CN102560475B - 一种合金粉末材料的熔敷方法 - Google Patents
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Abstract
一种合金粉末材料的制备及其熔敷方法，属于耐磨材料的制备及其熔敷方法。1.选择铁合金及金红石粉和白云石粉为原材料；2.将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒；3.通过球磨机球磨，得到200目以下的铁合金粉末；4.以重量百分比配料，将粉未原料混合均匀；5.在混合均匀的粉末中，加入3％-5％的水玻璃，混合均匀，在液压机上静压3～5秒钟后，取出；6.加热温度为110℃，加热时间为4-6小时烘干；熔敷方法：将上述合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用逆变式直流弧焊机手弧焊接；使合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成高耐磨合金块。优点：该合金系的硬度达到HRC64-66，耐磨性是16Mn的12.8倍，提高采煤机滚筒的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨材料的制备及其熔敷方法，特别是一种合金粉末材料的制备及其熔敷方法。
背景技术
目前，采煤机是以旋转工作机构破煤，运行环境较为恶劣，受力较大，常会出现滚筒旋叶板和弧形挡煤板耐磨失效，将导致采煤机停机检修，影响煤炭生产。随着煤炭生产技术、采掘装备的现代化，煤炭开采强度不断增大，对滚筒旋叶板和弧形挡煤板的耐磨性提出了更高的要求。
为解决煤矿机械的磨损，采用一些耐磨合金粉末，其熔敷后的合金大致分为：铬—锰—钨合金系、铬—锰—钼合金系、铬—锰—硼合金系、铬—钨—硼合金系、铬—锰—钛合金系。所述的合金系价格昂贵，成本高；而工作在煤层中的采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板受到煤的剧烈磨损，使用寿命短，需要更加耐磨的合金系来替代。
发明内容
本发明的目的是要提供一种合金粉末材料的制备及其熔敷方法，解决现有技术中的合金系价格昂贵，成本高；而工作在煤层中的采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板受到煤的剧烈磨损，使用寿命短的问题。
本发明的目的是这样实现的：合金粉末块的制备及熔敷方法，合金粉末块的制备包括如下步骤：
1.材料的选择：选择钒铁、钛铁、钨铁、钼铁、硅铁和中碳硼铁的铁合金及金红石粉和白云石粉为原材料；
2.铁合金块的破碎：采用颚式破碎机，将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒；
3. 铁合金块的球磨：将破碎到直径为1～10mm的铁合金颗粒，通过球磨机球磨，用200目的筛子过筛，得到200目以下的铁合金粉末；
4. 粉末的配制：以重量百分比配料：钒铁48％、钛铁18％、钨铁8％、钼铁5％、硅铁4％、中碳硼铁3％、金红石粉7％和白云石粉7％，金红石粉和白云石粉均为200目，将上述粉未原料混合均匀；
5. 压块：在上述混合均匀的粉末中，加入3％—5％的水玻璃，混合均匀，水玻璃俗称泡花碱Na2O·n SiO2，模数要求3.5—3.7，可溶固体≥99；然后放入事先做好的金属模具中，在液压机上静压3～5秒钟后，取出；
6. 烘干：将上述合金粉末块放入电热鼓风干燥箱中加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为4－6小时；
7、合金粉末块的熔敷方法如下：将上述合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用逆变式直流弧焊机，合金电流参数为210安培，用直径为8mm碳棒做电极，采用手弧焊接；在合金粉末块的边上的母材上引弧，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后合金粉末块熔化，逐步向前推进，直到合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成高耐磨合金块。
有益效果：由于采用了上述方案，本发明配制的合金粉末块熔敷在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板上后，形成的钒—钛—钨钒—钛—钼、钒—钛—硼合金系，由于合金系中存在大量的合金，合金粉末块熔敷后在空气下冷却即可获得马氏体基体，由于加入了大量的钒和钛，而钒和钛是强碳化物形成元素，易在合金马氏体基体上形成大量的碳化钒和碳化钛，碳化钒和碳化钛具有高硬度和高的耐磨，钒—钛—硼合金系中有少量碳化硼的形成，而碳化硼的硬度仅次于金刚石，钒—钛—钨和钒—钛—钼合金系中、有少量碳化钨和碳化钼形成，使合金系硬度和耐磨性提高。由于合金元素钒、钛、钨、钼又是细化晶粒的元素，使熔敷后形成合金的强度、韧性提高。又由于加入了金红石粉用作脱氧剂、除气剂，并可减少熔敷后合金的偏析，改善熔敷后合金质量。硅铁用作脱氧剂，可以扩散脱氧。熔敷后合金中存在一定数量的硅，能显著提高熔敷后合金的的强度、硬度和弹性，白云石属三方晶系的碳酸盐矿物，化学成分为CaMgCO32。用作造渣剂，在熔敷过程中要降低有害元素硫,磷的含量.使所含杂焊渣的形式排除.提高熔敷后合金的强度和韧性。采用碳棒引弧点不在合金粉末块上，而是在合金粉末块的边上（母材上）引弧工艺，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后合金粉末块熔化，减少对合金粉末中合金的烧损，有利于熔敷后形成高硬度和强度高合金。解决了现有技术中的合金系价格昂贵，成本高；而工作在煤层中的采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板受到煤的剧烈磨损，使用寿命短的问题，达到本发明的目的。
优点：突破了以往的合金系，采用价格低廉的铁碳合金为原料，制出了高钒耐磨的合金系钒—钛—钨合金系、钒—钛—钼合金系，钒—钛—硼合金系，该合金系的硬度达到HRC64-66，耐磨性是16Mn的12.8倍，煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，大大提高了滚筒旋叶板或弧形挡煤板的耐磨保护，从而提高采煤机滚筒的使用寿命。
具体实施方式
本发明的采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板耐磨合金粉末材料的制备及其熔敷方法：采用价格低廉的铁合金为原材料，通过破碎、球磨、筛分、配比、压块、烘干、熔敷，得到高钒耐磨合金。
实施例1：
1.材料的选择。选择价格低廉的铁合金作为原材料，选择钒铁、钛铁、钨铁、钼铁、硅铁和中碳硼铁的铁合金及金红石粉和白云石粉为原材料；而不是选择价格昂贵纯金属粉末为原料，其中钒铁的市场价格为110元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3600元/公斤。钛铁的市场价格为25元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3800元/公斤；铁合金作为原材料制造的合金粉末价格低廉；
2.铁合金块的破碎。采用颚式破碎机，将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒。颚式破碎机的型号为RK/PEF100×125型。
3. 铁合金块的球磨。将破碎到直径为1～10mm的铁合金颗粒，通过球磨机球磨，用200目的筛子过筛，得到200目以下的铁合金粉末。球磨机的型号为RK/ZQMФ0160×60型。
4. 粉末的配制：重量百分比：钒铁48％、钛铁18％、钨铁8％、钼铁5％、硅铁4％、中碳硼铁3％、金红石粉7％和白云石粉7％，金红石粉和白云石粉均为200目，将上述粉未原料混合均匀；（1）钒铁的牌号为FeV50-B 、（2）钛铁的牌号为FeTi30-A、（3）钨铁、（4）钼铁的牌号为 MO60-70、（5）硅铁的牌号为FeSi75-A、（6）中碳硼铁的牌号为FeB16C1.0；
5. 压块：在上述混合均匀的粉末中，加入3％—5％的水玻璃，混合均匀，水玻璃俗称泡花碱Na2O·n SiO2，模数要求3.5—3.7，可溶固体≥99；然后放入事先做好的金属模具中，在液压机上静压3～5秒钟后，取出；根据金属模腔尺寸长×宽×高，可以压制不同尺寸的合金粉末块。选用80mm×40mm×4mm 、100mm×50mm×6mm 、120mm×60mm×8mm不同大小和厚度的合金粉末制成的合金粉末块材料。
6. 烘干：将上述合金粉末块放入101A--1型电热鼓风干燥箱中加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为4－6小时。
7、熔敷方法：将上述合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用ZS7-400逆变式直流弧焊机，合金电流参数为210安培，用直径为8mm碳棒做电极，采用手弧焊接。为了减少对合金粉末中合金的烧损，碳棒引弧点不在长方形合金粉末块上，而是在长方形合金粉末块的边上（母材上）引弧，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后长方形合金粉末块熔化，逐步向前推进，直到长方形合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成钒—钛—钨高钒耐磨合金块，通过洛氏硬度计的测量，上述耐磨合金的硬度达到HRC65。通过MM—200耐磨试验机耐磨对比试验表明：耐磨性是16Mn(采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的材料大多采用16Mn钢板做材料)的12.8倍。合金块通过这种方法间隔地熔敷采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，提高采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的使用寿命。
实施例2：
1.材料的选择。选择价格低廉的铁合金作为原材料，而不是选择价格昂贵纯金属粉末（例如钒铁的市场价格为110元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3600元/公斤。钛铁的市场价格为25元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3800元/公斤）。铁合金作为原材料制造的合合金粉末价格廉。
2.铁合金块的破碎。采用颚式破碎机（型号为RK/PEF100×125型），将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒。
3. 铁合金块的球磨。将破碎到直径为1～10mm的铁合金颗粒，通过球磨机（RK/ZQMФ160×60型）球磨，用200目的筛子过筛，得到200目以下的铁合金粉末。
4. 粉末的配制：重量百分比：（1）48％钒铁（牌号FeV50-B ）、（2）18％钛铁（牌号FeTi30-A）、（3）8％钼铁（牌号 MO60-70）、（4）5％钨铁（牌号FeW70 ）、（5）4％硅铁（牌号FeSi75-A）、（6）3％中碳硼铁（牌号FeB16C1.0 ）、（7）7％金红石粉（200目粉末）、（8）7％白云石粉（200目粉末）。将（1）（2）（3）（4）（5）（6（7（8）均匀混合。
5. 压块：在上述均匀混合的粉末中，加入3％—5％的水玻璃（俗称泡花碱Na2O·n SiO2，模数要求3.5—3.7，可溶固体≥99，）混合均匀。放入事先做好的金属模具中，在液压机上静压3～5秒钟后，取出。根据金属模腔尺寸长×宽×高，可以压制不同尺寸的合金粉末块。例如80mm×40mm×4mm 、100mm×50mm×6mm 、120mm×60mm×8mm等不同大小和厚度的合金粉末制成的材料（合金粉末块）。
6. 烘干：将上述合金粉末块放入101A--1型电热鼓风干燥箱中加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为4－6小时。
7.熔敷方法：将上述合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用ZS7-400逆变式直流弧焊机，合金电流参数为210安培，用直径为8mm碳棒做电极，采用手弧焊接。为了减少对合金粉末中合金的烧损，碳棒引弧点不在长方形合金粉末块上，而是在长方形合金粉末块的边上（母材上）引弧，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后长方形合金粉末块熔化，逐步向前推进，直到长方形合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成钒—钛—钼耐磨合金块，通过洛氏硬度计的测量，上述耐磨合金的硬度达到HRC64。通过MM—200耐磨试验机耐磨对比试验表明：耐磨性是16Mn(采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的材料大多采用16Mn钢板做材料)的12.4倍。合金块通过这种方法间隔地熔敷采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，提高采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的使用寿命。
实施例3：
1.材料的选择：选择价格低廉的铁合金作为原材料，而不是选择价格昂贵纯金属粉末（例如钒铁的市场价格为110元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3600元/公斤。钛铁的市场价格为25元/公斤，而200目的纯钒粉末市场价格为3800元/公斤）。铁合金作为原材料制造的合合金粉末价格廉。
2.铁合金块的破碎：采用颚式破碎机（型号为RK/PEF100×125型），将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒。
3. 铁合金块的球磨：将破碎到直径为1～10mm的铁合金颗粒，通过球磨机（RK/ZQMФ160×60型）球磨，用200目的筛子过筛，得到200目以下的铁合金粉末。
4. 粉末的配制：重量百分比：（1）50％钒铁（牌号FeV50-B ）、（2）23％钛铁（牌号FeTi30-A）、（3）5％中碳硼铁（牌号FeB16C1.0 ）、（4）3％钼铁（牌号 MO60-70）、（5）3％钨铁（牌号FeW70 ）、（6）2％硅铁（牌号FeSi75-A）、（7）7％金红石粉（200目粉末）、（8）7％白云石粉（200目粉末）。将（1）（2）（3）（4）（5）（6（7（8）均匀混合。
5. 压块：在上述均匀混合的粉末中，加入3％—5％的水玻璃（俗称泡花碱Na2O·n SiO2，模数要求3.5—3.7，可溶固体≥99，）混合均匀。放入事先做好的金属模具中，在液压机上静压3～5秒钟后，取出。根据金属模腔尺寸长×宽×高，可以压制不同尺寸的合金粉末块。例如80mm×40mm×4mm 、100mm×50mm×6mm 、120mm×60mm×8mm等不同大小和厚度的合金粉末制成的材料（合金粉末块）。
6. 烘干：将上述合金粉末块放入101A--1型电热鼓风干燥箱中加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为4－6小时。
7.熔敷方法：将上述合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用ZS7-400逆变式直流弧焊机，合金电流参数为210安培，用直径为8mm碳棒做电极，采用手弧焊接。为了减少对合金粉末中合金的烧损，碳棒引弧点不在长方形合金粉末块上，而是在长方形合金粉末块的边上（母材上）引弧，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后长方形合金粉末块熔化，逐步向前推进，直到长方形合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成钒—钛—硼耐磨合金块，通过洛氏硬度计的测量，上述耐磨合金的硬度达到HRC66。通过MM—200耐磨试验机耐磨对比试验表明：耐磨性是16Mn(采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的材料大多采用16Mn钢板做材料)的13.2倍。合金块通过这种方法间隔地熔敷采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，提高采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板的使用寿命。
Claims (1)
1.一种合金粉末材料的熔敷方法，其特征在于：采用如下步骤：
（1）、材料的选择：选择钒铁、钛铁、钨铁、钼铁、硅铁和中碳硼铁的铁合金及金红石粉和白云石粉为原材料；
（2）、铁合金块的破碎：采用颚式破碎机，将铁合金破碎到直径为1～10mm的颗粒；
（3）、 铁合金块的球磨：将破碎到直径为1～10mm的铁合金颗粒，通过球磨机球磨，用200目的筛子过筛，得到200目以下的铁合金粉末；
（4）、 粉末的配制：以重量百分比配料：钒铁48％、钛铁18％、钨铁8％、钼铁5％、硅铁4％、中碳硼铁3％、金红石粉7％和白云石粉7％，金红石粉和白云石粉均为200目，将上述粉末原料混合均匀；
（5）、 压块：在上述混合均匀的粉末中，加入3％—5％的水玻璃，混合均匀，水玻璃俗称泡花碱Na2O·n SiO2，模数要求3.5—3.7，可溶固体≥99%；然后放入事先做好的金属模具中，在液压机上静压3～5秒钟后，取出；
（6）、 烘干：将获得的合金粉末块放入电热鼓风干燥箱中加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为4－6小时；
(7)、将所获得的合金粉末块摆放在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，采用逆变式直流弧焊机，熔敷合金电流参数为210安培，用直径为8mm碳棒做电极，采用手弧焊接；在合金粉末块的边上的母材上引弧，先使滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面熔化，然后合金粉末块熔化，逐步向前推进，直到合金粉末块熔化在采煤机滚筒旋叶板或弧形挡煤板表面，形成高耐磨合金块。
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