磨损表面的制作方法

本发明涉及附接到设备表面的磨损构件。

背景技术：

磨蚀环境中使用的设备受到可以腐蚀暴露表面的过度磨损。在提取和处理大量土方材料的采矿操作中的设备的暴露表面特别容易磨损。具有许多方法来延长暴露部件的使用寿命。用于部件的材料选择可提供改进的耐磨性，但是必须与部件的其他性能和使用平衡。硬的磨损层通常通过焊接或其他方法施加到部件的表面，以提供较厚和较硬的表面，延长设备的使用寿命。这种表面硬化可随着其磨损掉来更新，但是施加过程是极度费力的，并且使得设备长时间不能工作。设备越大，需要越多时间来施加表面硬化，并且设备不能工作的时间越长。

一些设备可设置有可更换衬里，其安装成覆盖设备的较大区域。衬里用于非公路倾卸卡车车厢内，车厢接收和倾卸从矿区牵拉的材料。在开放式矿区中作业的大型倾卸卡车定位在挖掘或收集被爆破材料并使负载下落到车厢表面上的铲斗下方，负载会重达几百吨。材料被牵拉到另一位置并倾卸。材料包括硬颗粒，由于其上具有成吨的材料，硬颗粒被保持贴靠车厢表面。在车厢倾斜返回以倾卸负载时，这些颗粒刮擦并摩擦车厢的表面。矿区通常日以继夜地运转，并且倾卸卡车的车厢被快速磨损。铲斗可经历类似的负载和磨损状况。衬里作为牺牲部件附接到车厢表面。它们可以是横跨车厢的大型刚性部件，或者它们可以由多个刚性部件组装而成。这些是定制的，以配合具体形状的车厢(或具体铲斗形状)，并且必须储存并通过专用卡车运输到现场，增加了成本。另外，通常需要专用附接系统来将磨损表面保持在倾卸卡车的车厢内。

用于磨损表面的最有效的材料是硬材料，诸如铸造白口铁。白口铁可以铸造成多种形状，并且非常耐磨。诸如白口铁的硬材料难以焊接，因为焊接过程使得材料性能退化并增加裂纹。这种磨损构件通常需要通过其他非焊接装置附接。诸如钢的较软金属的基部被焊接在设备上，并且接着白口铁磨损构件被固定到钢基部。钢基部比磨损构件更容易磨损，但是磨损构件保护基部，限制磨蚀并延长基部的寿命。

铸造磨损构件可通过锁定件或需要附加部件或更复杂的铸造件的其他机械保持装置机械地附接到基部。磨损构件具有能够相对容易地操控和安装到基部的尺寸。但是，大型表面会需要大量磨损构件覆盖该表面，再次需要时间和成本来初始安装基部，以及随后在基部上更换多个磨损构件的每个磨损构件。这些解决方案的每种解决方案需要长时间的设备停机以及维护工时来安装和更新。

技术实现要素：

在磨蚀环境中操作的设备受到磨损和磨蚀。处理诸如铁矿石或煤炭的土方材料的采矿设备会以非常高的速率磨损表面，使得设备需要频繁维护以更换暴露于磨蚀材料负载的可磨损表面。这种维护对于昂贵投资的设备来说需要长时间停机。

本发明涉及一种磨损表面，其可以用于多种不同设备上以延长设备的使用寿命。磨损表面可与包括弯曲或平表面的大范围表面形状相符。磨损表面可在现场被容易地剪裁以配合大范围的设备表面。磨损表面容易附接到设备，而没有专用工具，并不用定制紧固件。磨损表面可被直接附接到被保护表面。磨损表面降低了投资设备的更新和维护所需的时间并降低操作成本。磨损表面也可被移除以便更换，而不立即需要专用工具。

在优选实施方式中，安装到可磨损表面以保护可磨损表面的磨损表面包括硬的磨损构件；以及在两侧与磨损构件重叠的保持构件。

在本发明的另一方面，安装到表面的磨损组件包括硬的磨损构件、保持构件和衬里，其中保持构件与磨损构件交替，以便将磨损构件保持到衬里。

在本发明的另一方面，将磨损表面施加到基底的方法包括将第一保持构件附接到基底，邻近第一保持构件定位磨损构件，并且邻近磨损构件，将第二保持构件附接到基底，其中第一保持构件和第二保持构件将磨损构件保持到基底。

在本发明的另一方面，在采矿应用中保护基底的磨损构件包括白口铁，其中磨损构件通过悬置在磨损构件之上的邻近保持构件保持。

在本发明的另一方面，本发明的磨损表面包括与细长保持构件交替的细长硬磨损构件，细长保持构件在两侧与每个磨损构件重叠。保持构件彼此之间以及与磨损构件以间隔开的关系保持，磨损构件保持在保持构件之间。

在本发明的另一方面，磨损表面包括与保持构件交替的硬磨损构件，保持构件在相对侧与每个磨损构件重叠。每个保持构件附接到柔性衬里。

在本发明的替代方面，施加磨损表面的方法包括将磨损表面从运输构型释放到打开构型。磨损表面被剪裁以便与接收磨损表面的设备相符。被剪裁的磨损表面被安装到接收设备。

在本发明的替代方面，保持构件通过保持构件的暴露表面的开口焊接到设备。在操作期间，间隔开的保持构件与硬磨损构件重叠以便将磨损构件保持到设备。

在本发明的替代方面，磨损构件在磨损构件的使用寿命期间通过与磨损构件的每侧重叠的保持构件保持到操作设备。

在一些实施方式中，磨损构件相对于保持构件和柔性衬里自由运动。磨损构件可以与保持构件和衬里中的一个或全部间隔开，以有助于构件的相对运动。磨损表面可容易横向于磨损构件的细长方向弯曲或屈曲，以便与接收表面相符。磨损表面可通过滚动和重叠降低侧向尺寸，以有助于运输。

在一些实施方式中，磨损表面被安装到用于采矿的非公路倾卸卡车的车厢。替代地，磨损表面可安装到收集沉积土方材料并使其倾卸到新的位置的铲斗的表面。磨损表面可安装到诸如连续输送机、滑槽和料斗的其他设备。

附图说明

图1是被剪裁并安装到倾卸卡车的车厢内的磨损表面的透视图。

图1A是运输构型的磨损表面的透视图。

图2是磨损表面的部分的透视图。

图3是磨损表面的部分的替代构型的透视图。

图4是沿着图3中的线4-4截取的横截面图。

图5是磨损表面的横向横截面，示出开口和保持件构件的焊接。

图6是磨损表面的横向横截面图，示出磨损。

图7是铲斗和磨损表面的透视图。

图8是磨损表面的部分的替代实施方式的透视图。

图9是磨损表面的部分的替代实施方式的透视图。

图10是磨损表面的部分的替代实施方式的透视图。

图10A是磨损表面的部分的替代实施方式的透视图。

具体实施方式

磨损构件被施加到多种设备以延长设备的使用寿命。没有磨损构件，设备的暴露宽大表面经历多种磨蚀和磨损，并会由于磨蚀材料而磨损掉。

容易运输、装配和附接到设备表面的可更换磨损表面20在图1-10中总体示出。使用在磨蚀环境中的设备被示出为具有货舱或车厢12的倾卸卡车10。挖掘的材料被掉落到非公路倾卸卡车的车厢内。卡车牵拉材料到处理站，其中车厢倾斜以经过车厢的开放后部将材料倾卸而出。大型卡车可承载多达350公吨的有效负载。特别是在滑动离开车厢后部时，在有效负载下，车厢表面上承载的磨蚀材料的运动使得车厢表面非常快速地磨蚀。虽然在这些例子中示出非公路倾卸卡车，这出于说明目的，并且不应该认为是限制的。磨损表面可在暴露于磨蚀材料的其他表面上使用，诸如输送机、滚动磨和铲斗或在磨蚀环境中使用的其他设备。

磨损表面20被示出有交替的细长磨损构件24和保持构件26。保持构件可任选地包括在顶表面26B和底表面26A之间延伸的开口28。

衬里22支承交替的细长磨损构件24和细长保持构件26。保持构件大致沿着磨损构件的长度在每侧与磨损构件重叠，虽然在一些实施方式中，保持件沿着其长度与磨损构件间断地重叠。在优选实施方式中，保持构件在顶侧26B比底侧宽，并且分散地延伸离开底侧26A。保持构件在底侧26A处附接到衬里材料。

磨损构件在面向衬里材料22的底表面24A处较宽，并且分散地延伸离开底表面到顶表面24B。磨损构件和保持构件的相邻会聚和分散侧表面可彼此相符。图2示出作为平表面和倾斜表面的侧表面24C和26C，为磨损构件和保持构件两者提供梯形横截面。图3示出作为弯曲弓形表面的磨损构件的侧表面，其反映相邻的保持构件侧表面。磨损构件分别具有半圆形横截面。这些是例子。侧表面可采取不与相应侧表面镜像的不同形状，只要保持构件在磨损构件侧表面的大部分上(即，在使用期间在磨损构件的足够长度上，使其得到保持)与相邻磨损构件侧表面大致重叠即可。

磨损构件总体上是比保持构件或衬里材料硬的材料。磨损构件意图是与磨蚀材料接触的主要磨损表面，并可由白口铁或其他材料构成。由于其材料性能，这些金属会难以焊接，并在应力下趋于在焊接处出现裂纹或失效。保持构件可以是比磨损构件软的材料。虽然保持构件也接触磨蚀材料并比磨损构件更快地磨损，它们具有更好的焊接质量并可更有效地附接到相邻结构部件。随着材料从保持构件磨损，磨损构件更加凸显，并且保持构件的磨损降低。附接到设备结构的保持构件与由相邻重叠的保持构件保持的耐磨的磨损构件的组合利用两种构件的最佳材料性能来提供有利的磨损表面。

替代地，磨损构件可以是较软材料，会难以附接到可磨损表面。例如，磨损构件可以是橡胶或聚合物，并且通过保持构件保持。在替代实施方式中，磨损构件和保持构件具有类似的硬度。

同样由于难以焊接，由诸如白口铁或陶瓷的硬材料制成的硬磨损构件太脆而不能在许多应用中使用。与只有脆构件的情况相比，硬磨损构件与更延展的保持构件交替使其可以在更宽范围的重载应用中使用磨损构件。在操作期间碎裂的脆磨损构件可被始终保持到可磨损表面。

衬里材料22可以是保持磨损构件和保持构件的间距和顺序且提供磨损表面的横向柔曲的任何材料。衬里材料可由横向于细长构件延伸的单独钢丝或带构成。衬里材料可例如是扩展的金属网、织物、焊接或织造金属丝或合成材料。可以使用其他材料和构型。

每个保持构件26附接到衬里材料22以保持间距和顺序。每个保持构件可以沿着构件的长度在顺序点处点焊到衬里材料。替代地，保持构件可沿着其长度连续粘接到衬里材料。替代地，保持构件可通过胶、攻丝或其他方法附接到衬里22。保持构件可以经螺栓连接或通过其他方式机械地固定就位。保持构件可焊接到诸如垂直于构件并在构件下方延伸的板条的支承件。磨损构件24可分别类似地附接到衬里材料。替代地，磨损构件可只通过相邻重叠的保持构件保持顺序和间距。磨损构件24可与衬里材料22分离地浮动，以便通过重叠的保持构件26保持。端部止动件30可用来限制轴向运动。

衬里材料在安装之前保持磨损表面的磨损构件和保持构件。磨损表面优选地与衬里材料一起安装就位。一旦磨损表面安装到设备，该构件就通过其附接到设备(而不是附接到衬里材料)来保持就位。替代地，衬里材料可在保持构件固定到设备之前与磨损构件和保持构件分离。

诸如铲斗的被保护表面的不同区域可以不同的速率磨损。铲斗的下面可以比铲斗的顶表面更高的速率磨损。磨损构件材料可被选择成提供特定的强度和硬度以便以特定速率磨损。磨损表面的不同区域可接着针对铲斗的经历不同磨损速率的不同部分定制。例如，铲斗的顶表面可具有陶瓷的磨损构件，并且下表面可具有白口铁的磨损构件。因此，磨损表面可以与铲斗的所有区域上的磨损量类似地达到其使用寿命的终点。虽然保持构件优选为相同的，它们也可以是不同材料。

类似地，经历冲击损坏的区域(诸如卡车车厢中的倾卸区域)可以装配有磨损构件，缓和其损坏模式，同时经历最高磨蚀速率的区域(诸如同一卡车车厢的尾部)可以装配有将使得尾部处的高磨蚀区域内的使用寿命最大化的磨损构件(虽然这对于倾卸区域来说并不适合)。这种特定区域的定制可由工厂建造在单个磨损表面内，并可接着随着各个部分被修复或更换而在柔性板的寿命内进一步定制。替代地，响应于观察到的磨损速率，磨损表面可在安装现场定制。

磨损表面通常被允许围绕细长磨损构件和保持构件所延伸的纵向轴线柔曲或弯曲。这允许磨损表面与诸如图1的倾卸卡车的车厢的横向弯曲表面相符。磨损表面可根据设备的曲率柔曲，而不预成型为该特定形状。保持构件通常与相邻的保持构件间隔开，使得每个中间的磨损构件可以移出衬里材料的平面，而没有纠结。替代地，构件可被间隔开，使其接触相邻构件，并在柔曲时贴靠彼此滑动。

磨损表面也可以围绕横向轴线纵向柔曲，即沿着磨损构件的长度。与磨损表面围绕衬里柔曲处的纵向轴线弯曲相比，这种柔曲需要磨损构件弯曲。磨损构件内使用的硬材料趋于出现裂纹，而不是弯曲，这限制了磨损表面可以围绕横向轴线弯曲以便与弯曲表面相符的程度。

优选的实施方式的磨损表面在图1中示出，其中虚线指示由磨损表面剪裁以便与车厢12相符的部分。剪裁磨损表面以便与车厢相符允许磨损表面位于车厢的底部，并以边缘附近的有限间隙的方式覆盖大部分表面。保持构件和磨损构件可通过切割炬、磨刀、齿形刀或用于切割硬金属的任何其他标准方法切割，并且接着如所示安装成磨损表面20’。这种安装可包括位于磨损表面后部的车厢唇部处的块体或保持件30，其防止磨损构件滑出车厢。磨损表面20可形成为配合特定表面，诸如特定的卡车车厢，从而在现场不需要剪裁。保持构件26和磨损构件24可分别延伸完整长度L1，或者它们中的两者或任一可只延伸完整长度的一部分。例如，保持构件和/或磨损构件可布置成端对端，以便延伸完整长度L1。替代地，磨损构件和保持构件可在轴向相邻构件的端部之间具有间隙。

车厢12被示出有弓形前端，其在车厢的中部具有长度L。车厢的长度朝着侧部渐缩到长度L1。磨损表面通常在车厢出现任何磨损以及更新磨损车厢之前安装。细长部件在通过柔性衬里材料22安装之前保持在相对位置上。

分离的磨损表面20”在图1A中示出为卷起构型，这降低了磨损表面的侧向长度以有助于运输。非公路卡车通常比公共道路上所允许的宽。全尺寸车厢衬里会由于其宽度而难以运输到安装现场。通过降低表面的尺寸，全尺寸衬里可容易以卷起构型在平货舱或其他卡车上在公共道路上运输。

替代地，磨损表面可以多个部分的长度更加受到限制的方式供应。例如磨损表面可包括多个部分，每侧三米长。通过将每个磨损表面部分与之前部分相邻附接到表面来提供全覆盖，磨损表面可得到保护。

每个保持构件26可包括在底侧26A和顶侧26B之间延伸的开口28。设备10被示出有横向结构构件14，其跟随车厢12的轮廓。磨损表面20可被剪裁，使得开口28在磨损表面安装到车厢时与结构构件14重叠。保持构件26可经过开口28在结构构件14之上焊接到卡车车厢，以便将磨损表面固定到设备10，如图5所示。保持构件可在其他位置处被焊接或固定到可磨损表面。再者，保持构件的较软、更延展的材料比磨损构件的较硬材料更容易焊接。

其他附接方法也是可以的。例如，分离的保持件可以用来将保持构件附接到设备，诸如螺栓。

在操作中，在附接到设备时，磨损表面20将随着暴露于磨蚀材料而磨蚀。图6示出暴露于磨蚀材料之后的安装后的磨损表面。磨损构件和保持构件的原始尺寸通过虚线示出。与磨损构件24相比，保持构件26被示出被移除更多材料，因为它们是较软材料，并且更快地磨损。磨损构件24’被示出为静置在衬里材料22上，并与相邻的两个保持构件间隔开。磨损构件24”由于细粒的累积而与衬里材料分离和间隔开。即使有大量材料从磨损构件和保持构件磨损掉，磨损构件24”也继续通过相邻保持构件的重叠部分保持。

磨损表面的不均匀表面可用来控制材料从设备倾卸。图7示出通常在采矿中使用以便运输和装载材料的铲斗50，其具有宽度L。用于铲斗的磨损表面20被虚线标记，以便在长度L处剪裁，从而装配到铲斗内。安装到铲斗时，与图1所示的非公路倾卸卡车相比，纵向的磨损构件和保持构件横向于进出铲斗的材料流。交替的磨损构件24和保持构件26趋于随着材料于表面之上流动而中断材料的滑动，并降低材料离开铲斗的速度。这降低了材料在诸如卡车的车厢的接收表面上的冲击，降低车厢上的磨损。

磨损表面的终端或最外侧构件是保持构件26。保持构件的一些实施方式可以是伸出的，并提供凸缘，而没有相邻的磨损构件。可以提供调整的保持构件26’。调整的保持构件可在一侧圆化或倾斜，以提供进出铲斗50或其他采矿工具的材料的平稳过渡。

可以设想到具有不同横截面形状但执行相同功能的其他构型。在替代实施方式中，图8是磨损表面120的透视图，磨损表面120具有与细长保持构件126交替的细长磨损构件124，并具有用于安装磨损表面的开口128。磨损构件通常是杠铃形状或两面凹入的，在每侧具有对应于保持构件的突出部126A的凹部124A。磨损构件124B和124C的顶部区段和底部区段比该凹入部分宽。磨损构件的顶部区段可以较宽，并与保持构件126部分重叠。磨损构件通过位于磨损构件凹部124内的保持构件突出部126A保持在磨损表面内。保持构件附接到衬里122，衬里122是延展的并允许磨损表面柔曲并在将磨损构件保持到磨损表面的同时与弯曲表面相符。

在替代实施方式中，图9是磨损表面220的透视图，磨损表面220具有与细长保持构件226交替的细长磨损构件224，并具有用于安装磨损表面的开口228。磨损构件是大致圆形的，并且保持构件具有对应于圆形磨损构件的侧部凹部226A。保持构件附接到衬里222，衬里222是延展的，并允许磨损表面柔曲并在将磨损构件保持到表面的同时与弯曲表面相符。

在替代实施方式中，图10是磨损表面320的透视图，磨损表面320具有与细长保持构件326交替的细长磨损构件324以及用于安装磨损表面的开口328。磨损构件是扁平的，具有圆形侧324A和位于上表面的凹部324B。保持构件是大致T形或蘑菇形的，具有附接到衬里322的柄部或下部326A，并且上表面326B比柄部宽。上表面被示出为与磨损构件324重叠并将磨损构件保持到磨损表面。保持构件附接到衬里322，衬里322是延展或柔性的，并允许磨损表面柔曲并在将磨损构件保持到磨损表面的同时与弯曲表面相符。

在此实施方式中，在磨损表面以侧部相对于向下运动的中部向上运动的方式柔曲时，每个构件将趋于围绕其纵向轴线转动，并且保持构件上表面朝着彼此运动。随着保持构件转动和上表面在磨损构件之上朝着彼此运动，磨损构件的上表面接收保持构件上表面，如图10A所示。与保持构件上表面接触磨损构件的凹入上表面从而限制保持构件的行程的情况相比，这允许磨损表面柔曲到更大程度。

虽然本申请主要针对采矿设备描述了本发明，本发明也可在其中大型表面受到磨损和磨蚀的其他应用中使用。确信的是这里给出的披露包括具有独立应用性的多个不同的发明。虽然描述了磨损表面的优选形式，这里公开和描述的其具体实施方式不认为具有限制含义，因为可以进行多种变型。实施方式和附图是出于说明和描述目的的例子。执行类似功能的特征的任何组合将落入本发明的范围内。