所述腔體的上部為直澆道腔(5)，下部為板錘模腔(3); 所述板錘模腔(3)的上部為上工作區(qū)(6)，中部為安裝區(qū)(8)，下部為下工作區(qū)(7); 所述澆口杯(I)的底部設(shè)有出流口，澆口杯(I)的右側(cè)下方設(shè)有擋流板(2)，擋流板(2)的下端伸入直澆道腔(5)內(nèi)，澆口杯(I)的出流口與板錘模腔(3)之間通過(guò)直澆道腔(5)連通； 所述陶瓷顆粒腔(9)為與水平面夾角為5?45°的矩形通道，陶瓷顆粒腔(9)的一端與直澆道腔(5)連通，另一端內(nèi)裝有可以在陶瓷顆粒腔(9)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的推料板； 所述下頂塊(15)位于板錘模腔(3)的下方;所述鎖模座(13)用于固定左半模(12)和右半模(4);所述模底板(14)位于鎖模座(13)的下方。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述澆口杯(I)用耐火材料制成，其出流口為矩形，出流口的長(zhǎng)度為板錘工作面長(zhǎng)度的0.85?0.95倍，出流口的寬度為 10-20mm; 所述擋流板(2)的長(zhǎng)度為50?10mm，與出流口的長(zhǎng)度等長(zhǎng)。3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述左半模(12)和右半模(4)由模具鋼制成。4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述板錘模腔(3)的形狀與板錘的形狀幾何相似，板錘模腔(3)的長(zhǎng)寬尺寸為板錘長(zhǎng)寬尺寸的1.008?1.018倍;所述安裝區(qū)(8)用來(lái)形成板錘的安裝結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述陶瓷顆粒腔(9)的寬度等于澆口杯(I)出流口的長(zhǎng)度，陶瓷顆粒腔(9)的高度為10?30mm。6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述壓頭(10)由模具鋼制成，其底面與復(fù)合材料板錘的工作面幾何相似，所述壓頭(10)與板錘模腔(3)的兩側(cè)壁之間的間隙均勻一致，所述壓頭(10)與板錘模腔(3)的兩側(cè)壁之間的單側(cè)運(yùn)動(dòng)間隙為0.25?1.0_，可以沿板錘模腔(3)做垂直的上下運(yùn)動(dòng)，并提供向下的壓力。7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于:所述裝置還包括板錘加強(qiáng)筋腔(11)，所述板錘加強(qiáng)筋腔(11)位于板錘模腔(3)左上方，與所述板錘模腔(3)連通。8.—種復(fù)合材料板錘的制備方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-7任意一個(gè)權(quán)利要求所述的復(fù)合材料板錘的制備裝置，其特征在于包括如下步驟: SI預(yù)熱:將板錘模腔(3)和陶瓷顆粒腔(9)預(yù)熱至150?250°C，將陶瓷顆粒預(yù)熱至800?1200 °C； S2充填陶瓷顆粒:將預(yù)熱后的陶瓷顆粒加入陶瓷顆粒腔(9)內(nèi)至設(shè)定量； S3安放澆口杯:將澆口杯(I)放在板錘模腔(3)的正上方，出流口的左邊界與板錘模腔(3)的左側(cè)壁平齊，擋流板(2)的下端伸入直澆道腔(5)內(nèi)； S4隨流混合:將過(guò)熱度為80?1200C的板錘金屬液澆入澆口杯(I)，同時(shí)啟動(dòng)推料板將陶瓷顆粒腔(9)內(nèi)的陶瓷顆粒以設(shè)定速度推入直澆道腔(5)，與板錘金屬液混合，形成陶瓷顆粒-金屬混合物；當(dāng)板錘模腔(3)內(nèi)的陶瓷顆粒-金屬混合物超過(guò)下工作區(qū)(7)的高度I?50mm時(shí)，推料板停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止?jié)沧邋N金屬液；I?10秒后，重新啟動(dòng)澆注板錘金屬液，當(dāng)板錘模腔(3)內(nèi)的金屬液液面距安裝區(qū)(8)的上邊界I?50mm時(shí)，繼續(xù)澆注金屬液的同時(shí)，重新啟動(dòng)推料板，推動(dòng)陶瓷顆粒與金屬液混合，混合后進(jìn)入板錘模腔(3)內(nèi)，直至超過(guò)板錘工作面頂面10?30mm，停止陶瓷顆粒推料板，同時(shí)停止?jié)沧邋N金屬液，將澆口杯(I)移除； S5液鍛復(fù)合:在停止?jié)沧邋N金屬液后5?15秒時(shí)間內(nèi)，利用壓頭(10)對(duì)陶瓷顆粒-金屬混合物直接加壓，使陶瓷顆粒-金屬混合物在壓力的持續(xù)作用下快速冷卻、凝固，直至全部凝固，板錘金屬將其中的陶瓷顆粒牢固地抱緊，得到陶瓷顆粒分布均勻、結(jié)合牢固的復(fù)合材料板錘； S6取件和熱處理:打開(kāi)左半模(12)和右半模(4)，取出復(fù)合材料板錘，置入緩冷爐冷卻至400°C以下，重新加熱進(jìn)行淬火和回火熱處理，得到所述的復(fù)合材料板錘。9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料板錘的制備方法，其特征在于:步驟S4中，通過(guò)調(diào)節(jié)推料板的位置來(lái)調(diào)節(jié)陶瓷顆粒的用量，通過(guò)調(diào)節(jié)推料板的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)節(jié)陶瓷顆粒在復(fù)合材料板錘中的體積分?jǐn)?shù)。10.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料板錘的制備方法，其特征在于:步驟S5中，所述壓頭(10)對(duì)陶瓷顆粒-金屬混合物施加50?200MPa的機(jī)械壓力。
【文檔編號(hào)】B22D27/11GK105903924SQ201610416277
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】邢書(shū)明, 董琦, 邱博
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)