一种橡胶中镶嵌耐磨合金的复合材料制造技术

本实用新型专利技术公开了一种橡胶中镶嵌金属的耐磨复合材料，该种材料在橡胶基板上设有若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨合金块。在橡胶的硫化工艺过程中，在橡胶中嵌入预处理的耐磨合金块，橡胶与耐磨合金块采用紧配合或者粘接连接。本实用新型专利技术既有橡胶材料韧塑性好，抗冲击的优点，又有金属材料硬度高，耐磨性能优良的长处。可用于承受较大冲击载荷的工况，克服了高耐磨性金属材料不耐冲击的弊端。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在橡胶基体上镶嵌耐磨合金的复合材料，属于复合材料技术 领域。
技术介绍
在冶金、电力、建材、机械、化工等行业，耐磨橡胶和耐磨合金常被用于制作耐磨部 件，如耐磨衬板、输送带、管道等。橡胶比金属的弹性形变大，弹性模量极小；橡胶的泊松比 比金属的大，形变时体积几乎不变。橡胶不仅广泛用于车辆轮胎的制造，而且也用于贮仓、 漏斗、滑槽等装置耐磨部件的制造。申请号为93111075. 0的专利技术专利“轻重负荷型冷料用 超耐磨橡胶衬板及制造方法”，以天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶为胶料，选用适量的活化 剂、促进剂、软化剂、老化剂、硫化剂、增塑剂、补强剂和补强填充剂为配合剂，按合理的配方 和加料顺序、工艺过程制造出了耐磨衬板。申请号为94211291. 1的技术专利“一种输 送带”，在橡胶内设有金属网骨架，该金属网骨架的主要作用是保证输送带在300°C高温下 不变形、不断裂。申请号为200710179841. 3专利技术专利“一种耐磨橡胶复合材料的制备方 法”，采用石墨改性技术，专利技术了石墨/橡胶复合材料，制备出了性能优异、低摩擦系数、高耐 磨性的橡胶复合材料。橡胶耐磨衬板具有成本低、重量轻、易安装、维修方便、寿命长、韧性 和塑性好、耐冲击等优点。目前，耐磨合金在抗磨损方面应用十分广泛。常采用铸造或者堆焊技术用金属材 料制造耐磨衬板，如中国专利公开号为CN1099075A的专利技术专利公开了采用铸造方法生产 高强度高铬铸铁衬板的方法。堆焊技术则是将耐磨材料熔敷到低碳钢等基板上制成复合耐 磨钢板，如1996年《焊接技术》杂志刊登的论文“加粉堆焊工艺及耐磨堆焊复合钢板的应 用”，介绍了复合耐磨钢板的一种制备技术。一般认为，材料的耐磨性随着其硬度的增大而 提高，但增大硬度往往使金属的韧性、塑性显著下降，难以用于承受冲击载荷的工况。一般耐磨橡胶的硬度远低于耐磨合金，但耐磨橡胶具有良好的韧性和塑性，使其 具有优异的耐冲击性能。耐磨合金具有较高的硬度，表现出良好的耐磨性能，如高铬铸铁合 金是抗磨料磨损性能优异的材料，但其抗冲击性能较差。如果把耐磨橡胶和耐磨合金两者 结合起来制成复合材料，可以充分发挥两者各自的优点，达到既耐磨，又抗冲击的目的。随着机械零部件使用工况的日益苛刻，如高冲击磨损、腐蚀磨损等，对低成本、使 用方便、生产效率高、性能优异的耐磨材料的需求也更加迫切。
技术实现思路
基于现有耐磨橡胶抗磨性能不如耐磨合金，但其韧性、塑性好，比重小；耐磨合金 抗冲击性能差，比重大，施工不方便，但其具有良好抗磨性能的特点。本技术提供了一 种橡胶中镶嵌耐磨合金的复合材料。该种复合材料利用了两种材料各自的优点，具有既耐 磨，又抗冲击的优点。本技术采用如下技术方案一种橡胶中镶嵌金属的耐磨复合材料，它包括橡胶基板，所述的橡胶基板上设有 若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨合金块，橡胶与耐磨合金块采用紧 配合或者粘接连接。耐磨合金块的磨损面称为工作面。还包括与橡胶基板相接或嵌在橡胶基板内的连接件。所述连接件为螺栓或螺母或钢板或台阶通孔，其中，螺栓或螺母或钢板与橡胶基 板相接，台阶通孔设置于橡胶基板内。所述的耐磨合金块为旋转体或者多面体或者旋转体与多面体的组合体，旋转体 包括圆台、圆柱、球体、半球体、圆锥以及上述旋转体的组合体，多面体包括棱台、棱柱、棱 锥。旋转体优选圆台或圆柱，多面体优选棱台或棱柱。为了提高耐磨合金块与橡胶的结合 强度，对与橡胶接触的耐磨合金块的整个表面可以进行如下处理保持原几何体的表面形 状，或者在耐磨合金块表面上加工出凹槽，或者加工出一些凹坑。以上所述凹槽的深度为 0. 5mnT3. 0mm,宽度不超过5mm，相邻两凹槽距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、 梯形、三角形、半圆形之一，凹槽与耐磨合金块工作面的夹角为0° 30°。以上所述凹坑 的深度为0. 5mnT3. 0mm,体积不超过100立方毫米，凹坑横截面的形状为长方形、梯形、三角 形、半圆形之一，其在耐磨合金块表面任意分布。橡胶基板的长度和宽度根据使用工况的需要可以任意确定。所述盲孔的横截面为圆形或多边形或其他规则形状，横截面面积不小于4平方毫 米，相邻盲孔边缘之间的最小距离不小于0. 8mm。耐磨合金块的高度为2mnT48mm，不小于橡 胶基板盲孔的深度，体积不小于8立方毫米。本技术所述橡胶中镶嵌耐磨合金块金属的复合材料，其应用和实施具有如下 明显效果(1)橡胶中镶嵌耐磨合金块金属的复合材料，既有橡胶材料韧塑性好，抗冲击的优 点，又有金属材料硬度高，耐磨性能优良的长处。可用于承受较大冲击载荷的工况，克服了 高耐磨性金属材料不耐冲击的弊端；(2)采用特殊结构设计的耐磨合金块，硫化粘接剂在橡胶的生产过程中实现金属 与橡胶的粘接，两者的结合强度高，使用时不容易脱落；(3)本技术的橡胶中镶嵌耐磨合金块的复合材料与纯金属耐磨材料相比，具 有重量轻，容易安装的优点，特别适合现场安装；(4)本技术的橡胶中镶嵌耐磨合金块的复合材料可以通过螺栓、螺母、底板机 械连接到其他构件上，也可以采用粘接剂与其他构件连接，安装方便快捷。附图说明图1为橡胶中镶嵌圆台状耐磨合金块复合材料(板材)的上表面(耐磨工作面)；图2为橡胶中镶嵌圆台状耐磨合金块复合材料(板材)的局部剖视图。图3为橡胶中镶嵌圆柱状耐磨合金块复合材料(板材)的水平局剖部视图；图4为橡胶中镶嵌圆柱状耐磨合金块复合材料(板材)的纵向局部剖视图；图5为橡胶中镶嵌圆柱状耐磨合金块复合材料(板材)的横向局部剖视图；图6为与其他构件采用螺栓连接的结构图，其中上表面为耐磨工作面；图7为与其他构件采用螺母连接的结构图，其中上表面为耐磨工作面；图8为与其他构件采用台阶通孔连接的结构图，其中上表面为耐磨工作面。图9为安装有与其他构件连接用钢板的结构图，其中上表面为耐磨工作面。其中1耐磨合金块，2橡胶基板，3螺栓，4螺母，5台阶通孔，6上表面，7.下表面， 8.钢板。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术做进一步说明。图1、图2中，橡胶中镶嵌金属的耐磨复合材料包括橡胶基板2，橡胶基板2上开设 有若干个盲孔，橡胶基板盲孔开孔的一面为上表面6，盲孔不开孔的一面为下表面7。在盲 孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨合金块1，橡胶基板2与耐磨合金块1采用紧配合或者 粘接连接，耐磨合金块横截面面积最大的部位位于橡胶板内部，或者在与橡胶接触的耐磨 合金块的侧面加工上凹槽或者凹坑，在硫化阶段，这些凹槽或凹坑就会被嵌入橡胶，从结构 上防止耐磨合金块脱落。橡胶基板2厚度为3mnT50mm，盲孔深度小于橡胶基板2的厚度。 橡胶基板2选用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、 聚氨酯橡胶中的一种，或者选用将上述橡胶的两种或两种以上混炼后的橡胶。橡胶基板2 优选丁苯橡胶或顺丁橡胶或丁腈橡胶。基板的长度和宽度根据使用工况的需要可以任意确 定。盲孔的横截面为圆形或多边形或其他规则形状，盲孔横截面面积不小于4平方毫米，相 邻盲孔边缘之间的最小距离不小于0. 8mm。耐磨合金块的材质选用上述的高铬合金铸铁，高 铬钢，马氏体合金铸铁，高速钢，Cr-W-Mo热稳定钢，普通低、中合金钢中的一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶中镶嵌耐磨合金的复合材料，其特征是，它包括橡胶基板，所述橡胶基板上设有若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨合金块，耐磨合金块为旋转体或多面体或者旋转体与多面体的组合体，橡胶与耐磨合金块采用紧配合或者粘接连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊生，孙逸群，李宁洋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]