一种双金属复合耐磨件的制备方法及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属精密喷射成形和增材制造技术领域，公开了一种双金属复合耐磨件的制备方法，包括以下步骤：将耐磨件基体进行预热；将高碳高速钢液通过惰性气体雾化形成射流喷射至经预热的耐磨件基体的工作面上，形成与基体进行冶金结合的沉积层，得到双金属复合耐磨件毛坯；随即将双金属复合耐磨件毛坯在喷射室内进行淬火，然后另行回火，得到具有合适硬度的双金属复合耐磨件，该双金属复合耐磨件具有高耐磨性、高抗冲击性，其沉积层的硬度可达HRC60～65，界面结合抗拉强度≥420MPa。界面结合抗拉强度≥420MPa。界面结合抗拉强度≥420MPa。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属复合耐磨件的制备方法及制备装置


[0001]本专利技术涉及金属精密喷射成形和增材制造
，特别涉及一种双金属复合耐磨件的制备方法及制备装置。

技术介绍

[0002]耐磨材料广泛应用于冶金、电力、机械、建材、矿山、汽车、高速列车等领域装备中关键构件，覆盖面广消耗量大，但目前国内外广泛应用的耐磨材料还停留在传统钢铁材料水平上，主要有高铬铸铁、高锰钢、球墨铸铁、合金钢等，耐磨性与强韧性相互制约、消耗量大、安全性差，成为相关工业发展的瓶颈。
[0003]耐磨件如圆锥破碎机中的破碎壁或者高压辊磨机中的磨辊主要存在以下问题：采用单一金属材料制造，如高铬铸铁、高锰钢ZGMn13等。为改善上述单一金属性能，现有相关技术把更高耐磨性材料的镶块植入高锰钢等强韧性材料。镶块的材质有硬质合金、高合金钢等。但常因磨损不均匀、镶块脱离等问题，容易造成破碎壁或者磨辊的使用寿命不理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种双金属复合耐磨件的制备方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0006]一种双金属复合耐磨件的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将高碳高速钢液通过喷射雾化形成雾化液滴，并喷射至耐磨件基体的工作面上形成沉积层，得到双金属复合耐磨件毛坯；
[0008]将所述双金属复合耐磨件毛坯经过淬火和回火，得到高硬度覆层和较强韧基体的所述双金属复合耐磨件。
>[0009]作为上述技术方案的进一步改进，在所述喷射前需对所述耐磨件基体进行预热，所述预热的具体过程为：将所述耐磨件基体置于预热室内，再充入惰性气体使得预热室内的氧分压小于等于200ppm，然后对所述耐磨件基体进行加热至所述耐磨件基体熔点温度的70～90％。惰性气体优选为氮气。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述喷射的具体过程为：将所述高碳高速钢液以80～300kg/min倾倒至中间包内，高碳高速钢液再通过双头或多头雾化喷嘴，在压力为0.6～1.2MPa的氮气作用下喷射雾化形成10～100μm的雾化液滴，并以200～300m/s的速度喷射至所述耐磨件基体的工作面上形成沉积层。通过将高碳高速钢液以80～300kg/min倾倒至中间包内，提高金属液流量，同时配合双头或多头雾化喷嘴，在有限的时间内以足够的沉积层厚度覆盖整个耐磨件基体的工作面，满足大中型破碎壁、磨辊等耐磨件的生产，提高生产效率。控制氮气的压力为0.6～1.2MPa，节省生产成本。耐磨件的工作面是指耐磨件与待加工物料接触的一面。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述淬火的具体过程为：雾化喷嘴停止注入高
碳高速钢液，继续喷射氮气，将氮气喷射至所述双金属复合耐磨件毛坯进行淬火冷却，所述淬火的温度为1000～1150℃。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述回火的温度为450～550℃，所述回火的次数为1～3次。
[0013]本专利技术的第二个目的在于提供上述双金属复合耐磨件的制备方法制得的双金属复合耐磨件，所述双金属复合耐磨件包括耐磨件基体和沉积层，所述沉积层覆盖在所述耐磨件基体的工作面上。优选地，所述双金属复合耐磨件为磨辊或破碎壁。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述沉积层的材质为高碳高速钢，所述高碳高速钢由如下质量百分数的化学成分组成：C1.5～2.5％、Si0.5～1.2％、Cr3.0～5.0％、Mo4.5～6.0％、Mn0.3～0.8％、V4.5～5.5％、W1.5～2.5％、Ni0.2～1.0％、Nb≤0.8％、Co≤0.8％、余量为铁。通过限定V、Mo、Ni等化学成分的含量，使得高碳高速钢具有较好的喷射成形工艺性能，能在淬火时有足够的淬透性，使得沉积层的硬度达到HRC60～65。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述耐磨件基体的材质为碳素结构钢或低合金结构钢，优选为45号钢、20CrMo或42CrMo。耐磨件基体选用强韧性好的材料以承受冲击，提高抗冲击性。
[0016]本专利技术的第三个目的在于提供用于制备上述双金属复合耐磨件的装置，包括预热室、喷射沉积室、吊具、旋转升降机构和雾化喷嘴，所述预热室内设有感应加热炉，所述预热室设置在所述喷射沉积室的顶部，所述感应加热炉的底部与所述喷射沉积室的顶部相连通，所述吊具设置在所述预热室的上方，所述吊具包括第一驱动组件和用于抓取耐磨件基体的吊钩，所述吊钩延伸至所述喷射沉积室内，所述第一驱动组件与所述吊钩连接，并驱动吊钩进行升降和旋转，所述雾化喷嘴设置在所述喷射沉积室的内侧壁上，所述旋转升降机构设置在所述喷射沉积室内，所述旋转升降机构包括第二驱动组件和用于放置耐磨件基体的托盘，所述第二驱动组件与所述托盘连接，并驱动托盘进行升降和旋转。将预热室设置在喷射沉积室的顶部，感应加热炉的底部与喷射沉积室的顶部相连通，通过吊钩抓取耐磨件基体升至预热室中进行旋转加热，预热完成后将耐磨件基体下降放置在托盘上进行喷射沉积，托盘可升降旋转调整耐磨件基体的喷射位置。将预热室和喷射沉积室有机结合为一体，简化操作，缩短流程，提高了生产效率。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，该装置还包括红外测温仪、光学传感器和喷气嘴，所述红外测温仪设置在所述预热室内，所述光学传感器和所述喷气嘴均设置在所述喷射沉积室内，所述雾化喷嘴设置在所述喷射沉积室的顶部的内侧壁上，并与所述喷射沉积室的内顶壁的夹角α为20～70
°
。采用红外测温仪用于随时监测预热室内耐磨件基体的温度，当温度达到耐磨件基体熔点温度的70～90％时，预热室内的感应加热炉停止加热，避免耐磨件基体因加热过度而熔化。采用一个或多个光学传感器，光学传感器与第二驱动组件电连接，光学传感器可按双金属耐磨件的设定形状要求控制托盘的升降和旋转速度，从而调节耐磨件基体的喷射位置，使得沉积层达到预定的厚度和轮廓尺寸要求。增加一个或多个喷气嘴喷射氮气，可加强对沉积层的气淬冷却。通过雾化喷嘴与喷射沉积室的内顶壁的夹角α为20～70
°
，使得雾化喷嘴对耐磨件基体进行喷射时，覆盖的面积更广，提高喷射效率。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：本专利技术通过将高碳高速钢液雾化喷
射沉积在耐磨件基体的工作面上，形成沉积层，再经过淬火和回火，即可得到喷射覆层和本体的合适硬度和综合机械性能，具有高耐磨性、高抗冲击性、高抗拉强度的双金属复合耐磨件，其沉积层的硬度可达HRC60～65，界面结合抗拉强度≥420MPa。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
[0020]图1是本专利技术实施例1对破碎壁基体进行喷射沉积时的装置结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属复合耐磨件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高碳高速钢液通过喷射雾化形成雾化液滴，并喷射至耐磨件基体的工作面上形成沉积层，得到双金属复合耐磨件毛坯；将所述双金属复合耐磨件毛坯经过淬火和回火，得到所述双金属复合耐磨件。2.根据权利要求1所述的双金属复合耐磨件的制备方法，其特征在于，在所述喷射前需对所述耐磨件基体进行预热，所述预热的具体过程为：将所述耐磨件基体置于预热室内，再充入惰性气体使得预热室内的氧分压小于等于200ppm，然后对所述耐磨件基体进行加热至所述耐磨件基体熔点温度的70～90％。3.根据权利要求1所述的双金属复合耐磨件的制备方法，其特征在于，所述喷射的具体过程为：将所述高碳高速钢液以80～300kg/min倾倒至中间包内，再通过雾化喷嘴雾化形成10～100μm的雾化液滴，并以200～300m/s的速度喷射至所述耐磨件基体的工作面上形成沉积层。4.根据权利要求1所述的双金属复合耐磨件的制备方法，其特征在于，所述淬火的具体过程为：将惰性气体喷射至所述双金属复合耐磨件毛坯进行淬火冷却，所述淬火的温度为1000～1150℃。5.根据权利要求1所述的双金属复合耐磨件的制备方法，其特征在于，所述回火的温度为450～550℃，所述回火的次数为1～3次。6.权利要求1
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5任一项所述的双金属复合耐磨件的制备方法制得的双金属复合耐磨件，其特征在于，所述双金属复合耐磨件包括耐磨件基体和沉积层，所述沉积层覆盖在所述耐磨件基体的工作面上。7.根据权利要求6所述的双金属复合耐磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云峰，
申请(专利权)人：佛山峰合精密喷射成形科技有限公司，
类型：发明
国别省市：