[發明專利]用于制造耐磨部件的方法

在審

• 申請號: 201380040662.5
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN104520032A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: B.卡拉孔納馬爾;D.D.奧爾森;R.斯瓦米納坦;U.瓦格
• 申請（專利權）人: FL史密斯公司
• 主分類號: B22F7/08
• 分類號: B22F7/08;B22F3/15;B02C4/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳曉帆

本發明涉及一種用于生產耐磨部件的方法，其中金屬主體的至少一個表面配備耐磨層。根據該方法，粉末冶金鋼被施加到部件，在經過燒結處理時獲得耐磨表面。該部件可具有平的或彎曲的表面，并可以用在所有種類的在處理研磨材料時表面需要受到保護的應用中。該方法可以例如用于在運輸研磨材料的傳送裝置中，或在用于粉碎材料的設備中被暴露于大面積磨損的不同類型工具。本發明還涉及通過根據本發明的方法制造的耐磨部件。

近年來，尤其是用于粉碎研磨材料的輥子吸引了非常多的注意，因為已知的輥子或者在性能、耐久性方面有欠缺，并且/或者制造起來非常昂貴。此類輥子在專利文獻中是眾所周知的，例如專利US6086003，該專利描述了由兩個不同的粉末冶金鋼構成的耐磨層如何通過燒結處理施加到用于滾壓機的輥子。使用粉末冶金鋼的優勢在于，由于優良的微觀結構和小的良好分布的碳化物，能夠實現非常高的硬相(hard?phase)和韌性高的表面。此外，粉末冶金技術還允許制造出硬相難以或不可能通過其他技術實現的合成物。通過使用第一材料制造出六角形拼塊，將其放置在輥子的表面上，覆蓋該表面的大部分區域，將第二材料放置在這些拼塊之間。第一材料具有非常高的碳化物含量因此具有高的耐磨性，而第二材料具有較低的碳化物含量因此具有較高的磨損率以及更高的韌性，即，抗裂紋擴展性高。這兩種材料的磨損和機械特性的這種不同確保了獲得自生磨損保護，以及避免了由于夾雜金屬等而導致表面斷裂。所用的燒結處理是熱等靜壓(HIP)，其中通過應用1000bar以上的壓強和1000℃以上的溫度，冶金粉末固結成百分之一百的密度。鑒于US6086003中的每個拼塊是通過單獨的燒結和壓縮處理制造的，由于每個拼塊必須一個接一個地以相當高的精確度放置在輥子表面上，以及由于在最終燒結之前輥子的整個周面都必須覆蓋以拼塊，因此制造這樣的輥子是非常耗時的處理。結果是，制造這樣的輥子涉及相當高的成本。

本發明的目標是提供一種制造成本顯著降低的耐磨部件。

這是通過在介紹中提到的類型的方法獲得的，特征在于，該方法包括以下步驟：

將金屬樣板設置在金屬主體的至少一個表面上，該金屬樣板具有貫穿孔的圖案；

提供覆蓋金屬樣板的至少一部分的蓋罩，將該蓋罩設置在與金屬樣板相距一定距離處，以在蓋罩與金屬樣板之間形成間隙；

通過將適合于燒結的粉末材料引入到蓋罩與金屬樣板之間的間隙中，將該粉末材料施加到金屬樣板的貫穿孔中；以及

在燒結處理中將金屬主體、金屬樣板、蓋罩和粉末材料聯結在一起。

由此可以實現，能以一種快速、不昂貴而且簡單的方式用耐磨層覆蓋金屬主體。此外，在涉及耐磨輥子的情況下，能以有關燒結的單一處理步驟制造這樣的輥子，從而相當大地減少了制造所需的時間，還從而降低了這樣的輥子的成本。

優選的是，金屬樣板的耐磨性顯著低于經燒結的粉末材料的耐磨性。這樣，金屬樣板可以由耐磨性低的材料制成，并且在制造時不使用昂貴而耗時的粉末技術。由此能夠實現，金屬樣板制造起來較容易而且不貴。優選的是，金屬樣板由碳鋼，諸如軟鋼或低碳鋼制成。

優選的是，蓋罩至少覆蓋金屬樣板的表面的主要部分，該金屬樣板至少覆蓋金屬主體的主要部分，從而確保表面得到充分的保護。

金屬主體與蓋罩之間的距離應至少為3毫米，以便留出足夠大的空間用于將粉末材料引入這些部分之間的空間中。

貫穿孔的尺寸和各個孔之間的距離取決于待處理的材料的類型和尺寸，以便確保形成必要的自生層，該自生層減少了耐磨部件上的磨損。在部件的操作期間，金屬樣板磨損得比周圍的燒結粉末材料快很多，因為金屬樣板由普通碳鋼，優選由軟鋼制成，這種鋼在工作期間相對于處理的研磨材料耐磨性非常低。當金屬樣板被磨損時在經燒結的粉末材料周圍出現的區域將被研磨材料填充，該研磨材料在這些區域中相對于其自身發生磨損。

原則上，貫穿孔可以具有任意可以想到的形狀，只要在金屬樣板被磨損時建立起磨損保護就可以。例如，孔可以是圓形的、正方形的或六邊形結構的，定位成彼此間隔的距離相等或者彼此間隔的距離不同。該孔可以通過激光切割來提供，激光切割是一種快速而精確的方法。沖壓出孔也是一種選擇，尤其是在大量生產的情況下。優選的是，該孔覆蓋金屬樣板表面面積的至少百分之六十，以便確保有利的磨損保護。

優選的是，燒結是通過熱等靜壓(HIP)處理來執行的，因為這種處理確保了粉末材料的卓越的耐磨性，還確保了金屬主體、金屬樣板、蓋罩和粉末材料之間的穩固的聯結。在金屬主體與金屬樣板之間的緩沖層可用于獲得更強的聯結，和/或獲得可以分別用于金屬主體和金屬樣板的更多種合金。