用于压实机轮的耐磨部件的制作方法
【专利说明】用于压实机轮的耐磨部件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年4月5日提交的美国临时专利申请号61/809，018的优先权，所述申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及耐磨部件，更具体地，涉及用于压实机轮的耐磨部件。
【背景技术】
[0004]压实机(诸如，举例而言，废弃物填埋场压实机和土壤压实机)通常包括钢轮，所述钢轮装配有齿，所述齿从轮径向向外延伸以接合和压实压实机被驱动驶过的材料。随着时间的推移，所述齿受磨损，并且最终需要被更换。
[0005]持予McCartnev的美国专利号6,632,045( “ ' 045专利”)公开了一种示例的齿。'045专利的齿是一种适于被焊接到钢轮的两段式的(two-part)齿。它包括:由可焊接材料构成的基部，和由比用于所述基部的金属更硬的金属构成的帽部。根据，045专利，所述齿通过在第一模具中铸造基部，将基部移至第二模具，以及在第二模具中将帽部铸造在基部上而制成。在铸造帽部时，熔融金属流入基部的配合形成物中，从而确保当熔融金属固化时，帽部牢固地键接到基部。
[0006]虽然'045专利的齿可能适用于某些应用，但它可能不能很好地适用于其它应用。例如，'045专利的齿可能不太适合用于下述一些应用，在这些应用中它的重量给压实机的动力传动部件造成应力而未有意义地改善压实。在这类应用中，所述齿可能会导致所述动力传动部件过早失效，从而不必要地增加了与压实机相关联的维护成本。
[0007]本发明的各种实施例旨在克服现有技术的一个或多个缺陷。
【发明内容】
[0008]在本发明的示例实施例中，一种耐磨部件包括基座部分和尖端部分。所述尖端部分包括近端和远端。所述近端在基座-尖端界面处冶金结合到所述基座部分，所述基座-尖端界面具有大体抛物线形的横截面轮廓。所述远端限定所述耐磨部件的外表面。
[0009]在本发明的另一个示例实施例中，一种耐磨部件包括基座部分和尖端部分。所述尖端部分包括近端、远端以及从所述远端延伸到所述近端的至少部分凹形的侧表面。所述近端在基座-尖端界面处冶金结合到所述基座部分。所述远端限定所述耐磨部件的外表面。
[0010]在本发明的又一个示例实施例中，一种耐磨部件包括基座部分和尖端部分。所述基座部分包括多个突起。所述尖端部分包括近端和远端。所述近端包括多个凹部，并且在基座-尖端界面处冶金结合到所述基座部分，在所述基座-尖端界面处所述多个突起延伸到所述多个凹部中。所述远端限定所述耐磨部件的外表面。
【附图说明】
[0011]图1是一种用于与压实机一起使用的示例的轮的图示；
[0012]图2是一种用于与图1的轮一起使用的示例的耐磨部件的图示；
[0013]图3是在图2的耐磨部件的示例的尖端与基座部分之间的示例界面的放大的横截面视图；
[0014]图4是用于铸造图2和图3的耐磨部件的示例装置的横截面视图；
[0015]图5是在图4的装置的示例模具中、图2至图4的耐磨部件的横截面视图；
[0016]图6是另一示例尖端部分的图示；
[0017]图7是结合到另一示例基座部分的、图6的尖端部分的横截面视图；
[0018]图8至图13是又一示例尖端部分的图示；以及
[0019]图14和图15是流程图，描述铸造制品的示例的公开方法，所述制品诸如其他附图中的耐磨部件。
【具体实施方式】
[0020]图1示出一种与移动式机器(诸如填埋场或土壤压实机)一起使用的钢轮10。如图所示，呈齿形式的耐磨部件20被装配到轮10，并且从轮10径向向外延伸以接合和压实所述轮10被驱动驶过的材料。然而，应理解，耐磨部件20可以是被装配到另一类型零件(例如铲斗)的齿，或者可以是完全另一种类型的耐磨部件(例如，废料金属粉碎机的盘式转子上的锤)。在任何情况下，在某些实施例(例如，图1的实施例)中，每个耐磨部件20可包括尖端部分30，所述尖端部分30从轮10径向向外延伸以接合和压实钢轮10被驱动驶过的材料。在这些实施例中，尖端部分30可通过其耐磨部件20的基座部分40而连接至轮10，所述耐磨部件20可被焊接到轮10。
[0021]尖端部分30可以具有限定其耐磨部件20的外表面的远端50。如图1所示，远端50可以是大体I形状的。然而，应理解，所述远端50可为其它不同的形状。例如，远端50可为大体+ (加号)形状的。或者，远端50可以具有有助于压实材料的另一种形状。尖端部分30还可以包括从尖端部分30的远端50延伸到近端70的侧表面60。在某些实施例中，侧表面60可以是至少部分凹形的，从而使得它们能够使材料偏离基座部分40，并由此保护基座部分40免于磨损。或者，侧表面60可以具有有利于压实材料的其它形状(例如，不是至少部分凹形的形状)。无论尖端部分30’的形状如何，尖端部分30都可由具有至少45洛氏C级硬度的材料形成，从而使得它对材料的压实所引起的磨耗具有高耐抗性。例如，尖端部分30可由白口铁(例如，高络白口铁或镍硬铸铁)、碳化铁、等温淬火铁(austemperediron)、高碳钢、高碳合金钢、工具钢、碳化钢或不锈钢形成。
[0022]参考图2，基座部分40可以包括:用于将耐磨部件20附接到轮10的安装端75、与安装端75相对的远端77，和从安装端75延伸到远端77的侧表面78。如图所示，安装端75大体成形为遵循轮10的廓形，从而便于将耐磨部件20附接到轮10。然而，值得注意的是，安装端75可包括不遵循轮10的廓形的凹部80。凹部80可在耐磨部件20被附接到轮10时变成中空腔，从而相对于类似尺寸的(但实心的)耐磨部件减少耐磨部件20的重量。基座部分40可由碳当量(CE)值小于0.7的材料形成，从而确保通过使用本领域中的便携式焊接设备(而不是维护设施中通常需要执行的专门的焊接程序)可将它焊接到钢(例如钢轮10)。例如，基座部分40可以由钢(例如碳钢、合金钢或不锈钢)形成。
[0023]基座部分40可冶金结合到尖端部分30，即，部分40可主要通过冶金结合而附接到部分30。特别地，基座部分40的远端77可冶金结合到尖端部分30的近端70。如图3所示，远端77与近端70之间的界面(“基座-尖端界面100”)因此可仅由基座部分40的材料和尖端部分30的材料的混合物构成。S卩，基座-尖端界面100可不包含粘合剂或填料金属、氧化物膜和空隙。
[0024]基座-尖端界面100的形状(由此以及远端77和近端70)可以是非平面的，并且可以与耐磨部件20的铸造方法相关。例如，参考图4，耐磨部件20可以使用双浇注(dual-pour)方法而离心式铸造制得，在所述双饶注方法中恪融的第一材料和第二材料通过浇口 120而被浇注到旋转的模具110中。所述熔融的第一材料可被首先浇注以形成尖端部分30，同时模具110以第一速度旋转。在使所述第一材料冷却后，所述第二材料可被浇注在第一材料(此时的尖端部分30)上方以形成基座部分40，同时模具110以第二速度旋转，所述第二速度可以会或可以不会与第一速度相同。两次浇注可以在模具110绕轴线115旋转时发生，所述轴线115大体平行于重力加速度的方向(即所述材料在被浇注时下落的方向)。这种旋转可导致第一材料蔓延到模具110的侧部上，由此赋予尖端部分30的近端70 (由此以及基座-尖端界面100)大体抛物线形的横截面轮廓，如图4所示。应注意，在基座-尖端界面100下方，尖端部分30可以具有垂直于轴线115的实心的(即无空隙的)横截面，如图5所示。进一步，应理解，与轴线115垂直的尖端部分30的任何横截面的外边缘125的形状将由模具110的形状限定。因此，外边缘125可以是非圆形的，如图5所示。例如，外边缘125可以是大体I形状的(如图所示)、大体+(加号)形状的，或其它不同形状的。
[0025]在离心式铸造耐磨部件20的另一方法中，尖端部分30可以在被定位在模具110中之前由第一材料铸造、锻造或机械加工而成。熔融的第二材料然后可被浇注到模具110中在尖端部分30上方以形成基座部分40，同时模具110绕轴线115旋转。采用此第二种方法，尖端部分30的近端70可以起始具有几乎任何形状。近端70的形状在模制期间由于冶金结合工艺而可稍微改变，但应该理解，基座-尖端界面100的形状可至少大体追循近端70的起始形状。例如，如图6所示，近端70可以起始具有从尖端部分30的第一侧140延伸到尖端部分30的第二侧150的多个凹部130。每个凹部130可以是大体山谷形状的。例如，每个凹部130可以是大体U形状的，并且宽度可以大于其深度(如图6所示)。在某些实施例中，近端70可以起始具有两个凹部130。参考图7，当熔融的第二材料被浇注到模具110中在这种凹部130上方时，第二材料可以使凹部130稍微变形成凹部130'。然后第二材料可固化以形成具有多个突起160的基座部分40，每个突起160延伸到基座-尖端界面100处的对应的一个凹部13(V中。应注意，在一些实施例中，突起160和凹部13(V可以机械地增强基座部分40到尖端部分30的结合。
[0026]所述延伸到基座-尖端界面100处尖端部分30的近端70中的任何突起160的数量、形状和布置，可能受近端70的起始形状影响。例如近端70可以起始具有深度大于宽度的凹部130，而不是起始具有宽度大于深度的凹部