陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷高铬复合增强铸钢耐磨条/板铸造工艺。
【背景技术】
[0002]目前国内耐磨条/板多采用高铬铸铁精铸后与合金钢板高压焊接的制造工艺，该产品虽可焊接，耐磨，但抗冲击强度不高，不耐高温，只能在常温下使用/切割，在使用中切割手段受限，只能使用等离子，水割，金钢石锯等冷加工手段切割，使用环境受限，如遇高温焊接结合部位易脱落，且制造工艺及生产设备复杂，生产成本高。
【发明内容】
[0003]针对上述技术存在的不足，本发明采用粉末冶金制芯结合铸造烧结工艺制作可焊接耐高温耐磨条/板，即在合金钢材料表面铸入高铬铁及陶瓷颗粒混合物，形成陶瓷金属复合材料层，这层复合层的耐磨性能可达合金钢材料的3 - 4倍，同时这一复合层的厚度可根据需要调节，因选用合金钢为基材一次铸造成型，从而使合金钢底座具有很好的焊接性能，又可以承担高冲击强度。陶瓷复合高铬铸铁的硬度提供了最大限度的耐磨性，同时合金钢底座能吸收高冲击强度，产品容易切割，适用多种切割方式，适用温度范围广，可焊接到曲面内外轮廓表面上，无需对其进行预热；体积小，便于运输，不需要过多的焊接时间，是理想的小区域磨损修复耐磨件。本发明中采取的技术方案是事先将耐磨层预制好，之后通过浇注作业将耐磨层和耐磨条本体浇注成一体，或者将耐磨层做成悬浮剂，在浇注的过程中利用浇注的金属液和悬浮剂的比重差实现耐磨层和耐磨层本体的形成。
[0004]本发明工艺简单、成本低廉；应用粉末冶金工艺制备陶瓷颗粒与金属粉末组成的陶瓷芯块，通过冶金烧结工艺解决了预制芯块与铸件本体浸润和复合，使复合层(即耐磨层)与耐磨条本体融合在一起，没有明显界限。
【附图说明】
[0005]图1为实施例一示意图
[0006]图2为实施例二示意图
[0007]图3为焊接耐磨条时的示意图
[0008]图4为耐磨条耐磨层内部放大图，黑色斑点为陶瓷颗粒
[0009]附图序号说明:耐磨条本体型腔1、浇道2、浇口 3、冒口 4、耐磨层5
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0011]实施例一:
[0012]一:制备陶瓷颗粒:
[0013]选用直径为30-120um的陶瓷粉粒，用等静压机将陶瓷粉粒干压成块后进行预烧，预烧温度1100-1200°C，预烧完成后在炉中自然冷却至常温，之后将块状的陶瓷粉粒进行破碎，筛选粒径直径为l_3mm的陶瓷颗粒备用；
[0014]之后备用的粒径直径为l_3mm的陶瓷颗粒再次进行高温烧结，烧结的温度为1600-1650°C，烧结温度达到后保温两小时，之后在炉中自然冷至常温，烧结后获得形状不规则的粒径直径为1_3_的陶瓷颗粒。二:制备陶瓷芯块:
[0015]将最后烧结完成的粒径直径为l_3mm陶瓷颗粒与粒径直径为30-120um铁粉通过粘结剂混合(其中各组分的含量根据需要达到的机械性能要求进行选择，且铁粉优选为高铬铁粉)，使铁粉及粘结剂均匀的裹覆在陶瓷颗粒表面形成铁粉-陶瓷颗粒混合物，然后将铁粉-陶瓷颗粒混合物填充到预先设置的模具中；填充完成后将铁粉-陶瓷颗粒混合物经压力机压实，使陶瓷颗粒与铁粉通过粘结剂彼此连接起来，之后经过烘干形成所需结构，例如矩形的块状结构，经过压实、烘干后的铁粉-陶瓷颗粒混合物形成陶瓷芯块，陶瓷芯块具有较高的强度，在浇注1450°C合金钢金属液的过程中不会被冲散。本发明中浇注的合金钢金属液可以根据需要达到的机械性能自行选取合金钢的种类。
[0016]三:造型、浇铸:
[0017]采取平浇浇铸工艺，按图-1所示制作砂型，将制备好的陶瓷芯块镶嵌在铸造砂模上，按合金钢冶炼工艺冶炼钢水，在陶瓷芯块周围浇注金属液，浇铸时熔融金属靠静压力和毛细管力浸渗到芯块中，通过金属液的温度将陶瓷芯块烧结成陶瓷与金属相结合的冶金复合层，并将相邻的陶瓷芯块连接在一起形成整体。
[0018]浇铸完成后按合金钢热处理工艺正火后，按所需形状切割即可焊接使用。
[0019]具体的砂型的结构如下:
[0020]在砂型内设置耐磨条本体型腔1，耐磨条本体型腔I的两端设置浇道2，在砂型上分别设置浇口 3与冒口 4，浇口 3、冒口 4和浇道2分别连通，耐磨条本体型腔I的下端在砂型上间隔设置数个芯块型腔，芯块型腔内放置陶瓷芯块，浇注的时候，钢水从浇口进入，钢水填满耐磨条本体型腔1，多余的钢水从冒口出来，并且钢水浸渗到陶瓷芯块中，通过钢水的温度将陶瓷芯块烧结成陶瓷与金属相结合的冶金复合层，并通过钢水将相邻的陶瓷芯块连接在一起，使耐磨条本体与陶瓷芯块形成一个整体耐磨条，而和耐磨层本体形成一体的陶瓷芯块形成耐磨层。
[0021]实施例二
[0022]一:制备陶瓷颗粒及粉末:
[0023]选用粒径直径为30-120um A1203粉末10-15重量份，Zr02+Y203粉末85-90重量份，与粘合剂混合后用等静压机将陶瓷粉粒干压成块后进行预烧，预烧温度1100-1200°C，预烧温度达到后块状的陶瓷粉粒在炉中自然冷却至常温，之后进行破碎，筛选粒径直径小于Imm的陶瓷粉粒形成一次陶瓷颗粒，挑选好的一次陶瓷颗粒再次进行高温烧结，再次烧结的温度为1600-1650°C，预烧温度达到后对一次陶瓷颗粒保温两小时后在炉中自然冷至常温，烧结后获得形状不规则的直径小于1_的陶瓷颗粒形成二次陶瓷颗粒。
[0024]二:配制悬浮剂
[0025]准备粒径直径为30-120um的金属粉末备用，金属粉末优选高铬铁粉，选用粒径直径小于1_的二次陶瓷颗粒，其中陶瓷粉粒粒径为1-0.5mm占70重量份，0.5-0.2mm占20重量份，小于0.2mm占10重量份，这几种规格的陶瓷粉粒混合在一块，之后与粒径直径为30-120um金属粉末，例如高铬铁粉按1:1重量份的比例混合搅拌均匀形成金属_陶瓷粉粒混合物，将混合后的陶瓷粉粒与金属混合物用等静压机干压成块后进行预烧，预烧温度300-400°C，预烧温度达到后自然炉冷至常温，之后冷至常温的金属-陶瓷粉粒混合物接着被破碎，形成不规则形状的颗粒，之后筛选粒径直径为1_10_的金属-陶瓷粉粒混合物与粒径为30-120um金属粉末(金属粉末同样是高铬铁粉)按1:1的比例再次搅拌均匀进行混合，形成悬浮剂备用，其中金属粉粒径为30-50um占70重量份，50_80um占20重量份，80-120um占10重量份。
[0026]三:预制随形冷铁
[0027]按耐磨条/板外形尺寸，壁厚为耐磨条/板壁厚0.5倍的规格铸造灰铁随形外冷铁。
[0028]四:造型、浇铸:
[0029]采取平浇浇铸工艺，按图-2所示制作砂型，为了描述方便将耐磨条的结构分为耐磨条本体和耐磨层，将耐磨条/板需耐磨的部位，即耐磨层设定为上箱，在上箱内设置耐磨层型腔，耐磨条本体为下箱，在下箱内设置耐磨条本体型腔1，沿着耐磨条本体型腔I的两端设置浇道2，浇道2的两侧在砂型上分别设置浇口 3、冒口 4。浇口 3、冒口 4的下端分别连通浇道，靠