一种复合材料板锤的制备装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合材料板锤的制备装置及方法。制备装置包括：浇口杯、板锤模腔、左半模、右半模、直浇道腔、陶瓷颗粒腔、压头、锁模座、模底板和下顶块；制备方法，包括如下步骤：S1：将板锤模腔和陶瓷颗粒腔预热至150～250℃，将陶瓷颗粒预热至800～1200℃；S2：将预热后的陶瓷颗粒加入陶瓷颗粒腔内至设定量；S3安放浇口杯；S4随流混合；S5液锻复合：在停止浇注板锤金属液后5～15秒时间内，利用压头对陶瓷颗粒?金属混合物直接加压，直至全部凝固；S6取件和热处理：打开左右半模，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400℃以下，重新加热进行淬火和回火热处理，得到所述的复合材料板锤。
【专利说明】
一种复合材料板锤的制备装置及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种复合材料板锤的制备装置及方法，具体涉及一种反击式破碎机的主要易损件之一的板锤的制备装置及制备方法。
【背景技术】
[0002]复合材料板锤制备的过程中使用的颗粒为毫米级尺度颗粒，现有制备技术针对这种颗粒复合的方法主要包括:搅拌铸造法、铸渗法、消失模法和预制体法。以上方法均可以实现陶瓷颗粒与金属基体之间的复合，但都没有彻底解决颗粒在金属基体中分布不均匀以及陶瓷颗粒与金属基体的界面结合差、使用过程中颗粒剥落的问题。
[0003]李来龙发明的一种高铬铸铁板锤结构(申请号:201320352589.2)以及陈玉祥发明的一种超高锰镶铸板锤(申请号:201110430712.3)，都是在板锤本体上镶铸耐磨性好的陶瓷棒或硬质合金棒。这种复合材料板锤属于局部复合，利用现有的铸造工艺在镶嵌耐磨陶瓷时，无法实现高铬铸铁与陶瓷的牢固结合。
[0004]谢志勇发明了一种反击式破碎机板锤及其制造方法(申请号:201510600674.X)，板锤以合金钢为材质，在板锤用于打击物料的磨损工作部位内间隔排列有表面镀镍陶瓷棒，制作时，首先采用消失模铸造工艺制作镶有陶瓷棒的板锤铸件，然后再对板锤铸件进行淬火、回火，获得的板锤具有较高综合耐磨性能，使用寿命为高铬铸铁(Cr26MoNiCu)板锤的2?3倍。但这种镶铸陶瓷棒的复合板锤成本很高，且陶瓷棒很容易碎化脱落。
[0005]王娟、郑开宏发明了一种复合材料板锤的制备方法(申请号:201510081524.2 )，采用石英砂，并加入水玻璃作为粘结剂，通过二氧化碳硬化制成板锤铸型;采用合箱立浇，铸件凝固冷却后经处理，获得两个工作区域均为陶瓷颗粒增强高铬铸铁和安装区域为低碳低合金钢的复合材料板锤。这一制备方法中，高铬铸铁液与低碳低合金钢液的界面结合强度低，影响了复合材料板锤使用的安全性。
[0006]郭在在等人采用消失模铸造工艺研制了WC陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料板锤铸件，结合了铸件浇冒口系统设计、WC陶瓷颗粒涂层制备和粘结工艺、铸造关键工艺控制、高铬铸铁熔炼与浇注工艺和热处理工艺，并在WC陶瓷颗粒涂层与高铬铸铁液体复合浇注时，采用提高铁水浇注温度和砂箱内的真空负压度，能增强高铬铸铁与WC陶瓷颗粒的铸渗效果，其截面(厚度为6?8mm)无孔洞和夹渣(砂)缺陷，界面结合牢固。但由于颗粒涂层的预处理工艺比较复杂，使用寿命仅比原高铬铸铁提高43%，性价比不高。而且这种方法只能实现表层复合，无法做到大厚度共建的整体复合，不能用于复合材料板锤的制造。
[0007]邢书明公开了一种钢基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法(申请号:201110178356.0)，其本质特征是首先将增强颗粒加入粘流态载体中，形成附带增强颗粒预制体;然后采用消失模铸造和加压凝固，制得钢基颗粒增强复合材料抗磨件。这种方法只能用于薄壁复合材料抗磨件的制备，用于复合材料板锤制造时，陶瓷颗粒漂浮与集聚严重。
[0008]邢书明公开的另一种复合材料抗磨件的制备方法(申请号:201410745937.1)，其特征在于:利用金属液的黏性和外加机械压力，使金属液经充型通道向工件腔流动的过程中，挤入陶瓷腔上方充型通道内的陶瓷颗粒间，将陶瓷颗粒分开并包裹，形成陶瓷颗粒与金属液的均匀混合物，在压力的持续作用下，这种陶瓷颗粒与金属液的均匀混合物进入工件腔，并在随后更高的压力作用下快速冷却凝固，形成陶瓷颗粒增强金属基复合材料抗磨件。这一制备方法在用来制备复合材料板锤时，需要吨位很大的加压设备；陶瓷颗粒与金属液混合物在向模腔内充填的过程中，很容易发生液相领先流动，导致工件内陶瓷颗粒分布不均匀。
[0009]综上所述，现有陶瓷颗粒增强复合材料及复合材料板锤的制备方法都存在陶瓷颗粒在基体内分布不均匀、陶瓷与基体结合不牢和使用中陶瓷易碎化脱落的问题。为了解决现有技术中的这些问题，提出本发明。
【发明内容】
[0010]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种复合材料板锤的制备装置及方法。通过在板锤主要磨损区域复合陶瓷颗粒来提高板锤耐磨性，从而提高其使用寿命，减少更换频率。解决了现有复合材料板锤制备技术中陶瓷颗粒在基体内分布不均匀、陶瓷与基体结合不牢和使用中陶瓷易碎化脱落的问题。
[0011 ]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:
[0012]一种复合材料板锤的制备装置，包括:浇口杯1、板锤模腔3、左半模12、右半模4、直浇道腔5、陶瓷颗粒腔9、压头10、锁模座13、模底板14和下顶块15;
[0013]所述左半模12和右半模4相对放置，二者之间形成腔体;所述腔体的上部为直浇道腔5，下部为板锤模腔3;
[0014]所述板锤模腔3的上部为上工作区6，中部为安装区8，下部为下工作区7;
[0015]所述浇口杯I的底部设有出流口，浇口杯I的右侧下方设有挡流板2，挡流板2的下端伸入直浇道腔5内，浇口杯I的出流口与板锤模腔3之间通过直浇道腔5连通；
[0016]所述陶瓷颗粒腔9为与水平面夹角为5?45°的矩形通道，陶瓷颗粒腔9的一端与直浇道腔5连通，另一端内装有可以在陶瓷颗粒腔9内运动的推料板；
[0017]所述下顶块15位于板锤模腔3的下方;所述锁模座13用于固定左半模12和右半模4;所述模底板14位于锁模座13的下方。
[0018]在上述方案的基础上，所述浇口杯I用耐火材料制成，其出流口为矩形，出流口的长度为板锤工作面长度的0.85?0.95倍，出流口的宽度为10-20mm。
[0019]在上述方案的基础上，所述挡流板2的长度为50?100mm，与出流口的长度等长。
[0020]在上述方案的基础上，所述左半模12和右半模4由模具钢制成。
[0021]在上述方案的基础上，所述板锤模腔3的形状与板锤的形状几何相似，板锤模腔3的长宽尺寸为板锤长宽尺寸的1.008?1.018倍;所述安装区8用来形成板锤的安装结构。
[0022]在上述方案的基础上，所述陶瓷颗粒腔9的宽度等于浇口杯I出流口的长度，陶瓷颗粒腔9的高度为10?30mm。
[0023]在上述方案的基础上，所述压头10由模具钢制成，其底面与复合材料板锤的工作面几何相似，所述压头10与板锤模腔3的两侧壁之间的间隙均匀一致，所述压头10与板锤模腔3的两侧壁之间的单侧运动间隙为0.25?1.0mm，可以沿板锤模腔3做垂直的上下运动，并提供向下的压力。
[0024]在上述方案的基础上，所述装置还包括板锤加强筋腔11，所述板锤加强筋腔11位于板锤模腔3左上方，与所述板锤模腔3连通。
[0025]—种复合材料板锤的制备方法，包括如下步骤:
[0026]SI预热:将板锤模腔3和陶瓷颗粒腔9预热至150?250°C，将陶瓷颗粒预热至800?1200 °C；
[0027]S2充填陶瓷颗粒:将预热后的陶瓷颗粒加入陶瓷颗粒腔9内至设定量；
[0028]S3安放浇口杯:将浇口杯I放在板锤模腔3的正上方，出流口的左边界与板锤模腔3的左侧壁平齐，挡流板2的下端伸入直浇道腔5内；
[0029]S4随流混合:将过热度为80?120°C的板锤金属液浇入浇口杯I，同时启动推料板将陶瓷颗粒腔9内的陶瓷颗粒以设定速度推入直浇道腔5，与板锤金属液混合，形成陶瓷颗粒-金属混合物；当板锤模腔3内的陶瓷颗粒-金属混合物超过下工作区7的高度I?50mm时，推料板停止运动，同时停止饶注板锤金属液；I?10秒后，重新启动饶注板锤金属液，当板锤模腔3内的金属液液面距安装区8的上边界I?50mm时，继续浇注金属液的同时，重新启动推料板，推动陶瓷颗粒与金属液混合，混合后进入板锤模腔3内，直至超过板锤工作面顶面10?30_，停止陶瓷颗粒推料板，同时停止浇注板锤金属液，将浇口杯I移除；
[0030]S5液锻复合:在停止浇注板锤金属液后5?15秒时间内，利用压头10对陶瓷颗粒-金属混合物直接加压，使陶瓷颗粒-金属混合物在压力的持续作用下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤；
[0031]S6取件和热处理:打开左半模12和右半模4，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，重新加热进行淬火和回火热处理，得到所述的复合材料板锤。
[0032]在上述方案的基础上，步骤S4中，通过调节推料板的位置来调节陶瓷颗粒的用量，通过调节推料板的运动速度来调节陶瓷颗粒在复合材料板锤中的体积分数。
[0033]在上述方案的基础上，步骤S5中，所述压头10对陶瓷颗粒-金属混合物施加50?200MPa的机械压力。
[0034]与现有技术相比，本发明具有以下明显优势:
[0035](I)质量好:本发明所得的复合材料板锤，陶瓷颗粒分布均匀，界面结合强度高，内部无收缩缺陷，外形光洁，使用中无陶瓷的碎化脱落，使用寿命与基体金属相比，可以提高3?5倍;并且板锤加强筋的增加，极大地增强了复合材料板锤的耐磨性；
[0036](2)适用范围广:本发明通过高压使金属液与陶瓷界面的压焊，既适用于与金属基体润湿的陶瓷颗粒，也适用于与基体金属不润湿的陶瓷-金属复合板锤的制备；
[0037](3)工艺过程简单，生产效率高:本发明不需对陶瓷颗粒进行包覆镀衣或制备预制体，只需进行必要的预热即可，工艺过程简单；制备过程可以程序控制，实现连续生产，生产效率较高。
【附图说明】
[0038]本发明有如下附图:
[0039]图1本发明所述制备装置示意图
[0040]图2带加强筋的制备装置示意图
[0041]附图标记:
[0042]I为浇口杯，2为挡流板，3为板锤模腔，4为右半模，5为直浇道腔，6为上工作区，7为下工作区，8为安装区，9为陶瓷颗粒腔，10为压头，11为板锤加强筋腔，12为左半模，13为锁模座，14为模底板，15为下顶块。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0044]如图1和图2所示，本发明所述的一种复合材料板锤的制备装置及方法，运用“随流混合+液锻复合”的技术原理，提出了一种制造陶瓷颗粒分散均匀，颗粒与金属基体结合紧密、使用中陶瓷颗粒不脱落的复合材料板锤制备装置及方法。
[0045]所述的“随流混合”过程，是使用浇口杯I浇注板锤金属的同时，将陶瓷颗粒腔9内的陶瓷颗粒以设定的速度推入金属液流经的直浇道腔5内，随着金属液的流动实现陶瓷颗粒与金属液的混合，陶瓷颗粒-金属混合物在重力作用下流入金属制成的板锤模腔3;
[0046]所述的“液态模锻”过程，是利用模具钢制成的压头10对流入板锤模腔3的陶瓷颗粒-金属混合物施加50-200MPa的机械压力，使其在压力作用下冷却凝固成复合材料板锤。
[0047]实施例1一一高锰钢+刚玉板锤
[0048]本实施例公开了一种刚玉颗粒增强高锰钢复合板锤的制备方法，该方法基本原理与所需装置如前所述。
[0049]其具体制备过程包括步骤:
[0050]SI预热:将板锤模腔3和陶瓷颗粒腔9预热至200°C，将刚玉颗粒预热至1000°C ;
[0051]S2充填陶瓷颗粒:将预热好的刚玉颗粒加入陶瓷颗粒腔9，所述的刚玉颗粒，平均粒径2mm;
[0052]S3安放浇口杯:将浇口杯I放在板锤模腔3正上方，出流口的左边界与板锤模腔3的左壁面平齐，浇口杯I右侧的挡流板2伸入直浇道腔5内；
[0053]S4随流混合:将具有过热度为1000C的高锰钢液浇入浇口杯I的同时，启动推料板将陶瓷颗粒腔9内的刚玉颗粒推入直浇道腔5，通过调整推进速度使板锤工作部位颗粒体积比为40% ;当板锤模腔3内刚玉颗粒与金属液的混合物超过板锤下工作区高度30mm时，陶瓷颗粒推板停止运动的，同时停止浇注;8秒后，重新启动浇注板锤金属液，当板锤模腔3内的金属液液面距安装区腔8上边界30mm时，继续浇注金属液的同时，重新启动陶瓷颗粒推板，推动刚玉颗粒，与金属液混合，混合物进入板锤模腔3内，直至超过板锤工作面顶面20mm，停止推动刚玉颗粒的同时，停止浇注，将浇口杯I移除;所述高锰钢液为ZGMn 13;
[0054]S5液锻复合:在停止浇注后5秒时间内，利用压头10对刚玉与高锰钢混合物直接加压，使板锤金属液在50MPa压力的持续作用3min下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤；
[0055]S6取件和热处理:打开左半模12和右半模4，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，然后重新加热进行淬火和回火热处理，得到本发明制备的复合材料板锤。
[0056]该复合板锤工作区域颗粒分布均匀，安装区域无颗粒复合，在同等工况下使用寿命比同材质高锰钢提高5倍，颗粒与基体结合牢固，使用过程无颗粒脱落现象。
[0057]实施例2—一高铬铸铁+氧化锆板锤
[0058]本实施例公开了一种氧化锆颗粒增强高铬铸铁复合板锤的制备方法，该方法基本原理与所需装置如前所述。
[0059]其具体制备过程包括:
[0060]SI预热:将板锤模腔3和陶瓷颗粒腔9预热至250°C，将氧化锆颗粒预热至1200°C ;[0061 ] S2充填陶瓷颗粒:将预热好的氧化锆颗粒加入陶瓷颗粒腔9，所述的氧化锆颗粒，平均粒径2mm;
[0062]S3安放浇口杯:将浇口杯I放在板锤模腔3正上方，出流口的左边界与板锤模腔3的左壁面平齐，浇口杯I右侧的挡流板2伸入直浇道腔5内；
[0063]S4随流混合:将具有过热度为120 0C的高铬铸铁液浇入浇口杯I的同时，启动推料板将陶瓷颗粒腔9内的氧化锆颗粒推入直浇道腔5，通过调整推进速度使板锤工作部位颗粒体积比为40% ；当板锤模腔3内氧化错颗粒与金属液的混合物超过板锤下工作区高度50mm时，陶瓷颗粒推板停止运动的，同时停止浇注；10秒后，重新启动浇注板锤金属液，当板锤模腔3内的金属液液面距安装区腔8上边界50mm时，继续浇注金属液的同时，重新启动陶瓷颗粒推板，推动氧化锆颗粒，与金属液混合，混合物进入板锤模腔3内，直至超过板锤工作面顶面30mm，停止推动氧化锆颗粒的同时，停止浇注，将浇口杯I移除；所述高铬铸铁液为KmTBCr26，添加V0.14% ,T1.1 % ,Nb0.06% 等元素微合金化；
[0064]S5液锻复合:在停止浇注后15秒时间内，利用压头10对陶瓷-金属混合物直接加压，使板锤金属液在120MPa压力的持续作用3min下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤；
[0065]S6取件和热处理:打开左半模12和右半模4，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，然后重新加热进行淬火和回火热处理，得到本发明制备的复合材料板锤。
[0066]该复合板锤工作区域颗粒分布均匀，安装区域无颗粒复合，在同等工况下使用寿命比同材质高铬铸铁提高4倍，颗粒与基体结合牢固，使用过程无颗粒脱落现象。
[0067]实施例3—一高铬铸铁+ZTA板锤
[0068]本实施例公开了一种ZTA颗粒增强高铬铸铁复合板锤的制备方法，该方法基本原理与所需装置如前所述。
[0069]其具体制备过程包括:
[0070]SI预热:将板锤模腔3和陶瓷颗粒腔9预热至150°C，将ZTA颗粒预热至800°C ；
[0071]S2充填陶瓷颗粒:将预热好的ZTA颗粒加入陶瓷颗粒腔9，所述的ZTA颗粒，平均粒径 2mm;
[0072]S3安放浇口杯:将浇口杯I放在板锤模腔3正上方，出流口的左边界与板锤模腔3的左壁面平齐，浇口杯I右侧的挡流板伸入直浇道腔5内；
[0073]S4随流混合:将具有过热度为80 0C的高铬铸铁液浇入浇口杯I的同时，启动颗粒推板将陶瓷颗粒腔9内的ZTA颗粒推入直浇道腔5，通过调整推进速度时板锤工作部位颗粒体积比为40%;当板锤模腔3内陶瓷颗粒与金属液的混合物超过板锤下工作区高度Imm时，陶瓷颗粒推板停止运动的，同时停止浇注；I秒后，重新启动浇注板锤金属液，当板锤模腔3内的金属液液面距安装区腔8上边界Imm时，继续浇注金属液的同时，重新启动陶瓷颗粒推板，推动陶瓷颗粒，与金属液混合，混合物进入板锤模腔3内，直至超过板锤工作面顶面10_，停止推动陶瓷颗粒的同时，停止浇注，将浇口杯I移除；所述高铬铸铁液为KmTBCr26，添加V0.14%，T1.1 %，Nb0.06 % 等元素微合金化；
[0074]S5液锻复合:在停止浇注后10秒时间内，利用压头10对陶瓷-金属混合物直接加压，使板锤金属液在150MPa压力的持续作用3min下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤；
[0075]S6取件和热处理:打开左半模12和右半模4，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，然后重新加热进行淬火和回火热处理，得到本发明制备的复合材料板锤。
[0076]该复合板锤工作区域颗粒分布均匀，安装区域无颗粒复合，在同等工况下使用寿命比同材质高铬铸铁提高4倍，颗粒与基体结合牢固，使用过程无颗粒脱落现象，由于使用密度较轻的ZTA颗粒复合，板锤总重减轻10%左右。
[0077]实施例4一一高铬铸铁+ZTA带加强筋的板锤
[0078]本实施例公开了一种ZTA颗粒增强高铬铸铁复合板锤的制备方法，主要制备方法与实施例3相同，在实施例3板锤结构的基础上在板锤一侧增加高度为50mm、厚度为30mm加强筋，含有加强筋一侧工作面置于上工作区腔6。
[0079]其具体制备过程包括:
[0080]SI预热:将板锤模腔3和陶瓷颗粒腔9预热至200°C，将刚玉颗粒预热至900°C ;
[0081]S2充填陶瓷颗粒:将预热好的ZTA颗粒加入陶瓷颗粒腔9，所述的刚玉颗粒，平均粒径 2mm;
[0082]S3安放浇口杯:将浇口杯I放在板锤模腔3正上方，出流口的左边界与板锤模腔3的左壁面平齐，浇口杯I右侧的挡流板2伸入直浇道腔5内；
[0083]S4随流混合:将具有过热度为100°C的高铬铸铁液浇入浇口杯12的同时，启动颗粒推板将陶瓷颗粒腔9内的ZTA颗粒推入直浇道腔5，通过调整推进速度时板锤工作部位颗粒体积比为40% ;当板锤模腔3内陶瓷颗粒与金属液的混合物超过板锤下工作区高度20mm时，陶瓷颗粒推板停止运动的，同时停止浇注;5秒后，重新启动浇注板锤金属液，当板锤模腔3内的金属液液面距安装区腔8上边界20mm时，继续浇注金属液的同时，重新启动陶瓷颗粒推板，推动陶瓷颗粒，与金属液混合，混合物进入板锤模腔3内，直至超过板锤工作面顶面15mm，停止推动陶瓷颗粒的同时，停止浇注，将浇口杯I移除；所述高铬铸铁液为KmTBCr26，添加V0.14%,T1.1%,Nb0.06%等元素微合金化；
[0084]S5液锻复合:在停止浇注后15秒时间内，利用压头10对陶瓷-金属混合物直接加压，使板锤金属液在200MPa压力的持续作用3min下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤；
[0085]S6取件和热处理:打开左半模12和右半模4，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，然后重新加热进行淬火和回火热处理，得到本发明制备的复合材料板锤。
[0086]该复合板锤工作区域颗粒分布均匀，安装区域无颗粒复合，在同等工况下使用寿命比同材质高铬铸铁提高4.5倍以上，颗粒与基体结合牢固，使用过程无颗粒脱落现象，板锤加强筋比板锤主体先接触摩擦，可以延长板锤磨损时间，延长板锤使用寿命。
[0087]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种复合材料板锤的制备装置，其特征在于:包括浇口杯(I)、板锤模腔(3)、左半模(12)、右半模(4)、直浇道腔(5)、陶瓷颗粒腔(9)、压头(10)、锁模座(13)、模底板(14)和下顶块(15); 所述左半模(12)和右半模(4)相对放置，二者之间形成腔体;所述腔体的上部为直浇道腔(5)，下部为板锤模腔(3); 所述板锤模腔(3)的上部为上工作区(6)，中部为安装区(8)，下部为下工作区(7); 所述浇口杯(I)的底部设有出流口，浇口杯(I)的右侧下方设有挡流板(2)，挡流板(2)的下端伸入直浇道腔(5)内，浇口杯(I)的出流口与板锤模腔(3)之间通过直浇道腔(5)连通； 所述陶瓷颗粒腔(9)为与水平面夹角为5?45°的矩形通道，陶瓷颗粒腔(9)的一端与直浇道腔(5)连通，另一端内装有可以在陶瓷颗粒腔(9)内运动的推料板； 所述下顶块(15)位于板锤模腔(3)的下方;所述锁模座(13)用于固定左半模(12)和右半模(4);所述模底板(14)位于锁模座(13)的下方。2.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述浇口杯(I)用耐火材料制成，其出流口为矩形，出流口的长度为板锤工作面长度的0.85?0.95倍，出流口的宽度为 10-20mm; 所述挡流板(2)的长度为50?10mm，与出流口的长度等长。3.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述左半模(12)和右半模(4)由模具钢制成。4.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述板锤模腔(3)的形状与板锤的形状几何相似，板锤模腔(3)的长宽尺寸为板锤长宽尺寸的1.008?1.018倍;所述安装区(8)用来形成板锤的安装结构。5.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述陶瓷颗粒腔(9)的宽度等于浇口杯(I)出流口的长度，陶瓷颗粒腔(9)的高度为10?30mm。6.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述压头(10)由模具钢制成，其底面与复合材料板锤的工作面几何相似，所述压头(10)与板锤模腔(3)的两侧壁之间的间隙均匀一致，所述压头(10)与板锤模腔(3)的两侧壁之间的单侧运动间隙为0.25?1.0_，可以沿板锤模腔(3)做垂直的上下运动，并提供向下的压力。7.如权利要求1所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于:所述装置还包括板锤加强筋腔(11)，所述板锤加强筋腔(11)位于板锤模腔(3)左上方，与所述板锤模腔(3)连通。8.—种复合材料板锤的制备方法，应用权利要求1-7任意一个权利要求所述的复合材料板锤的制备装置，其特征在于包括如下步骤: SI预热:将板锤模腔(3)和陶瓷颗粒腔(9)预热至150?250°C，将陶瓷颗粒预热至800?1200 °C； S2充填陶瓷颗粒:将预热后的陶瓷颗粒加入陶瓷颗粒腔(9)内至设定量； S3安放浇口杯:将浇口杯(I)放在板锤模腔(3)的正上方，出流口的左边界与板锤模腔(3)的左侧壁平齐，挡流板(2)的下端伸入直浇道腔(5)内； S4随流混合:将过热度为80?1200C的板锤金属液浇入浇口杯(I)，同时启动推料板将陶瓷颗粒腔(9)内的陶瓷颗粒以设定速度推入直浇道腔(5)，与板锤金属液混合，形成陶瓷颗粒-金属混合物；当板锤模腔(3)内的陶瓷颗粒-金属混合物超过下工作区(7)的高度I?50mm时，推料板停止运动，同时停止浇注板锤金属液；I?10秒后，重新启动浇注板锤金属液，当板锤模腔(3)内的金属液液面距安装区(8)的上边界I?50mm时，继续浇注金属液的同时，重新启动推料板，推动陶瓷颗粒与金属液混合，混合后进入板锤模腔(3)内，直至超过板锤工作面顶面10?30mm，停止陶瓷颗粒推料板，同时停止浇注板锤金属液，将浇口杯(I)移除； S5液锻复合:在停止浇注板锤金属液后5?15秒时间内，利用压头(10)对陶瓷颗粒-金属混合物直接加压，使陶瓷颗粒-金属混合物在压力的持续作用下快速冷却、凝固，直至全部凝固，板锤金属将其中的陶瓷颗粒牢固地抱紧，得到陶瓷颗粒分布均匀、结合牢固的复合材料板锤； S6取件和热处理:打开左半模(12)和右半模(4)，取出复合材料板锤，置入缓冷炉冷却至400°C以下，重新加热进行淬火和回火热处理，得到所述的复合材料板锤。9.如权利要求8所述的复合材料板锤的制备方法，其特征在于:步骤S4中，通过调节推料板的位置来调节陶瓷颗粒的用量，通过调节推料板的运动速度来调节陶瓷颗粒在复合材料板锤中的体积分数。10.如权利要求8所述的复合材料板锤的制备方法，其特征在于:步骤S5中，所述压头(10)对陶瓷颗粒-金属混合物施加50?200MPa的机械压力。
【文档编号】B22D27/11GK105903924SQ201610416277
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】邢书明, 董琦, 邱博
【申请人】北京交通大学