专利名称：一种耐磨的空心砖芯具及其制备方法
技术领域：
本发明涉及空心砖，特别是一种具有优异耐磨性能的空心砖芯具及其制备方法。
背景技术：
现有的空心砖芯具包括芯头、芯杆和芯座，其中芯座是由两个大刀片、三个或三个以 上的小刀片和两个固定板拼焊而成的，大刀片、小刀片、固定板均由含猛低碳钢制成的； 芯杆是由含锰低碳钢制成，经热处理达洛氏硬度32 35度后，与芯座焊装在一起；芯头 也是由含锰低碳钢制成，然后镀硬铬，用螺帽紧固在芯杆上。
现有的空心砖芯具均是使用含锰(Mn)低碳钢用焊接方法制成的，之所以选用这种 不耐磨的含猛低碳钢材料来制造，主要是受钢材的焊接性能所局限。焊接性能好的钢材的 碳当量必然低，而碳当量低的钢材的耐磨性能必然差，这是现有的空心砖芯具的焊接制造 工艺必须选用不耐磨含锰低碳钢的主要原因。由于所用含锰低碳钢对空心砖泥浆的耐磨性 很差，这导致空心砖芯具的使用寿命很低，难以满足连续大批量自动挤出空心砖生产线的 使用要求。
因此，要制造耐磨的空心砖芯具，避免使用焊接制造工艺是关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有常用制备方法的不足，提供一种耐磨的空心 砖芯具，并提供其制造的方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的耐磨的空心砖芯具采用机械装配式结构，其包括芯头、芯杆和芯座，芯 座由两个固定板、两个大刀片和三个或三个以上的小刀片组成。其中芯头通过其插孔安 装在芯杆的上端，并且由螺母固定。芯杆的下端与连接板的插孔配合相连；连接板通过连 接销固定在芯座上，芯座为整体铸钢结构。
本发明采用包括设计和制造零件、芯座的铸造、对铸造的芯座进行加工、对零件的表 面强化处理及淬火一回火热处理和组装的步骤，来制备上述耐磨的空心砖芯具。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点
其一.为了避免使用焊接制造工艺，将空心砖芯具的结构由原来的芯杆与芯座间的焊
接连接结构设计成机械装配结构。
其二.用耐磨性能优异的钢材制造空心砖芯具的主要零件芯座、芯杆及芯头。
其三.对用耐磨措施性能优良的钢材制造出的空心砖芯具的主要零件芯座、芯杆及芯
头进行表面TD处理，表面涂覆碳化钒及整体强化的综合热处理，使芯座、芯杆及芯头的
表面硬度达到HV2000以上，内部硬度达HRC55以上。
其四.空心砖泥浆成分如表l，其中的最主要的硬物质是二氧化硅，二氧化硅的硬度
3为HV1700 HV1800。由于空心砖芯具主要零件的表面硬度比二氧化硅硬的多，因此采用 本方法组装成的空心砖芯具具有特别优异的耐磨性，其使用寿命比现有的空心砖芯具高出 4倍以上，而制造成本仅为现有空心砖芯具的1.5倍，更重要的是节省更换芯具的时间， 提高生产效率。
此外，本发明工艺简单，容易操作，可以很好地满足连续大批量自动挤出生产线的使 用要求，适于工业化生产。
图1是本发明提供的耐磨的空心砖芯具的主视图。 图2是图1的左视图。 图3是图1的俯视图。
图中l.芯头；2.芯杆；3.连接板；4.连接销；5.大刀片；6.第一小刀片；7.第 二小刀片；8.第三小刀片；9.固定板。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。
本发明是一种耐磨的空心砖芯具，它是对现有的空心砖芯具进行改进而得到的。本发 明采用机械装配式结构，如图1至图3所示包括芯头l、芯杆2和芯座，芯座由两个固
定板9、两个大刀片5和三个或三个以上的小刀片组成。其中，芯头l通过其无螺纹的插 孔安装在芯杆2的上端，并且由螺母固定。芯杆2的下端与连接板3的无螺纹的插孔配合 相连。连接板3通过连接销4 (带螺纹)固定在芯座上，芯座为整体铸钢结构。本实施例 给出了三个小刀片，它们分别是第一小刀片6、第二小刀片7和第三小刀片8 (见图2)。
所述的芯头l、芯杆2、连接板3和芯座，其表面均经过TD渗钒，其整体均经过淬 火一回火热处理，使各零件的表面碳化钒覆层厚度为5—15um，表面硬度为HV2000 — 3000,内部硬度达HRC55 58。
本发明采用包括以下的步骤方法来制备上述的空心砖芯具
第一步为设计和制造零件对现有的空心砖芯具，先将其分解为包括芯头l、芯杆2、 连接板3、连接销4和芯座五个部分，再按照机械装配结构分别设计和制造出这五个部分 的零件；
第二步为芯座的铸造对于芯座先采用耐磨铸钢和精密铸造工艺整体铸造出，精铸后 再退火处理，以便机加工；
第三步为对铸造的芯座进行加工对退火处理的芯座进行机械加工，加工出装配芯杆 2的无螺纹的定位孔，该定位孔位于第二小刀片7的上方；加工固定板9上的安装螺孔； 并将各处外表面打磨抛光，使各处外表面光洁度达八级；
第四步为对零件的表面强化处理及淬火一回火热处理将前三步制造出的芯头l、芯 杆2、连接板3和芯座进行TD渗钒表面强化处理。TD渗钒表面强化处理工艺过程包括抛 光、除油、除锈、表面活化、表面活化、TD处理、后续热处理和表面清理及清洁，后续热处理是淬火一回火处理。具体如下
I .抛光处理将要处理的工件(芯头1、芯杆2、连接板3和芯座)依次采用500# 、
800弁金相水砂纸抛光至表面光洁，表面粗糙度低于0.8 wm。
II. 除油要处理的工件(芯头l、芯杆2、连接板3和芯座)用质量浓度l: IO" —
枝花"金属清洗剂(温度60 80'C)，清洗至油除尽，然后清水冲洗。
III. 除锈将要处理的工件(芯头l、芯杆2、连接板3和芯座)放入250g/L盐酸， 常温下浸泡8分钟，取出后清水冲洗后，热风吹干。
IV. 表面活化将要除锈后的工件(芯头l、芯杆2、连接板3和芯座)放入质量百分 数为3%的硝酸溶液中浸泡20秒，用清水冲洗后，热风吹干。
V. TD处理及后续热处理
TD渗钒用的盐的配料比例为72%Na2B4O7+20%V2O5+3%B4C+15%NaF。炉温升至 90(TC后，将无水硼砂分批加入，待全部硼砂加入并熔化后，将无水硼砂与氟化纳混合加 入并作充分搅拌，待均匀后加入V205，最后加入B4C。碳化硼加入时，发生还原反应， 放出大量反应热，为防止熔盐溢出，需分多次加入B4C，并作充分搅拌，使还原反应得以 充分进行。各成份全部加入后需在950'C保温60分钟后加入工件(芯头l、芯杆2、连接 板3和芯座)，保温4 6个小时，再将温度升至105(TC保温一个小时后取出工件，为防 止氧化，取出后立即投入常温的淬火油内淬火。油淬冷却后将工件(芯头l、芯杆2、连 接板3和芯座)取出放入回火炉180 200。C回火1 2个小时。
VI. 表面清理及清洁回火后取出工件(芯头l、芯杆2、连接板3和芯座)先用砂纸 打磨，然后将工件放入煮沸的水中1 2小时，可基本除去表面惨盐，取样经过切割，抛 光，腐蚀后采用超声波清洗15分钟即可进行电子探针分析。如无明显缺陷，各零件的表 面碳化钒覆层厚度为5 — 15um，表面硬度为HV2000—3000，内部硬度达HRC55 58。 满足检测的工件则热风吹干备用。
第五步为组装，对经过表面处理和热处理的各个零件组装，其中，芯头l通过其中间 的插孔(无螺纹孔)安装在芯杆2的上端，芯杆2的下端与连接板3的插孔(无螺纹孔) 配合相连，连接板3通过连接销4 (带螺纹)用螺纹固定在芯座上；芯座上的大刀片5、 第一小刀片6、第二小刀片7、第三小刀片8、固定板9均是通过精密模铸造形成的一个 芯座整体；至此芯头l、芯杆2、连接板3、连接销4和芯座装配成芯具。
经过以上步骤的制备，得到耐磨的空心砖芯具。
本发明提供的耐磨的空心砖芯具，其使用方法同现有技术。
附表表l.
空心砖泥浆成分及其对应的显微硬度和莫氏硬度
;页岩化学 l成份
标准值0%
Si02
A1203
不确定度％
微观硬度HV和莫氏硬度
69.63
0.16
石英砂Si02 99.1%以上，显微硬度 1600kg/mn^或表述为显微硬度为8.04 Gpa。
14.82
0.10
(棕、黑刚玉)显微硬度1800 2450或表 述为20.58Gpa。
Fe203
;.67
0.08
赤铁矿粉红色矿粉，主要成分为Fe203，j
&203>80%,莫氏硬度5-6 。 I
CaO
I j 硅灰石化学分子式CaSi03 (偏硅酸钙)。
0.22 I 0.06 |理论值Sio251.75%， Ca048.25%，莫氏硬度
k.5-5.0 。
MgO0.670.07水镁石MgO 69.12%， 112030.88%.有时 成纤维状集合体，称为纤水镁石(nemalite) 或水镁石石棉。莫氏硬度2.5
Ti020.680.04金红石主要成分为Ti02，莫氏硬度为 6.0 6.5,金红石主要用于提取钛和制造白色
颜料
权利要求
1. 一种耐磨的空心砖芯具，包括芯头(1)、芯杆(2)和芯座，芯座由两个固定板(9)、两个大刀片(5)和三个或三个以上的小刀片组成，其特征是所述空心砖芯具采用机械装配式结构，其中芯头(1)通过其插孔安装在芯杆(2)的上端，并且由螺母固定；芯杆(2)的下端与连接板(3)的插孔配合相连；连接板(3)通过连接销(4)固定在芯座上，芯座为整体铸钢结构。
2. 根据权利要求1所述的耐磨的空心砖芯具，其特征在于芯头(1)、芯杆(2)、连接板 (3)和芯座，其表面均经过TD渗钒，其整体均经过淬火一回火热处理，使各零件的表面碳化钒覆层厚度为5 — 15u m，表面硬度为HV2000—3000，内部硬度达HRC55 58。
3. —种耐磨的空心砖芯具的制备方法，其特征是采用包括以下的步骤方法 第一步为设计和制造零件对现有的空心砖芯具，先将其分解为包括芯头(l)、芯杆(2)、连接板(3)、连接销(4)和芯座五个部分的零件，并且按照机械装配结构分别设计，再制造 出所述的芯头、芯杆、连接板和连接销；第二步为芯座的铸造对于芯座先采用耐磨铸钢和精密铸造工艺整体铸造出，精铸后再 退火处理；第三步为对铸造的芯座进行加工对退火处理的芯座进行机械加工，加工出装配芯杆(2) 的定位孔及固定板(9)上的安装螺孔，并将各处外表面打磨抛光；第四步为对零件的表面强化处理及淬火一回火热处理将前三步制造出的芯头(1)、芯 杆、连接板和芯座进行TD渗钒表面强化处理及淬火一回火热处理，使各零件的表面碳化钒 覆层厚度为5 — 15iim，表面硬度为HV2000—3000，内部硬度达HRC55 58;第五步为组装对经过表面处理和热处理的各个零件组装，其中，芯头(1)通过其插孔安装在芯杆(2)的上端，芯杆(2)的下端与连接板(3)的插孔配合相连，连接板(3)通 过连接销(4)固定在芯座上；经过以上步骤的制备，得到耐磨的空心砖芯具。
4. 根据权利要求3所述的耐磨的空心砖芯具的制备方法，其特征是第三步中，将各处外 表面打磨抛光时，应使各处外表面光洁度达八级。
全文摘要
本发明提供的耐磨的空心砖芯具采用机械装配式结构，其包括芯头(1)、芯杆(2)和芯座，芯座由两个固定板(9)、两个大刀片(5)和三个或三个以上的小刀片组成，其中芯头通过其插孔安装在芯杆的上端，并且由螺母固定；芯杆的下端与连接板(3)的插孔配合相连；连接板通过连接销(4)固定在芯座上，芯座为整体铸钢结构。该空心砖芯具的制备包括设计和制造零件、芯座的铸造、对铸造的芯座进行加工、对零件的表面强化处理及淬火-回火热处理和组装步骤，适于工业化生产。本发明组装成的空心砖芯具的使用寿命比现有的空心砖芯具高出4倍以上，而制造成本仅为现有空心砖芯具的1.5倍，更重要的是节省更换芯具的时间，提高生产效率。
文档编号B28B7/16GK101508134SQ20091006108
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者李爱农, 潘成刚, 王华昌, 王洪福, 马保国 申请人:武汉理工大学