[發明專利]用于處理地面或巖石的復合齒

有效

• 申請號: 200980136496.2
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN102159740A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: G·伯頓
• 申請（專利權）人: 馬格托國際股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;E02F9/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

發明領域

本發明涉及旨在裝備用于處理地面或巖石的機器的復合齒。其特別涉及具有由碳化鈦顆粒增強的金屬基質的齒。

定義

詞語“齒”應在廣義上解釋，并包括具有突起或平坦形狀的任何尺度的任何元件，特別旨在用于在露天礦中或在礦山中處理地面、河流或海洋底部、巖石。

現有技術

已知幾種用于“在總體上”深入地改變鑄造合金的硬度與抗壓性的方法。已知方法通常涉及在小的深度(幾毫米)處的表面改性。對于鑄造廠中制造的齒，增強元件必須深入地存在以耐受在機械應力、磨損和沖擊方面顯著和同時的局部應力，這還因為齒在其長度的大部分上使用。

通過氧乙炔焊接用金屬碳化物(-Technogenia)重新裝備該齒是公知的。此類重新裝備允許在齒的表面上沉積幾毫米厚的碳化物層。但是此類增強體不能納入該齒的金屬基質中，并且不能保證與其中碳化物增強體完全納入金屬基質整體中的齒相同的性能。

文獻EP?1?450?973?B1描述了通過以下方法制造的磨損部件的增強體：在旨在接納澆鑄金屬的模具中放置由反應性粉末形成的嵌入物，所述反應性粉末因很高的溫度(＞1400℃)下澆鑄過程中由金屬提供的熱而彼此反應。在該SHS型的反應后，反應性嵌入物的粉末產生硬質顆粒的相對均勻的多孔團簇(團聚體)；一旦形成，這種多孔團簇將立即在高溫下通過澆鑄金屬滲透。該粉末的反應是放熱和自蔓延的，其允許在高溫下合成碳化物并通過滲透金屬顯著提高多孔團簇的可潤濕性。

文獻US?5,081,774公開了在平坦齒中放置欲提高其性能的嵌入物(其由鉻鑄鐵制成)的不同途徑。但是已知的是，此類技術的限制一方面在于大量增強體，這趨于導致部件變脆，另一方面在于嵌入物與部件的基底金屬之間的不充分結合(焊接)。

文獻US?5,337,801(Materkowski)公開了另一種在齒的工作表面上沉積碳化鎢硬質顆粒的方法。在該例子中，首先制備含有硬質顆粒的鋼嵌入物；這些嵌入物隨后放置在模具中，隨后結合到澆鑄基底金屬中以制造部件。該方法耗時長且成本高昂，不能排除碳化鎢與嵌入物金屬之間的可能反應，并且常常不能保證將硬質顆粒理想地焊接到基底金屬上。

發明目的

本發明公開了用于處理地面或巖石的工具(特別是用于挖掘或挖泥工具)的復合齒，其具有改善的耐磨損性同時保持良好的耐沖擊性。通過針對此用途專門設計的復合增強結構獲得該性質，在毫米級下使密布微細的金屬碳化物的微米級球狀顆粒的區域與該齒的金屬基質中基本不含這些顆粒的區域交替的材料。

本發明還提出了獲得所述增強結構的方法。

發明概述

本發明公開了用于處理地面或巖石的復合齒，所述齒包含按照規定的幾何形狀用碳化鈦至少部分地增強的鐵基合金，其中所述增強部分包含富集碳化鈦的微米級球狀顆粒的毫米級區域的交替性宏觀-微觀結構，所述區域被基本不含碳化鈦的微米級球狀顆粒的毫米級區域分隔，富集碳化鈦的微米級球狀顆粒的所述區域形成其中所述球狀顆粒之間的微米級間隙也被所述鐵基合金填充的微觀結構。

按照本發明的特定實施方案，該復合齒包含下列特征的至少一種或一種合適的組合：

-所述富集的毫米級區域具有大于36.9體積％的碳化鈦濃度；

-所述增強部分具有16.6至50.5體積％的總碳化鈦含量；

-碳化鈦的微米級球狀顆粒具有小于50微米的尺寸；

-碳化鈦的微米級球狀顆粒的主要部分具有小于20微米的尺寸；

-所述富集碳化鈦球狀顆粒的區域包含36.9至72.2體積％的碳化鈦；

-富集碳化鈦的所述毫米級區域具有1至12毫米不等的尺寸；

-富集碳化鈦的所述毫米級區域具有1至6毫米不等的尺寸；

-富集碳化鈦的所述區域具有1.4至4毫米不等的尺寸。

本發明還公開了制造權利要求1至9中任一項所述的復合齒的方法，包括下列步驟：

-提供模具，其包含具有預定增強幾何形狀的齒的模腔；

-以碳化鈦的毫米級粒料前體形式將包含碳和鈦的壓實粉末混合物引入到旨在形成增強部分(5)的齒的模腔部分中；

-將鐵基合金澆鑄到該模具中，所述澆鑄的熱在所述前體粒料中引發碳化鈦的放熱自蔓延高溫合成(SHS)；

-在該復合齒的增強部分中，在所述前體粒料的位置處形成富集碳化鈦的微米級球狀顆粒的毫米級區域的交替性宏觀-微觀結構，所述區域被基本不含碳化鈦的微米級球狀顆粒的毫米級區域彼此分隔，所述球狀顆粒還在所述富集碳化鈦的毫米級區域中通過微米級間隙分隔；