CN108201923A - 一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，包括辊齿本体、陶瓷块和耐磨合金层，所述陶瓷块镶铸在辊齿顶面和辊齿前、后侧面，所述陶瓷块的外表面突出在所述辊齿本体的表面之外，所述陶瓷块与所述辊齿本体之间的间隙及除了所述辊齿的底面和右侧面的其余表面堆焊有耐磨合金层。陶瓷复合齿辊破碎机辊齿的制备流程为：制备陶瓷块‑制备砂型‑浇铸‑打箱‑堆焊‑热处理。本发明采用上述陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法生产的辊齿具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀和抗冲击性能好的优点，能够延长辊齿的使用寿命，降低工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于齿辊破碎机技术领域，尤其涉及一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法。
背景技术
齿辊破碎机适用于煤炭、冶金、矿山、化工、建材等行业，在大型煤矿或含矸石的选煤厂原煤的破碎中也有广泛的应用。齿辊破碎机按齿辊数目分为单齿辊、双齿辊和多齿辊破碎机，生产中以单齿辊和双齿辊破碎机应用最多。单齿辊破碎机由一个旋转的齿辊和一个弧形的破碎板组成，双齿辊破碎机由两个相对回转的齿辊组成。齿辊转动时辊面上的辊齿可将物料咬住并在辊齿高挤压和剪切力的作用下使物料破碎，破碎后的物料随着齿辊的转动从下部排除，对于粘性较大的物料和比重较小的物料来说双齿辊破碎机具有非常好的破碎效果。齿辊破碎机的辊齿突出在外，且长期与物料进行接触和破碎，辊齿的磨损十分严重，当齿辊磨损较严重时，齿辊辊缝变大，影响齿辊破碎机的工作效率。辊齿的耐磨性能决定了齿辊破碎机的工作效率，在很大程度上也影响齿辊破碎机的使用寿命。
传统的齿辊生产方法采用辊筒和辊齿的整体铸造，然后再通过螺栓固定在辊轴上。齿辊结构复杂，采用整体铸造的方式不仅制造工艺繁琐，而且容易产生缺陷；并且辊齿和辊筒的工作方式不同，所要求具备的性能也不同，采用整体铸造的方法无法同时满足辊齿和辊筒的性能要求。为了克服整体铸造的缺陷，现在将辊筒和辊齿分开制造，因铸造合金的耐磨性有限，常采用在辊齿的易磨损部位堆焊耐磨合金的方法来提高辊齿的耐磨性能。但是堆焊的耐磨层中难以避免的存在裂纹和夹渣，导致耐磨层在循环应力的作用下易发生开裂和脱落的问题，从而降低辊齿的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法,解决齿辊破碎机辊齿耐磨性能差、使用寿命短的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，包括辊齿本体、陶瓷块和耐磨合金层，所述陶瓷块镶铸在辊齿顶面和辊齿前、后侧面，所述陶瓷块的外表面突出在所述辊齿本体的表面之外，所述陶瓷块与所述辊齿本体之间的间隙及除了所述辊齿的底面和右侧面的其余表面堆焊有耐磨合金层。
优选的，所述耐磨合金层在辊齿左侧面上的堆焊距离为20～40毫米。
优选的，耐磨合金为镍铬合金，所述耐磨合金层厚度为5～10毫米。
优选的，所述陶瓷块为长30～40毫米，宽13～17毫米，高22～28毫米的长方体型。
优选的，所述陶瓷块之间的间隙为8～13毫米，所述陶瓷块突出辊齿本体的高度为5～10毫米。
优选的，所述陶瓷块的外表面不高于所述耐磨合金层的外表面。
优选的，所述辊齿本体包括第一工作面、第二工作面和第三工作面，所述第一工作面上陶瓷块与所述第三工作面上陶瓷块对称分布，所述第一工作面上陶瓷块间距不大于所述第二工作面上陶瓷块间距。
优选的，所述第三工作面上第一陶瓷块与第二陶瓷块纵截面的中轴线之间的水平距离为3～5毫米。
本发明还提供了一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿的制备方法，包括：
步骤一：制备陶瓷块，将陶瓷分割成长30～40毫米、宽13～17毫米、高22～28毫米的长方体型，在陶瓷块磨损表面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块清理干净，在陶瓷块的表面涂抹镍：硼砂：水重量比为1:4:5的含镍过饱和硼砂溶液，将陶瓷块烘干待用；
步骤二、制备砂型，将模具埋入砂箱，制作型腔，烘干后的陶瓷块通过钢钉固定在砂型中，其位置与铸件中陶瓷块所在位置对应；步骤三、浇铸，浇铸前用热风将固定有陶瓷块的砂型加热到350℃以上，然后将熔炼好的金属液浇入经加热过的砂型内，浇铸温度为1450～1550℃；
步骤四、打箱，待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱、落砂，然后清除铸件表面的粘砂，切除浇冒口***和陶瓷块上的钢钉；
步骤五、堆焊耐磨层，在经打磨处理后的辊齿本体与陶瓷块之间的间隙及辊齿的前、后侧面和辊齿左侧面上堆焊耐磨合金层；
步骤六、热处理，将堆焊有耐磨合金层的辊齿在400～500℃的温度下保温2～3小时，进行回火热处理。
因此，本发明采用上述陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法，能够解决齿辊破碎机辊齿耐磨性能差、使用寿命短的问题。本发明的有益之处在于在传统的齿辊破碎机辊齿的金属基体上镶铸硬度高、耐磨性好的陶瓷块，并在陶瓷块和金属基体之间的缝隙内堆焊上耐磨合金层，在保证齿辊破碎机辊齿芯部金属基体良好韧性的同时，能够提高辊齿表面的耐磨性能。采用本发明所述的陶瓷复合齿辊破碎机辊齿制备方法生产的辊齿具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀和抗冲击的优点，延长了辊齿的使用寿命，降低了工人的劳动强度。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例辊齿结构示意图；
图2为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例的辊齿右视示意图；
图3为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例附图2中A处放大图；
图4为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例辊齿的截面示意图；
附图标记
1、辊齿本体；2、陶瓷块；3、耐磨合金层；4、辊齿左侧面；5、辊齿顶面；6、第一工作面；7、第二工作面；8、第三工作面；9、第一陶瓷块；10、第二陶瓷块。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
图1为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例辊齿的结构示意图，图2为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例辊齿的右视示意图，图3为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例附图2中A处放大图，图4为本发明一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法实施例辊齿的截面示意图。如图1、图2、图3和图4所示，一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，包括辊齿本体1、陶瓷块2和耐磨合金层3。陶瓷块2为长30～40毫米，宽13～17毫米，高22～28毫米的长方体型。陶瓷块2镶铸在辊齿顶面5和辊齿前、后侧面，辊齿顶面5上陶瓷块2的长×宽表面作为磨损表面，辊齿前、后侧面上陶瓷块2的长×高表面作为磨损表面。陶瓷块2的磨损表面突出在辊齿本体1的表面之外，突出的高度为5～10毫米，优选为8毫米。陶瓷块2与辊齿本体1之间的间隙及除了辊齿的底面和右侧面的其余表面堆焊有耐磨合金层3，耐磨合金优选为镍铬合金，堆焊厚度为5～10毫米，优选为8毫米。耐磨合金层3在辊齿左侧面4上的堆焊距离为20～40毫米，优选为30毫米；辊齿前、后侧面上全部堆焊上耐磨合金层3。辊齿本体1包括第一工作面6、第二工作面7和第三工作面8，第一工作面6上陶瓷块2与第三工作面8上陶瓷块2对称分布，第一工作面6上陶瓷块2间距不大于第二工作面7上陶瓷块2间距。第一工作面6和第三工作面8上第一陶瓷块92与第二陶瓷块102中轴线之间的水平距离为3～5毫米。这是因为辊齿顶部具有一定的弧度，第一工作面6及第三工作面8靠近第二工作面7的位置在物料破碎过程中对物料施加剪切和挤压力，因此磨损较严重，陶瓷块2在该处必须进行合理的布局，当第一陶瓷块9与第二陶瓷块10纵截面的中轴线之间的水平距离为3～5毫米时，能够保证此处较佳的耐磨性能。陶瓷块2之间的间隙为8～13毫米，第一工作面6和第三工作面8上陶瓷块2间距优选为10毫米，第二工作面7上陶瓷块2间距优选为10～12毫米。齿辊破碎机辊齿在工作过程中起主要破碎作用的是辊齿的顶部，因此辊齿的顶部磨损较严重，本发明在辊齿顶面5上全部镶铸上陶瓷块2，仅在辊齿的前、后侧面的上部镶嵌陶瓷块2，在辊齿前、后侧面的下部及辊齿左侧面4的上部堆焊上耐磨合金层3，在保证辊齿使用寿命的前提下，能够减少陶瓷块2的使用，简化生产工艺，降低材料成本。
实施例一
所述陶瓷复合齿辊破碎机辊齿的砂型铸造方法，包括：
步骤一：制备陶瓷块。将陶瓷分割成长30～40毫米、宽13～17毫米、高22～28毫米的长方体型，在陶瓷块2磨损表面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块2清理干净。在陶瓷块2的表面涂抹镍：硼砂：水重量比为1:4:5的含镍过饱和硼砂溶液，在硼砂中加入镍粉可以改善金属液与陶瓷块23之间的浸润性，增加金属液在陶瓷块23上的流动性，使轧臼壁1及破碎壁2与陶瓷块23之间能够形成良好的冶金结合面，避免夹渣和气孔的形成。将陶瓷块2烘干待用。
步骤二、制备砂型。将模具埋入砂箱，制作型腔，将烘干后的陶瓷块2通过钢钉固定在砂型中，其位置与铸件中陶瓷块2所在位置对应，钢钉起固定陶瓷块2的作用，防止浇铸过程中陶瓷块2移位。在型腔内刷涂耐高温涂料，将型腔置于加热炉中烘干待用。
步骤三、浇铸。按照辊齿的成分要求进行配比熔炼，浇铸前用热风将固定有陶瓷块2的砂型加热到350℃以上，然后合型，将熔炼好的金属液浇入加热过的型腔中，完成浇铸。金属液浇铸的温度要控制在1450℃～1550℃之间。浇铸前对砂型用热风加热可以排除型腔中的湿气，减小金属液与陶瓷块2之间的温度差，降低金属液在陶瓷块2界面的冷凝速度，因此当高温金属液体流入型腔后与加热后的陶瓷块2接触时，其界面不会产生冷隔缺陷。陶瓷块2从高温液态金属中吸收热量，使界面处陶瓷块2变成熔融状态，陶瓷块2表层的硬质粒子和粘结相分子与高温液体金属分子互相扩散，冷却后在辊齿本体1与陶瓷块2之间形成冶金结合层，冶金结合层保证了辊齿本体1与陶瓷块2之间的结合强度。
步骤四、打箱。待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱、落砂，得到陶瓷复合辊齿，然后切除浇冒口***和陶瓷块2上的钢钉，清除辊齿表面的粘砂，并将辊齿的表面打磨平整。
步骤五、堆焊耐磨层。在经打磨处理后的辊齿本体1与陶瓷块2之间的间隙及辊齿的前、后侧面和辊齿左侧面4上堆焊耐磨合金层3，堆焊耐磨合金层3时不可连续施焊，在辊齿需要堆焊耐磨合金层3的区域内完全焊接完一层以后再进行第二层的焊接，依次直到耐磨合金层3的完成。
步骤六、热处理。将堆焊有耐磨合金层3的辊齿在400～500℃的温度下保温2～3小时，进行回火热处理。回火处理的目的是为了促使碳原子的析出，提高辊齿和耐磨合金层的塑性和韧性，避免因耐磨合金层3的脆性大造成在较大冲击作用下脱落掉块，使辊齿兼具优异的耐磨性和塑韧性的特点。
实施例二
采用消失模铸造的方法同样可以完成上述陶瓷复合辊齿破碎机辊齿的制备。其与砂型铸造方法不同之处在于：制备砂型时在辊齿泡塑模型中陶瓷块2分布的位置开凿与陶瓷块2配合的孔，将陶瓷块2放置于该孔内；浇铸时无需对砂箱预热，而直接将金属液浇入砂箱中。
因此，本发明采用上述陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法，在辊齿金属基体上镶嵌入硬度高、耐磨性能好的陶瓷材料，并在辊齿的外表面堆焊一层耐磨合金层3，可以大大的提高齿辊破碎机辊齿的硬度和耐磨性，从而提高其使用寿命。采用上述制备方法制备的陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，陶瓷块2与金属基体之间形成良好的冶金结合面，没有夹渣和气孔等缺陷存在。采用本发明所述的陶瓷复合齿辊破碎机辊齿及其制备方法制备的辊齿具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀和抗冲击性能好的优点，延长了辊齿的使用寿命，降低了工人的劳动强度，其使用寿命是仅堆焊有耐磨合金层3辊齿的1.5～1.7倍。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：包括辊齿本体(1)、陶瓷块(2)和耐磨合金层(3)，所述陶瓷块(2)镶铸在辊齿顶面(5)和辊齿前、后侧面，所述陶瓷块(2)的外表面突出在所述辊齿本体(1)的表面之外，所述陶瓷块(2)与所述辊齿本体(1)之间的间隙及除了所述辊齿的底面和右侧面的其余表面堆焊有耐磨合金层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述耐磨合金层(3)在辊齿左侧面(4)上的堆焊距离为20～40毫米。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：耐磨合金为镍铬合金，所述耐磨合金层厚度为5～10毫米。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述陶瓷块(2)为长30～40毫米，宽13～17毫米，高22～28毫米的长方体型。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述陶瓷块(2)之间的间隙为8～13毫米，所述陶瓷块(2)突出辊齿本体(1)的高度为5～10毫米。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述陶瓷块(2)的外表面不高于所述耐磨合金层(3)的外表面。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述辊齿本体(1)包括第一工作面(6)、第二工作面(7)和第三工作面(8)，所述第一工作面(6)上陶瓷块(2)与所述第三工作面(8)上陶瓷块(2)对称分布，所述第一工作面(6)上陶瓷块(2)间距不大于所述第二工作面(7)上陶瓷块(2)间距。
8.根据权利要求7所述的一种陶瓷复合齿辊破碎机辊齿，其特征在于：所述第三工作面(8)上第一陶瓷块(9)与第二陶瓷块(10)纵截面的中轴线之间的水平距离为3～5毫米。
9.一种如权利要求1～8所述的陶瓷复合齿辊破碎机辊齿的制备方法，其特征在于：
步骤一、制备陶瓷块，将陶瓷分割成长30～40毫米、宽13～17毫米、高22～28毫米的长方体型，在陶瓷块(2)磨损表面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块(2)清理干净，在陶瓷块(2)的表面涂抹镍：硼砂：水重量比为1:4:5的含镍过饱和硼砂溶液，将陶瓷块(2)烘干待用；
步骤二、制备砂型，将模具埋入砂箱，制作型腔，烘干后的陶瓷块(2)通过钢钉固定在砂型中，其位置与铸件中陶瓷块(2)所在位置对应；
步骤三、浇铸，浇铸前用热风将固定有陶瓷块(2)的砂型加热到350℃以上，然后将熔炼好的金属液浇入经加热过的砂型内，浇铸温度为1450～1550℃；
步骤四、打箱，待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱、落砂，然后清除铸件表面的粘砂，切除浇冒口***和陶瓷块(2)上的钢钉；
步骤五、堆焊耐磨层，在经打磨处理后的辊齿本体(1)与陶瓷块(2)之间的间隙及辊齿的前、后侧面和辊齿左侧面(4)上堆焊耐磨合金层(3)；
步骤六、热处理，将堆焊有耐磨合金层(3)的辊齿在400～500℃的温度下保温2～3小时，进行回火热处理。
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Denomination of invention: Preparation method of roller teeth of ceramic composite toothed roll crusher Effective date of registration: 20201012 Granted publication date: 20191018 Pledgee: Hebei Shexian Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HANDAN SHIWEI NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2020980006730 |
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Denomination of invention: A preparation method for the roller teeth of a ceramic composite toothed roller crusher Granted publication date: 20191018 Pledgee: Hebei Shexian Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HANDAN SHIWEI NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2024980018028 |