本发明属于镶嵌铸造技术领域，尤其涉及一种陶瓷复合齿板的镶嵌铸造方法。
背景技术：
镶嵌铸造方法就是将事先准备好的零件(往往与浇注的金属材料不同)放入铸型中规定部位，浇注后零件被固定在铸件中的铸造方法，镶嵌铸造方法既满足了特殊部位的使用性能要求，又省略了装配工序，简化了制造工艺。
颚式破碎机齿板是颚式破碎机中主要的破磨部件，也是比较容易因磨损而损坏的部件，每年的消耗量巨大，并且因齿板磨损进行的停工检修和更换，降低了企业的生产效率，为企业带来了巨大的经济损失。为了提高齿板的耐磨性能和综合力学性能，延长齿板的使用寿命，选择在齿板的易磨损部位镶嵌陶瓷块，但是在实际铸造生产过程中由于陶瓷块和铸模腔体的温度比较低，浇注时陶瓷块与金属基体不能充分冶金结合，在陶瓷块和金属基体界面处形成夹渣和气孔等铸造缺陷。因铸造缺陷的存在，使得陶瓷复合齿板综合力学性能增强不明显，使用寿命不理想。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法，能够解决陶瓷复合齿板中陶瓷块与金属基体界面铸造缺陷的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法，其特包括以下步骤：
步骤101制备陶瓷块，陶瓷块采用粉末压制、真空烧结制成，然后将陶瓷块分割成长方体形，在陶瓷块的其中一个平面上焊接有钢钉，然后将陶瓷块清理干净，在陶瓷块的表面涂抹含有镍粉的过饱和硼砂溶液，将陶瓷块烘干待用；
步骤103制备砂型，将模具埋入砂箱，烘干后的陶瓷块通过钢钉固定在砂箱的底部；
步骤105浇铸，浇铸前将固定有陶瓷块的砂型进行加热，然后将熔炼好的金属液浇入经加热过的砂型内；
步骤107打箱，待浇铸完成后的砂箱冷却后，进行打箱落砂，然后清除铸件表面的粘砂，切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉；
步骤109热处理，将切除浇冒口系统和钢钉后的铸件进行水韧处理。
优选的，在陶瓷块上焊接钢钉选用的焊材为不锈钢焊条。
优选的，所述含镍粉的过饱和硼砂溶液成分配比镍：硼砂：水重量比为1:4:5。
优选的，浇铸前将固定有陶瓷块的型腔加热到350℃以上。
优选的，所述金属溶液的浇铸温度为1450℃～1550℃。
优选的，待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下，进行打箱落砂。
优选的，热处理时将工件加热到1050～1100℃，保温2～3小时，水韧处理时保持水温不超过60℃，工件的出水温度低于30℃。
优选的，所述陶瓷块的硬度为60HRC。
采用上述陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法制备的陶瓷复合齿板，其抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
本发明申请的有益效果是：采用上述陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法制备的陶瓷复合齿板使用寿命高，金属基体与陶瓷体实现充分冶金结合，界面处无夹渣和气孔等缺陷。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法实施例的流程图；
图2为本发明一种陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法实施例的界面金相图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
陶瓷复合齿板砂型镶嵌铸造的工艺流程为：
步骤101制备陶瓷块。陶瓷块采用粉末压制、真空烧结制成，然后将陶瓷块分割成长30～60mm、宽20～50mm、高10～25mm的长方体形，陶瓷块的硬度为60HRC，并选用不锈钢焊丝在陶瓷块的长×宽的大平面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块打磨清洗干净，在陶瓷块的表面涂抹含有镍粉的过饱和硼砂溶液，其中镍：硼砂：水重量比为1:4:5，在硼砂中加入镍粉可以改善金属液与陶瓷块之间的浸润性，使齿板的金属基体与陶瓷块之间形成良好的冶金结合面，避免夹渣和气孔的形成。然后将陶瓷块烘干待用。
步骤103制备砂型。将模具埋入砂箱，制作型腔，将烘干后的陶瓷块通过其上焊接的钢钉扎入型腔底部的型砂中，起到固定陶瓷块的作用，防止浇铸过程中陶瓷块移位，扎入钢钉时要注意不能破坏已成型的型腔，陶瓷块扎入砂型中的位置为与齿板铸件齿顶相对应的位置，陶瓷块的尺寸、排列密度从铸型的两端向中间递减。在型腔内刷涂耐高温涂料，将型腔置于加热炉中烘干待用。
步骤105浇铸。将陶瓷复合齿板金属基体按照其具体的成分配比进行熔炼，浇铸前用热风将干燥后固定有陶瓷块的型腔加热到350℃以上，然后合型，将熔炼好的金属液浇入加热过的型腔中，完成浇铸。金属液浇铸的温度要控制在1450℃～1550℃之间。浇铸前对砂型用热风加热可以排除型腔中的湿气，降低金属液与陶瓷块之间的温度差，增加金属液在陶瓷块上的流动性，降低金属液在陶瓷块上的冷凝速度，因此当高温金属液体流入型腔后与加热后的陶瓷体接触，在其界面不会产生冷隔缺陷。陶瓷块从高温液态金属中吸收热量，使界面处陶瓷块变成熔融状态，陶瓷块表层的硬质粒子和粘结相分子与高温液体金属分子互相扩散，冷却后在齿板金属基体与陶瓷块之间形成冶金结合层，冶金结合层保证了金属基体与陶瓷块之间的结合强度。
步骤107打箱。待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，进行打箱落砂，得到铸件，然后切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉，清除铸件表面的粘砂，将镶嵌有陶瓷块的表面打磨平整。
步骤109热处理。将打磨平整后的铸件放进加热炉加热到1050～1100℃，保温2～3小时，然后将铸件取出快速放入水中，要始终保持水温不超过60℃，待铸件温度降低到30℃以下时，将铸件从水中取出，完成淬火。
采用上述陶瓷复合齿板砂型镶嵌铸造方法制备的陶瓷复合齿板，其抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
实施例2
陶瓷复合齿板消失模镶嵌铸造的工艺流程为：
步骤101制备陶瓷块。陶瓷块采用粉末压制、真空烧结制成，陶瓷块的硬度为60HRC，然后将陶瓷块分割成底面直径为30～50mm、高为10～25mm的圆柱形，并选用不锈钢焊丝在陶瓷块的底面上焊接上钢钉，然后将陶瓷块打磨清洗干净，在陶瓷块的表面涂抹含有镍粉的过饱和硼砂溶液，其中镍：硼砂：水重量比为1:4:5，在硼砂中加入镍粉可以改善金属液与陶瓷块之间的浸润性，增加金属液在陶瓷块上的流动性，使齿板的金属基体与陶瓷块之间形成良好的冶金结合面，避免夹渣和气孔的形成。然后将陶瓷块烘干待用。
步骤103制备砂型。将EPS(发泡聚苯乙烯)颗粒进行发泡，并在模具中填充发泡后的EPS颗粒制成泡塑模型，在齿板泡塑模型中的齿顶上开凿与陶瓷块相配合的孔，将陶瓷块放置于模型齿顶上开凿的孔内，陶瓷块的尺寸、排列密度从齿顶的两端向中间递减。将冒口、浇道等与泡塑模型进行粘接组合，将粘接组合好的模具表面刷、涂耐火材料涂层并在烘干室烘干待用。在砂箱中加入底砂，振实、刮平，将烘干的模具放入砂箱中，并将陶瓷块上的钢钉扎入砂型中的底砂中，防止浇铸时因泡塑模型气化导致陶瓷块移位。然后向砂箱中填砂，振实、固化后刮平箱口。用塑料薄膜覆盖砂箱口，放上浇口杯，接负压系统。
步骤105浇铸。将陶瓷复合齿板金属基体按照其具体的成分配比进行熔炼，将熔炼好的金属液浇入砂箱中，完成浇铸。金属液浇铸的温度要控制在1450℃～1550℃之间。陶瓷块与高温金属液接触时，陶瓷块从高温液态金属中吸收热量，使界面处陶瓷块变成熔融状态，陶瓷块表层的硬质粒子和粘结相分子与高温液体金属分子互相扩散，冷却后在齿板金属基体与陶瓷块之间形成冶金结合层，冶金结合层保证了金属基体与陶瓷块之间的结合强度。
步骤107打箱。待浇铸完成后的砂箱冷却到300℃以下后，释放真空并翻箱落砂，得到铸件。待铸件完全冷却后切除浇冒口系统和陶瓷块上的钢钉，清除铸件表面的粘砂，将镶嵌有陶瓷块的表面打磨平整。
步骤109热处理。将打磨平整后的铸件放进加热炉加热到1050～1100℃，保温2～3小时，然后将铸件取出快速放入水中，要始终保持水温不超过60℃，待铸件温度降低到30℃以下时，将铸件从水中取出，完成淬火。
采用上述陶瓷复合齿板砂型镶嵌铸造方法制备的陶瓷复合齿板，其抗拉强度Rm≥735MPa，屈服强度Re≥440MPa，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥15％，冲击韧性Aku≥180J/cm2。
图2为本发明一种陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法实施例的界面金相图。如图2所示，金属基体与陶瓷块之间的界面为冶金结合面，界面处无气孔和夹渣的缺陷存在。
综上所述，采用本发明所述的陶瓷复合齿板镶嵌铸造方法制备的陶瓷复合齿板金属基体与陶瓷体实现充分冶金结合，界面处无夹渣和气孔等缺陷存在。在齿板的金属基体上镶嵌入高硬度、高耐磨的陶瓷块，可以提高齿板的耐磨性能，延长齿板的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。