专利名称：一种复合材料内盖的铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造方法，特别是在输送渣浆中，易磨损过流件的复合材 料铸造方法。技术背景渣浆泵过流件广泛应用于冶金、矿山、水利、电力等行业，主要进行精矿、 尾矿、泥沙、灰渣等固体物料的水力输送。有些在矿山使用的渣浆泵皆因过流部件的穿洞、变形或其它形式的结构失效，4英寸泵的高铬铸铁过流件使用寿命 仅200小时左右， 一星期左右就报废，被称为"星期泵"。由于其过流部件的磨 损相当严重，它造成材料的大量的消耗，增加了维护费用和能源消耗。现以国 内有关矿山的消耗量推算国内年用此类过流件约5万吨左右。因此国内外学者 对此非常重视并进行了大量的研究。目前国内使用的渣浆泵内盖主要有①整体铸造内盖，所涉及的材料有低 合金白口铁、镍硬铸铁、高铬白口铸铁、合金铸钢等；②复合内盖，涉及的材 料有陶瓷/钢铁基表面复合材料等。对于整体铸造内盖，尽管其具有高的强韧性、 不易发生断裂，但由于渣浆泵中的整体硬度低，且组织中无硬质相存在，所以 耐磨性差，使用寿命短；所谓复合渣浆泵过流件，是指将一种高硬度的材料如 陶瓷材料与一种具有强韧性的材料通过复合铸造等方法组合在一起，其中高硬 度材料作为内盖的工作面以提高其耐磨性。该方法既避开了单一高硬度材料的 脆性，又利用了其较好的抗磨性；既利用了连续金属基体的韧性，又避开了金 属基体不抗磨的不利因素。表面局部复合材料的采用，既照顾了磨损部位的抗 磨要求，又兼顾了整体材料抗冲击的要求，还降低了制造成本，提高了材料的 回收利用性。但是由于复合内盖是将陶瓷材料与钢铁等材料复合，复合层的形 成完全依靠钢铁液的渗透作用，因此该类内盖存在复合层厚度小和界面结合差 等问题，使其寿命不是很长。发明内容1. 本发明的目的本发明的目的是提供一种复合材料内盖的铸造方法，其利用负压作用和高 碳铬铁颗粒的熔解提高金属液的渗透性和改善界面间的结合能力，制备的内盖 抗磨性高、使用中不易断裂和剥落、复合层与基材呈冶金结合。2. 技术方案(1)预置层为粒度40目~60目的碳化钨和高碳铬铁混合颗粒,碳化鵠所占体 积分数为10%~52%,预置层厚度为2mm 4mm,另外还加入混合颗粒总重2%~4%的水玻璃，均勻预置在过流件模样的磨损表面，吹以C02硬化，填充 水玻璃砂并安放抽气管，固化后在砂芯非复合部位刷快干涂料、下芯时在底部芯头上铺聚乙烯薄膜密封，然后合箱；(2)炉熔炼金属母体材料形成金属液，金属液的出炉温度为1550~ 1650°C， 经过球化和孕育处理后，在1450 155(TC时抽气浇铸，浇注系统的真空度为 0.04 ~ 0.06MPa。在上述技术方案中，所说的金属母体材料为灰铸铁、低铬铸铁、球墨铸铁 或35铸钢任一种；下芯时在底部芯头上所铺聚乙烯薄膜厚度为30拜，金属母 液的孕育处理是釆用加入其总重2%~4%的硅铁。碳化鎢(WC)颗粒的加入量根据下式计算W = S.h.fv .p式中W为WC颗粒的重量g; S过流件工作面的表面积mm2; h为复合层的厚度mm; fv为复合层中WC颗粒的体积分数； p为WC颗粒的密度g/mm3。按照本发明的铸造方法铸造的复合材料内盖，工作面或冲击面为WC颗粒 增强复合材料，非工作面为灰铸铁、低铬铸铁、球墨铸铁或35铸钢。 3.本发明的有益效果所获得的复合材料内盖具有优异的抗冲蚀磨损性能，复合材料层硬度为 HRC50-57,厚度为3mm左右，复合材料层与金属母体的界面、以及复合材料 层中WC颗粒与基体的界面呈良好的冶金结合，WC颗粒分布均匀；本发明生 产的渣浆泵过流件内盖，其寿命是传统高铬铸铁渣浆泵过流件内盖的7~ 10倍。
具体实施方式
实施例1:首先釆用100kg中频感应电炉熔炼灰铸铁形成金属液，金属液的出炉温度 为1650°C,加入金属液总重的2%的硅铁孕育，155(TC时进行浇注；釆用自行 设计的模板压块铺粉工装将混合颗粒均匀预置在内盖磨损表面，混合颗粒40~ 60目碳化钨颗粒(增强体)和同目数的高碳铬铁粉组成，WC颗粒体积分数为 27%,加入3%的水玻璃。预置层的厚度为3mm,吹以一定的(302硬化后，填 充水玻璃砂并安放抽气管，固化后在砂芯非复合部位刷快干涂料、下芯时在底 部芯头上铺30^m聚乙烯薄膜密封，然后合箱、抽气浇注，浇注系统在浇注时 的真空度分别为0.04MPa。实施例2:首先釆用100kg中频感应电炉熔炼低铬铸铁形成金属液，金属液的出炉温度为1550°C, 145(TC时进行浇注；釆用自行设计的模板压块铺粉工装 将混合颗粒均匀预置在内盖磨损表面，混合颗粒40~60目碳化钨颗粒(增强体) 和同目数的高碳铬铁粉组成，WC颗粒体积分数为10%，加入2%的水玻璃。预 置层的厚度为2mm，吹以一定的C02硬化后，填充水玻璃砂并安放抽气管，固 化后在砂芯非复合部位刷快干涂料、下芯时在底部芯头上铺30^im聚乙烯薄膜 密封，然后合箱、抽气烧注，浇注系统在浇注时的真空度分别为0.05MPa。实施例3:首先釆用100kg中频感应电炉熔炼球墨铸铁形成金属液，金属液 的出炉温度为1600°C,加入金属液总重的4%的硅铁孕育，150(TC时进行浇注； 釆用自行设计的模板压块铺粉工装将混合颗粒均匀预置在内盖磨损表面，混合 颗粒40~60目碳化钨颗粒(增强体)和同目数的高碳铬铁粉组成，WC颗粒体 积分数为52%，加入4%的水玻璃。预置层的厚度为4mm,吹以一定的(^02硬 化后，填充水玻璃砂并安放抽气管，固化后在砂芯非复合部位刷快干涂料、下 芯时在底部芯头上铺30miti聚乙烯薄膜密封，然后合箱、抽气浇注，浇注系统 在浇注时的真空度分别为0.06MPa。实施效果(1) 生产出的内盖基本上能达到整体复合，复合材料层硬度为HRC50 ~ 57,厚度为3mm左右，复合材料层与金属母体的界面、以及复合材料层中WC 颗粒与基体的界面呈良好的冶金结合，WC颗粒分布均匀；(2) 将其经机加工后，安装在用于排出cp500旋流器沉砂用泵上使用，矿 物粒度为0.074 0.2mrn,安装后设备运行正常，未因其它事故修理而停机。经 实际工况测试，此内盖共计使用60~70天。
权利要求
1. 一种复合材料内盖的铸造方法，其特征在于(1)预置层为粒度40目～60目的碳化钨和高碳铬铁混合颗粒，碳化钨所占体积分数为10％～52％，预置层厚度为2mm～4mm，另外还加入混合颗粒总重2％～4％的水玻璃，均匀预置在过流件模样的磨损表面，吹以CO2硬化，填充水玻璃砂并安放抽气管，固化后在砂芯非复合部位刷快干涂料、下芯时在底部芯头上铺聚乙烯薄膜密封，然后合箱；(2)炉熔炼金属母体材料形成金属液，金属液的出炉温度为1550～1650℃，经过球化和孕育处理后，在1450～1550℃时抽气浇铸，浇注系统的真空度为0.04～0.06MPa。
2、 根据权利要求l所述的复合材料内盖的铸造方法，其特征在于所说的 金属母体材料为灰铸铁、低铬铸铁、球墨铸铁或35铸钢任一种。
3、 根据权利要求l所述的复合材料内盖的铸造方法，其特征在于下芯时 在底部芯头上所铺聚乙烯薄膜厚度为30pm，金属母液的孕育处理是采用加入 其总重2%~4%的硅铁。
全文摘要
一种复合材料内盖的铸造方法，涉及铸造方法，特别是在输送渣浆中，易磨损过流件的复合材料铸造方法。首先采用中频感应炉熔炼金属母体材料形成金属液，将碳化钨和高碳铬铁混合颗粒均匀预置在内盖磨损表面，然后合箱、抽气浇注，在浇注系统真空度为0.04～0.06MPa下进行浇注。本发明所制备的过流件的工作面或冲击面为碳化钨颗粒增强复合材料，非工作面为灰铸铁、低铬铸铁、球墨铸铁或35铸钢，具有优异的抗冲击磨损性能；复合材料层与金属母体的界面、以及复合材料层中WC颗粒与基体的界面呈良好的冶金结合，WC颗粒分布均匀。
文档编号B22C9/00GK101274360SQ20081005834
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者荣 周, 张玉勤, 李祖来, 蒋业华 申请人:昆明理工大学