搅拌机构用桨叶及其制造方法与流程

本发明涉及搅拌设备领域，特别地，涉及一种搅拌机构用桨叶及其制造方法。

背景技术：

在混凝土搅拌机中最容易磨损的部件就是搅拌桨，目前搅拌桨多采用kmtbcr26型钢材，价格高，磨损快。上述搅拌桨一般搅拌60000罐左右后就磨损殆尽，需要更换，使用寿命短，造成使用成本上升。现有搅拌桨的耐磨处理通常采用在搅拌桨的桨叶外包覆搪瓷、贴陶瓷片等。桨叶外包覆搪瓷后耐磨性会有所提高，但仍不理想，而且搪瓷覆层制造要求较高，如果搪瓷涂覆不好会出现针孔，影响搅拌桨的使用寿命；外贴陶瓷片会造成桨叶表面强度不一致，易产生碎裂，使用寿命也难以保证。因此，迫切需要对现有的桨叶进行改进。

技术实现要素：

本发明提供了一种搅拌机构用桨叶及其制造方法，以解决现有混凝土搅拌桨磨损快、使用寿命短、成本高的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种搅拌机构用桨叶，包括桨叶本体，还包括安装在桨叶本体上用于防止桨叶本体磨损的陶瓷衬件，陶瓷衬件包括衬件本体和设置于衬件本体上用于与桨叶本体连接的喇叭状凸起，桨叶本体上设置有相应的喇叭状孔。

进一步地，陶瓷衬件还设有贯穿衬件本体和喇叭状凸起的螺纹孔，桨叶本体与陶瓷衬件通过安装于螺纹孔的螺栓固定，桨叶本体的喇叭状孔底部设有与螺栓匹配的螺纹。

进一步地，陶瓷衬件整体包覆于桨叶本体的外侧；或多个陶瓷衬件沿桨叶本体的外侧分布以包覆桨叶本体。

进一步地，桨叶本体与陶瓷衬件的接触面涂覆有胶黏剂。

进一步地，桨叶本体与陶瓷衬件的接触面分别设有用于增强粘结性能的糙面构造。

进一步地，陶瓷衬件主要由增韧材料与α-al2o3为原料制成，增韧材料的重量百分含量为1％～25％；增韧材料为碳纤维、纳米zro2、氧化铝纤维中的一种或几种；纳米zro2为含有y2o3重量百分含量小于6％的zro2粉料，纳米zro2的粒径为10～1000纳米；α-al2o3的纯度为85％～99.9％，所述α-al2o3的粒径为0.01～2微米。

根据本发明的另一方面，还提供了一种上述搅拌机构用桨叶的制造方法，包括以下步骤：(a)将钢材在桨叶本体模具中铸造成型，得到桨叶本体，其中，桨叶本体在安装陶瓷衬件的位置设有喇叭状孔；(b)将陶瓷衬件的喇叭状凸起嵌入到步骤(a)得到的桨叶本体的喇叭状孔内，并放置在固化窑中固化8～25h，得到搅拌机构用桨叶。

进一步地，步骤(b)中，陶瓷衬件的喇叭状凸起嵌入到桨叶本体的喇叭状孔内后，用螺栓将陶瓷衬件与桨叶本体进一步固定。

进一步地，步骤(b)中，陶瓷衬件嵌入桨叶本体之前，将陶瓷衬件与桨叶本体的接触面涂覆胶黏剂。

进一步地，陶瓷衬件的制造方法包括以下步骤：(s1)分别取增韧材料、α-al2o3、球磨介质、分散剂，放入球磨罐内进行湿法球磨混合，得到混合物；(s2)在步骤(s1)中得到混合物中加入粘结剂并进行造粒、压制成型；(s3)将步骤(s2)中压制成型的试样置于高温炉中排塑，然后将试样置于烧结炉中烧结，即得到陶瓷衬件。

进一步地，步骤(s1)中，球磨介质为无水乙醇，分散剂为pvp，分散剂的加入量为增韧材料和α-al2o3总加入量的2％～10％；球磨混合的时间为12～48h。

进一步地，步骤(s2)中，粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛脂、羟基纤维素或乙基纤维素中的任意一种；粘结剂的加入量为增韧材料和α-al2o3总加入量的2％～15％。

进一步地，步骤(s2)中，压制成型的试样上与桨叶本体接触的面为粗糙面；压制成型时的压力为100～300mpa，保压时间为1～5min。

进一步地，步骤(s3)中，试样的排塑温度为500～800℃，保温时间为1～3h。

进一步地，步骤(s3)中，烧结方式为无压烧结、热压烧结、等离子体烧结、微波烧结、自蔓延烧结中任意一种，烧结温度为1400～1650℃，保温时间为10～90min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的搅拌机构用桨叶，通过安装在桨叶本体上的陶瓷衬件，能够有效地防止桨叶本体被混凝土磨损，从而延长其使用寿命。搅拌机构被磨损后，只需更换陶瓷衬件，而不需更换桨叶本体，降低搅拌机构的使用成本，不需更换桨叶本体也同时降低了行业中kmtbcr26型钢材的使用量。由于陶瓷比钢材质轻，而为了保持桨叶整体尺寸不变，势必会减小桨叶本体的尺寸，从而有效减轻搅拌机构的重量，减少搅拌机构运行时的能耗。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的搅拌机构用桨叶的示意图；以及

图2是本发明优选实施例的陶瓷衬件的示意图。

附图标记说明：1、桨叶本体；2、连接轴；3、衬件本体；4、喇叭状凸起；5、螺纹孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种搅拌机构用桨叶，包括桨叶本体1，还包括安装在桨叶本体1上用于防止桨叶本体1磨损的陶瓷衬件。陶瓷衬件包括衬件本体3和设置于衬件本体3上用于与桨叶本体1连接的喇叭状凸起4，桨叶本体1上设置有相应的喇叭状孔。该实施例的搅拌机构用桨叶通过安装在桨叶本体1上的陶瓷衬件，能够有效地防止桨叶本体1被混凝土磨损，从而延长其使用寿命。搅拌机构被磨损后，只需更换陶瓷衬件，而无需更换桨叶本体1，降低搅拌机构的使用成本，不需更换桨叶本体1也同时降低了行业中kmtbcr26型钢材的使用量。由于陶瓷比钢材质轻，而为了保持桨叶整体尺寸不变，势必会减小桨叶本体的尺寸，从而有效减轻搅拌机构的重量，从而减少搅拌机构运行时的能耗。

本实施例中，参照图2，陶瓷衬件还设有贯穿衬件本体3和喇叭状凸起4的螺纹孔5，桨叶本体1与陶瓷衬件通过安装于螺纹孔5的螺栓固定。桨叶本体1的喇叭状孔底部设有与螺栓匹配的螺纹。陶瓷衬件与桨叶本体1如果直接通过螺栓固定，陶瓷衬件容易碎裂；螺栓通过喇叭孔凸起4固定陶瓷衬件与桨叶本体1，可以防止陶瓷衬件的碎裂并使两者连接更加稳固。并且采用螺纹孔5及螺栓紧固陶瓷衬件和桨叶本体1，可以有效避免覆盖于桨叶本体1外侧的陶瓷衬件脱离导致的工作失效，且能承受实际搅拌工况的紧固需求。优选地，陶瓷衬件整体包覆桨叶本体1的外侧，且陶瓷衬件上设有多个喇叭状凸起4，每个喇叭状凸起4对应设有用于螺栓紧固的螺纹孔5，相应地，桨叶本体1上设有与多个喇叭状凸起4一一对应的喇叭状孔。在其他实施例中，多个陶瓷衬件沿桨叶本体1的外侧分布以包覆该桨叶本体1，各陶瓷衬件上设置喇叭状凸起4及螺纹孔5，桨叶本体1上对应设置喇叭状孔。

本实施例中，桨叶本体1与陶瓷衬件的接触面涂覆有胶黏剂。通过胶黏剂使陶瓷衬件与桨叶本体1更好地固定在一起，防止陶瓷衬件在搅拌过程中脱落。优选地，胶黏剂为环氧树脂胶、酚醛树脂胶、聚酰亚胺树脂结合剂中的任意一种。优选地，螺纹孔5的内壁也涂覆有胶黏剂。以使螺栓与陶瓷衬件的连接更加稳固。

本实施例中，桨叶本体1与陶瓷衬件的接触面上还分别设有用于增强粘接性能的糙面构造。该糙面构造可以是用于增加摩擦力的不光滑表面，也可以是具有凸起部如凸点或波浪状凸起的表面，桨叶与陶瓷衬件上的糙面构造需要相互配合。

本实施例中，陶瓷衬件主要由增韧材料与α-al2o3为原料制成，增韧材料的重量百分含量为15％。增韧材料可以为碳纤维、纳米zro2、氧化铝纤维中的一种或几种，在本实施例中，增韧材料为纳米zro2。由上述原料制成的陶瓷衬件性能指标如下：抗压强度≥800mpa；断裂韧性≥7mpa·m^1/2；冲击韧性≥5kj·m²；可承受70000罐次混凝土的磨损。陶瓷衬件磨损后可以方便地更换且成本低，无需更换桨叶本体1。

本实施例中，纳米zro2为含有y2o3重量百分含量小于6％的zro2粉料，纳米zro2的粒径为50纳米；α-al2o3的纯度为95％，α-al2o3的粒径为1微米。选择上述原料能够球磨混合均匀，从而提高所制备的陶瓷衬件的性能。

本发明的优选实施例还提供了上述搅拌机构用桨叶的制造方法，包括以下步骤：(a)将kmtbcr26型钢材在桨叶本体模具中铸造成型，得到桨叶本体1，其中，桨叶本体1在安装陶瓷衬件的位置设有与陶瓷衬件喇叭状凸起4相匹配的喇叭状孔；(b)将陶瓷衬件的喇叭状凸起4嵌入到步骤(a)得到的桨叶本体1的喇叭状孔内，并放置在隧道式固化窑中固化，初温为70℃，终温为180℃，整个固化过程需要20h，最后降温至40℃取出，得到搅拌机构用桨叶。该制造方法简单易行，成本低，能够将陶瓷衬件稳固地复合到金属基材上，不易脱落，抗震动。

本实施例中，上述步骤(b)中，陶瓷衬件的喇叭状凸起4嵌入到桨叶本体1的喇叭状孔内后，用螺栓将陶瓷衬件与桨叶本体1进一步固定。螺栓通过喇叭孔凸起4固定陶瓷衬件与桨叶本体1，可以防止陶瓷衬件的碎裂并使两者连接更加稳固。并且采用螺纹孔5及螺栓紧固陶瓷衬件和桨叶本体1，可以有效避免覆盖于桨叶本体1外侧的陶瓷衬件脱离导致的工作失效，且能承受实际搅拌工况的紧固需求。将整个桨叶固化之前或者之后，用螺栓将陶瓷衬件与桨叶本体1进一步固定都是可行的。

优选地，陶瓷衬件整体包覆桨叶本体1的外侧，且陶瓷衬件上设有多个喇叭状凸起4，每个喇叭状凸起4对应设有用于螺栓紧固的螺纹孔5，相应地，桨叶本体1上设有与多个喇叭状凸起4一一对应的喇叭状孔。在其他实施例中，多个陶瓷衬件沿桨叶本体1的外侧分布以包覆该桨叶本体1，各陶瓷衬件上设置喇叭状凸起4及螺纹孔5，桨叶本体1上对应设置喇叭状孔。

本实施例中，上述步骤(b)中，陶瓷衬件嵌入桨叶本体1之前，将陶瓷衬件与桨叶本体1的接触面涂覆胶黏剂。本实施例中，使用的胶黏剂为环氧树脂胶。通过环氧树脂胶使陶瓷衬件与桨叶本体1更好地固定在一起，防止陶瓷衬件在搅拌过程中脱落。优选地，螺纹孔5的内壁上也涂覆胶黏剂。优选地，桨叶本体1与陶瓷衬件的接触面上还分别设有用于增强粘接性能的糙面构造。该糙面构造可以是用于增加摩擦力的不光滑表面，也可以是具有凸起部如凸点或波浪状凸起的表面，桨叶与陶瓷衬件上的糙面构造需要相互配合。

本实施例中，陶瓷衬件的制造方法包括以下步骤：

(s1)分别称取粒径约为50纳米的zro2粉料和纯度为95％、粒径为1微米的α-al2o3粉料，两者按15∶85的质量比预混合。然后以无水乙醇为球磨介质，以pvp为分散剂，pvp的加入量为zro2粉料和α-al2o3总加入量的6％，用湿法球磨的方式继续球磨混合40h，形成一定黏度的混合浆料。将上述混合浆料干燥后过筛得到混合物。

(s2)在步骤(s1)得到的混合物中加入粘结剂聚乙烯醇水溶液进行造粒、过筛。聚乙烯醇水溶液的加入量为zro2粉料和α-al2o3总加入量的8％。将造粒好的粉料压制成型，优选地，压制成型的试样上与桨叶本体1接触的面为糙面构造。压制成型时压力为300mpa，保压时间为5min。

(s3)将上述步骤(s2)中压制成型的试样置于箱式高温炉中排塑，温度为650℃，保温时间为2h。然后将试样置于烧结炉中烧结，烧结温度为1600℃，保温时间为90min。其中烧结采取热压方式进行。

经检测，上述得到的陶瓷衬件的晶粒尺寸为0.85μm，断裂韧性为7.59mpa·m^1/2。

上述制造方法得到的陶瓷衬件性能指标如下：抗压强度≥800mpa；冲击韧性≥5kj·m²；可承受70000罐次混凝土的磨损。陶瓷衬件磨损后可以方便地更换且成本低，无需更换桨叶本体1。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。