具有强化的耐磨性的、用于土地/岩石工序的磨损元件制造技术

本发明专利技术涉及一种具有强化的耐磨性的磨损元件，该磨损元件例如为专门在适于挖土、掘地和/或破岩应用的机械设备中使用的铸钢牙，本发明专利技术还涉及嵌入件，该嵌入件被包含在所述磨损元件内以提高其耐磨性，并因此延长其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有强化的耐磨性的、用于土地/岩石工序的磨损元件专利技术的领域本专利技术涉及磨损元件，该磨损元件例如为专门在适于挖土(earth-moving)、掘地 (ground-engaging)和/或破岩应用的机械设备中使用的铸钢牙，本专利技术还涉及嵌入件，该嵌入件被包含在所述磨损元件内以提高其耐磨性，并因此延长其使用寿命。专利技术的背景(现有技术)为了提高适于挖土应用的铸钢部分的耐磨性，将硬体插入铸造在铸钢部分中的技术已经在现有技术(例如US-5，081，774 (Kuwano))中早有描述。该文献描述了一种可更换的合成挖掘牙，此挖掘牙包括耐磨的铬系铸铁嵌入件，该铬系铸铁嵌入件具有比牙本体更高的硬度，并且插入铸造在牙本体中。通过在牙本体的中央部分处安置耐磨材料作为整体的嵌入件，挖掘牙的性能得以改善。该嵌入件从末端向牙的附接部分延伸并且止于适于牙的可能应用的极限位置。一旦到达该极限位置，就需要更换牙。尽管铬系铸铁为与铸钢类似的材料并因此看起来适合作为铸钢中的嵌入件，但是，为了提高铸钢部分的整体耐磨表现， 人们希望将嵌入件的硬度增至铬系铸铁的硬度之上。在现有技术中使用了不同材料来构造硬体或嵌入件，由于金属陶瓷材料(硬质粘结金属陶瓷合成物)家族在硬度和韧度两方面的出色性能，已经对金属陶瓷材料家族给予了特别的注意。这些性能已经使得它们在需要耐磨和抗冲击的磨损应用中被广泛使用。但是，通过浇铸方法将金属陶瓷加强本体插入在铁基磨损元件中(其中，铁基合金被浇注入包含金属陶瓷的型腔)已经被报道为有问题的。特别地，与基于碳化钨(WC基)的金属陶瓷的插入铸造相关的现有技术被认为通过铁基合金浇铸的作用导致WC基的金属陶瓷(粉碎颗粒或嵌入件)完全熔解。在现有技术中已经公开各种策略来减少嵌入件熔解的问题。一方面，防护间层已被引入浇注的熔融的铁基合金和WC基金属陶瓷颗粒或嵌入件之间。这些间层由将在成品中保持至少部分完好的金属合金构成。这例如已在下述文献中公开文献US-4，764，255 (Fischer)——用于铸铁和铸钢形式的部件；文献 US-4, 584，020 (Waldenstrom)——用于铸铁部件；以及对于铸钢部件(“具有耐磨铸铁的加强钢铸件”，Liteinoe Proizvodstvo，第7号，第27页，1986年，Furman等人)。除了选择合适的高温合金用于防护间层的构造之外，现有技术教导使用足够厚的间层(片材)，该间层厚度优选在Imm至8mm之间，在文献US-4，764，255和US-4，584，020中教导的现有技术中，并且间层的熔化温度在浇注的金属的熔化温度之上大于50°C ；更加优选地，在浇注的金属的熔化温度之上200°C。此外，Waldenstrom和Fischer公开了 间层应当足够厚从而在钢的浇注过程期间不会完全地熔解。在由Furman所教导的技术中，间层可包括低熔化温度的合金，例如铜。在任何情况下，本领域的任何技术人员容易认识到的是，为WC基金属陶瓷嵌入件提供防护涂层代表了额外的处理费用和复杂性——而这些优选是应该避免的。另一方面，在现有技术中已经认识到限制浇铸的合金的浇注温度将导致WC基金属陶瓷嵌入件在钢铸件中的成功引入。国际申请W02009/061274Al(Ederyd和Quarfordt) 公开了由碳化钨金属陶瓷构成的本体，该碳化钨金属陶瓷由钴基结合剂粘结，所述钴基结合剂具有与钢中的石墨形态铸件(graphite formation cast)接近的碳含量，并且优选地具有高于0. 5的碳当量级，同时还具有足够低的浇铸温度以形成粘结的碳和钢之间的过渡区。Ederyd和Quarfordt指明了在金属陶瓷和钢之间的结合部位中存在一些空隙和/或裂缝——尽管这些缺陷被认为不会对零部件的性能造成问题。但是，对于本领域的技术人员来说，此种缺陷可能导致被加强的部分在高冲击应用下的不可靠性能。事实上，如果在浇注和随后的固化期间铸件的冷却率过低，将钢的浇注温度限制为一些低值以限制过热(如 W02009/061274A1中所述)的实践不足以避免在结合区形成大的缺陷的，而这些，为本专利技术所解决。此外，Ederyd和Quarfordt的现有技术教导了 η相区在结合区中的存在和薄的η 相区的存在不会影响本体的脆度。但是，在钴钨硬质合金金属陶瓷的设计、制造和使用(例如在切割工具中应用)的现有技术中公知的是，n相、钴钨硬质合金(一般由化学式CoxWxC 定义，其中χ 3或χ = 6)极度地脆弱，原因在于使用中过早地失效，并由此在承受冲击的任何金属陶瓷加强钢铸件产品(例如接地铸钢牙)的情况下，极大地不符合需要。还已知的是结合钴的高碳含量(接近石墨形式)抑制了 n相的形成。如在本专利技术中所描述的，防止高脆度相的形成与增强铸件的冷却强度有关，并因此避免了过长地处于允许特定扩散过程发生(例如碳、钴和钨的扩散而导致η相的形成) 的温度中。
技术实现思路
本专利技术涉及对强化耐磨零部件(例如为用于挖土、掘地和/或破岩机械的牙)的处理，所述牙在金属陶瓷(即粘结的碳化钨)嵌入件(硬度大于钢)和铸钢元件(嵌入件位于其中)之间具有精心设计的高性能结合。本专利技术的目的在于提供一种强化的耐磨元件，所述耐磨元件由具有任何合适碳含量的重力铸钢构成，所述重力铸钢环绕硬大块的粘结的碳化钨嵌入件并专门与之结合。本专利技术涉及具有突出硬度的嵌入件在坚韧的抗冲击的铸钢内的创新性粘结。在金属陶瓷嵌入件和铸钢之间所形成结合的质量对于零部件的性能和避免突发故障是关键性的。如果避免了过多的肉眼孔隙和高度脆性区域就能够获得优质结合。在本专利技术中，优质结合是如下获得地以足够热的液态铸钢渗透金属陶瓷的粘结基体，熔解金属陶瓷的渗透部位的外层中的碳化钨颗粒，以在钨中富集液态钢，以及快速高强度地冷却铸件，以形成至少三个(有时是四个)在化学上、结构上不同的结合区，这些结合区限制和/ 或消除了肉眼孔隙并且避免了高脆性区域。通过如此所描述的适当地形成本专利技术的元件的特定结合，将无需现有技术中所公开的进行金属包覆(或使用金属间层或其他的覆层)、嵌入件(或对嵌入件预铸造或使用用于嵌入件的容置件)、或实施金属陶瓷或碳化物颗粒保护的任何相关的方法。本专利技术的用于浇铸并因此制造加强的元件的方法也在此描述。作为本专利技术的主题的加强的磨损元件特别适用于停工成本非常高的掘地工作中。 本专利技术的加强的磨损元件因此允许延长连续更换之间的有效工作时间。本专利技术的加强的磨损元件可取代通常专门由低合金钢制造的常规的接地工具(或元件)。因此，本专利技术涉及用于加强铸钢磨损元件的不同实施例，其能够在大范围的应用下使用。从主要承受磨损的应用到穿入地面的应用的应用范围在成功操作中起到了重要的作用。附图说明本公开内容包含了用于揭示本专利技术的以下附图图1示出了在嵌入件的芯体(C)和浇铸金属(5)之间的实现质量保证所需的三个结合区(替代结合区(1)、沉淀结合区O)、以及无碳化钨结合区(3))的示意图。图2示出了四个结合区(能够以优质结合形成)的显微照片，所述四个结合区为替代结合区(1)、沉淀结合区O)、无碳化钨结合区(3)、以及汉字(Chinese-writing)结合区⑷。图3(a)示出了结合区域的一般外观的截面图，其中，在本专利技术的元件中仅仅形成三个结合区替代结合区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔迪·布鲁法盖诺瓦尔特，豪尔赫·阿尔卡拉，豪尔赫·特里格纳博伊谢达，何塞·桑舍兹，何塞·洛佩兹阿尔芒德罗斯，
申请(专利权)人：麦塔洛吉尼亚股份有限公司，
类型：发明
国别省市：