一种新型耐磨斗齿的制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型耐磨斗齿的制作工艺，包括以下步骤：S1，陶瓷预制体的定型：取40‑70份陶瓷颗粒，30‑60份还原铁粉和4‑5份活性微粉，加入粘结剂，在捏合机中捏合后，放入挤出机中挤出成型，干燥定型，然后放入烧结炉内烧结，陶瓷预制体；S2，六角耐磨镶块的铸模：将陶瓷预制体预热到700℃，放置于六角砂型型腔中，浇铸高铬铸铁熔体，复合后得到六角耐磨镶块；S3，耐磨斗齿的浇铸：向斗齿砂型型腔中浇铸高锰钢熔体，待高锰钢熔体冷却成型后，脱模，得到具有六边形凹槽的斗齿，并镶嵌六角耐磨镶块，得到成品耐磨斗齿。本发明专利技术的工艺简单，制备出齿面耐磨性与韧性均较佳的新型耐磨斗齿，使用寿命长，便于对斗齿表面的修复，修复成本小，适合大范围推广。

Making process of a new type of wear-resistant bucket tooth

The invention discloses a manufacturing process of a new type wear-resistant tooth, which comprises the following steps: S1, shaped ceramic preforms: 40 70 ceramic particles, 30 60 copies and 5 copies of 4 reduced iron powder activity, adding binder, kneading in a kneading machine, into the extruder extrusion molding, drying and shaping, and then into the sintering furnace and sintered ceramic preforms; S2 mold inserts six corner wear: the ceramic preform preheated to 700 degrees Celsius, placed in the six corners of the cavity in the mold, casting high chromium cast iron melt, composite six angle wear-resistant block; S3, wear resistant casting tooth to tooth mold cavity of high manganese steel casting mold for high manganese steel melt, melt cooling after molding, get the bucket tooth has a hexagonal groove, and with six angle wear-resistant block, obtain the bucket tooth wear. The invention is simple in technology, and has a new wear-resisting bucket tooth with good abrasion resistance and toughness, which has long service life, easy to repair the surface of bucket teeth, and has low repair cost, and is suitable for popularization in a wide range.

【技术实现步骤摘要】
一种新型耐磨斗齿的制作工艺
本专利技术涉及金属基复合材料
，尤其涉及一种新型耐磨斗齿的制作工艺。
技术介绍
斗齿是挖掘机的关键部件，斗齿位于挖掘机铲斗的最前端，广泛应用于矿山、冶金、电力、建材、水泥等行业。在挖掘机工作时，其斗齿首先与物料接触承受着很大的冲击作用，而且在装入物料过程中又受到很大的弯矩作用，工况条件十分恶劣，磨损也非常严重，消耗量巨大。据统计，我国目前服役的2m3以上大型矿山挖掘机有2000～2500台，由于斗齿失效所导致的直接经济损失达到大约3000万元/年。目前斗齿的材料包括高锰钢、低合金钢、准贝氏体钢、耐磨白口铸铁等。但传统的斗齿，因其使用寿命短，制造工艺难度大，成本高，修复时间长，难以满足现在的市场需求。未解决目前所面临的问题，一种新型耐磨金属陶瓷斗齿随之产生。利用金属材料的高韧性来提高其高抗冲击，加之复合区的陶瓷颗粒可以提高其高耐磨性。此种斗齿具有加工工艺简单，成本低，有着良好的高抗冲击与高耐磨性，能够适用于严酷的工况。中国专利技术专利CN103510571A公开了一种耐磨型挖掘机斗齿制备方法，其方法是在其斗齿尖端包裹着一层耐磨钢板，虽然此方法提高了斗齿的耐磨性能，但由于包裹的耐磨钢板增加了其斗齿尖端的负重，大大降低了斗齿自身的韧性，会使斗齿在工作当中由于韧性不高产生开裂与裂纹。中国专利技术专利CN102581260A公开了一种双金属耐磨斗齿的制备方法，其方法是将高韧性低碳钢作为斗齿的根部，把耐磨贝氏体钢作为斗齿的尖端，铸造时首先将贝氏体钢熔化浇注到消失模中，控制其凝固体积分数固相率在0.6-0.9范围内浇注低碳钢，凝固后经过正火回火而制成，此方法虽然可以良好的提高斗齿的高韧性与耐磨性，但浇铸时温度不易控制，浇筑过程中易出现熔渣，制备工艺复杂，设备要求高，增加了制造成本。中国专利技术专利CN102653838A公开了耐磨铸钢斗齿的制备方法，其方法是将原材质中已含有碳、硅、锰、磷、硫元素，新添加铬、钨、钒、铜、钼五种元素进行熔炼，然后放入水中淬火。此方法虽然耐磨性有大幅度的提高，但韧性没有良好的改善，制造成本高，使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型耐磨斗齿的制作工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种新型耐磨斗齿的制作工艺，包括以下步骤：S1，陶瓷预制体的定型：按照重量份，取40-70份陶瓷颗粒，30-60份还原铁粉和4-5份活性微粉，均匀混合后，加入粘结剂，在捏合机中捏合，得到混合均匀的泥料A；将泥料A放入挤出机中挤出成型，干燥定型，然后放入烧结炉内烧结，分解粘结剂，得到多孔蜂窝状的陶瓷预制体B；S2，六角耐磨镶块的铸模：将陶瓷预制体B预热到700℃后，放置于六角砂型型腔中，浇铸高铬铸铁熔体，进行复合，得到六角耐磨镶块C；S3，耐磨斗齿的浇铸：向斗齿砂型型腔中浇铸高锰钢熔体，所述斗齿砂型型腔的内表面为斗齿形状的槽体，所述斗齿砂型型腔的外表面设有六边形通孔，所述六边形通孔内镶嵌有六角耐磨镶块C，待高锰钢熔体冷却成型后，脱模，得到具有六边形凹槽的斗齿D；将六角耐磨镶块C镶嵌到六边形凹槽中，即得到镶嵌有六角耐磨镶块C的成品耐磨斗齿E。优选地，所述S1中，粘结剂的质量占混合泥料总重量的6-10％。优选地，所述S1中，陶瓷颗粒粉末的粒度为60-300目，陶瓷的种类为氧化锆增韧氧化铝。优选地，所述S1中，活性微粉具体为碳化硅、碳化硼、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆的混合物，其中活性微粉的粒度为300-700目。优选地，所用的粘结剂具体为水玻璃。优选地，所述S1制得的陶瓷预制体B的蜂窝孔具体为正六边形、圆形或无蜂窝缝隙。优选地，所述S1制得的陶瓷预制体B的孔径为5-20mm，蜂窝孔的壁厚为2-13mm，陶瓷预制体B的厚度为5-50mm。优选地，所述S1中，陶瓷预制体B烧结的工艺包括以下步骤：a.将所述S1中的泥料A烘干定型后，放入真空烧结炉内，从室温以6℃/min的升温速率升到100-200℃，保温30min；以2℃/min的升温速率升到300-400℃，保温40-60min；以5℃/min的升温速率升温到500-650℃，保温40-60min；以6℃/min的升温速率升温到800℃，保温80-120min；最后随炉冷却到室温；b.烧结过程中，烧结炉内温度达到300-400℃之前，先通入氮气，使得坯料中的粘结剂碳化，坯料不易坍塌；c.烧结过程中，烧结炉内温度达到300-400℃之后，再通入干燥空气，以保证造孔剂和粘结剂完全分解，并且从坯料中排除，减小坯料中杂质。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、由于高锰钢其自身的加工硬化所能产生高韧性，加之高铬铸铁的高耐磨性，所以本专利技术所述方法生产的耐磨斗齿其斗齿自身采用的高锰钢，能够大幅度的提高工作时所抵抗的高韧性，斗齿齿面采用镶嵌陶瓷颗粒增强高铬铸铁的复合材料的六角耐磨镶块，可以增强斗齿齿面的耐磨性。2、本专利技术采用的是采用传统的重力浇注工艺，简化了生产工艺及节约了生产成本。3、斗齿齿面达到使用极限时，可以更换六角耐磨镶块，节约成本，降低了斗齿的维修时间与周期，可批量生产。附图说明图1是本专利技术提出的一种新型耐磨斗齿的结构示意图；图2是本专利技术的具有六边形凹槽的斗齿的结构示意图；图3是本专利技术的陶瓷预制体成型后的形态图；图4是本专利技术的六角耐磨镶块的结构示意图；图5是本专利技术的实施例1中六角耐磨镶块ZTA颗粒/高铬铸铁复合材料的微观铸态组织图；图6是本专利技术的实施例2中六角耐磨镶块ZTA颗粒/高铬铸铁复合材料的微观铸态组织图；图7是本专利技术中陶瓷预制体的烧结工艺的温度-时间图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1：一种新型耐磨斗齿的制作工艺，包括以下步骤：(1)将100目的锆刚玉陶瓷颗粒、还原铁粉、碳化硼粉、碳化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆粉按70：30：0.3：0.3:1.6:0.2:1.6混合均匀后，加入6％的水玻璃，然后在捏合机中捏合，得到混合均匀的泥料；其中粉末粒度为600目；(2)将泥料放入挤出机中挤出成型，微波加热干燥定性。其中挤出成型的压力为15MPa，模具为蜂窝状，蜂窝孔径为12mm，壁厚为7mm；(3)把坯料放入到烧结炉中，其烧结工艺为：从室温以6℃/min升到100-200℃，保温30min；以2℃/min升到300-400℃，保温40-60min；以5℃/min升温到500-650℃，保温40-60min；以6℃/min升温到800℃，保温80-120min；最后随炉冷却到室温；烧结过程中300-400℃之前通入氮气，使得坯料中的粘结剂碳化，坯料不易坍塌；烧结过程中300-400℃之后通入干燥空气，以保证造孔剂和粘结剂完全分解，并且从坯料中排除，减小坯料中杂质；(4)把多孔蜂窝陶瓷预制体放置六角耐磨镶块砂型型腔中，浇注高铬铸铁金属液，得到六角耐磨镶块；(5)在具有斗齿表面有六角形凹面的斗齿砂型型腔中浇铸高锰钢金属液得到高锰钢斗齿；(6)在其制备好的斗齿凹面处，镶嵌六角耐磨镶块得到耐磨斗齿。本实施例所制备出一种新型斗齿，其中复合区的陶瓷颗粒占体积分数可达50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型耐磨斗齿的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1，陶瓷预制体的定型：按照重量份，取40‑70份陶瓷颗粒，30‑60份还原铁粉和4‑5份活性微粉，均匀混合后，加入粘结剂，在捏合机中捏合，得到混合均匀的泥料A；将泥料A放入挤出机中挤出成型，干燥定型，然后放入烧结炉内烧结，分解粘结剂，得到多孔蜂窝状的陶瓷预制体B；S2，六角耐磨镶块的铸模：将陶瓷预制体B预热到700℃后，放置于六角砂型型腔中，浇铸高铬铸铁熔体，进行复合，得到六角耐磨镶块C；S3，耐磨斗齿的浇铸：向斗齿砂型型腔中浇铸高锰钢熔体，所述斗齿砂型型腔的内表面为斗齿形状的槽体，所述斗齿砂型型腔的外表面设有六边形通孔，所述六边形通孔内镶嵌有六角耐磨镶块C，待高锰钢熔体冷却成型后，脱模，得到具有六边形凹槽的斗齿D；将六角耐磨镶块C镶嵌到六边形凹槽中，即得到镶嵌有六角耐磨镶块C的成品耐磨斗齿E。

【技术特征摘要】
1.一种新型耐磨斗齿的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1，陶瓷预制体的定型：按照重量份，取40-70份陶瓷颗粒，30-60份还原铁粉和4-5份活性微粉，均匀混合后，加入粘结剂，在捏合机中捏合，得到混合均匀的泥料A；将泥料A放入挤出机中挤出成型，干燥定型，然后放入烧结炉内烧结，分解粘结剂，得到多孔蜂窝状的陶瓷预制体B；S2，六角耐磨镶块的铸模：将陶瓷预制体B预热到700℃后，放置于六角砂型型腔中，浇铸高铬铸铁熔体，进行复合，得到六角耐磨镶块C；S3，耐磨斗齿的浇铸：向斗齿砂型型腔中浇铸高锰钢熔体，所述斗齿砂型型腔的内表面为斗齿形状的槽体，所述斗齿砂型型腔的外表面设有六边形通孔，所述六边形通孔内镶嵌有六角耐磨镶块C，待高锰钢熔体冷却成型后，脱模，得到具有六边形凹槽的斗齿D；将六角耐磨镶块C镶嵌到六边形凹槽中，即得到镶嵌有六角耐磨镶块C的成品耐磨斗齿E。2.根据权利要求书1所述一种新型耐磨斗齿的制作工艺，其特征在于，所述S1中，粘结剂的质量占混合泥料总重量的6-10％。3.根据权利要求书1中所述的一种新型耐磨斗齿的制作工艺，其特征在于，所述S1中，陶瓷颗粒粉末的粒度为60-300目，陶瓷的种类为氧化锆增韧氧化铝。4.根据权利要求书1中所述的一种新型耐磨斗齿的制作工艺，其特征在于，所述S1中，活性微粉具体为碳化硅、碳化硼、氧化铝、二氧化钛、二...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋业华，王楠，冯晶，周谟金，薛达，韦鸿铭，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53