專利名稱：一種復合材料內蓋的鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造方法，特別是在輸送渣漿中，易磨損過流件的復合材 料鑄造方法。技術背景渣漿泵過流件廣泛應用于冶金、礦山、水利、電力等行業，主要進行精礦、 尾礦、泥沙、灰渣等固體物料的水力輸送。有些在礦山使用的渣漿泵皆因過流部件的穿洞、變形或其它形式的結構失效，4英寸泵的高鉻鑄鐵過流件使用壽命 僅200小時左右， 一星期左右就報廢，被稱為"星期泵"。由于其過流部件的磨 損相當嚴重，它造成材料的大量的消耗，增加了維護費用和能源消耗。現以國 內有關礦山的消耗量推算國內年用此類過流件約5萬噸左右。因此國內外學者 對此非常重視并進行了大量的研究。目前國內使用的渣漿泵內蓋主要有①整體鑄造內蓋，所涉及的材料有低 合金白口鐵、鎳硬鑄鐵、高鉻白口鑄鐵、合金鑄鋼等；②復合內蓋，涉及的材 料有陶瓷/鋼鐵基表面復合材料等。對于整體鑄造內蓋，盡管其具有高的強韌性、 不易發生斷裂，但由于渣漿泵中的整體硬度低，且組織中無硬質相存在，所以 耐磨性差，使用壽命短；所謂復合渣漿泵過流件，是指將一種高硬度的材料如 陶瓷材料與一種具有強韌性的材料通過復合鑄造等方法組合在一起，其中高硬 度材料作為內蓋的工作面以提高其耐磨性。該方法既避開了單一高硬度材料的 脆性，又利用了其較好的抗磨性；既利用了連續金屬基體的韌性，又避開了金 屬基體不抗磨的不利因素。表面局部復合材料的采用，既照顧了磨損部位的抗 磨要求，又兼顧了整體材料抗沖擊的要求，還降低了制造成本，提高了材料的 回收利用性。但是由于復合內蓋是將陶瓷材料與鋼鐵等材料復合，復合層的形 成完全依靠鋼鐵液的滲透作用，因此該類內蓋存在復合層厚度小和界面結合差 等問題，使其壽命不是很長。發明內容1. 本發明的目的本發明的目的是提供一種復合材料內蓋的鑄造方法，其利用負壓作用和高 碳鉻鐵顆粒的熔解提高金屬液的滲透性和改善界面間的結合能力，制備的內蓋 抗磨性高、使用中不易斷裂和剝落、復合層與基材呈冶金結合。2. 技術方案(1)預置層為粒度40目~60目的碳化鎢和高碳鉻鐵混合顆粒,碳化鵠所占體 積分數為10%~52%,預置層厚度為2mm 4mm,另外還加入混合顆粒總重2%~4%的水玻璃，均勻預置在過流件模樣的磨損表面，吹以C02硬化，填充 水玻璃砂并安放抽氣管，固化后在砂芯非復合部位刷快干涂料、下芯時在底部芯頭上鋪聚乙烯薄膜密封，然后合箱；(2)爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1550~ 1650°C， 經過球化和孕育處理后，在1450 155(TC時抽氣澆鑄，澆注系統的真空度為 0.04 ~ 0.06MPa。在上述技術方案中，所說的金屬母體材料為灰鑄鐵、低鉻鑄鐵、球墨鑄鐵 或35鑄鋼任一種；下芯時在底部芯頭上所鋪聚乙烯薄膜厚度為30拜，金屬母 液的孕育處理是釆用加入其總重2%~4%的硅鐵。碳化鎢(WC)顆粒的加入量根據下式計算W = S.h.fv .p式中W為WC顆粒的重量g; S過流件工作面的表面積mm2; h為復合層的厚度mm; fv為復合層中WC顆粒的體積分數； p為WC顆粒的密度g/mm3。按照本發明的鑄造方法鑄造的復合材料內蓋，工作面或沖擊面為WC顆粒 增強復合材料，非工作面為灰鑄鐵、低鉻鑄鐵、球墨鑄鐵或35鑄鋼。 3.本發明的有益效果所獲得的復合材料內蓋具有優異的抗沖蝕磨損性能，復合材料層硬度為 HRC50-57,厚度為3mm左右，復合材料層與金屬母體的界面、以及復合材料 層中WC顆粒與基體的界面呈良好的冶金結合，WC顆粒分布均勻；本發明生 產的渣漿泵過流件內蓋，其壽命是傳統高鉻鑄鐵渣漿泵過流件內蓋的7~ 10倍。
具體實施方式
實施例1:首先釆用100kg中頻感應電爐熔煉灰鑄鐵形成金屬液，金屬液的出爐溫度 為1650°C,加入金屬液總重的2%的硅鐵孕育，155(TC時進行澆注；釆用自行 設計的模板壓塊鋪粉工裝將混合顆粒均勻預置在內蓋磨損表面，混合顆粒40~ 60目碳化鎢顆粒(增強體)和同目數的高碳鉻鐵粉組成，WC顆粒體積分數為 27%,加入3%的水玻璃。預置層的厚度為3mm,吹以一定的(302硬化后，填 充水玻璃砂并安放抽氣管，固化后在砂芯非復合部位刷快干涂料、下芯時在底 部芯頭上鋪30^m聚乙烯薄膜密封，然后合箱、抽氣澆注，澆注系統在澆注時 的真空度分別為0.04MPa。實施例2:首先釆用100kg中頻感應電爐熔煉低鉻鑄鐵形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1550°C, 145(TC時進行澆注；釆用自行設計的模板壓塊鋪粉工裝 將混合顆粒均勻預置在內蓋磨損表面，混合顆粒40~60目碳化鎢顆粒(增強體) 和同目數的高碳鉻鐵粉組成，WC顆粒體積分數為10%，加入2%的水玻璃。預 置層的厚度為2mm，吹以一定的C02硬化后，填充水玻璃砂并安放抽氣管，固 化后在砂芯非復合部位刷快干涂料、下芯時在底部芯頭上鋪30^im聚乙烯薄膜 密封，然后合箱、抽氣燒注，澆注系統在澆注時的真空度分別為0.05MPa。實施例3:首先釆用100kg中頻感應電爐熔煉球墨鑄鐵形成金屬液，金屬液 的出爐溫度為1600°C,加入金屬液總重的4%的硅鐵孕育，150(TC時進行澆注； 釆用自行設計的模板壓塊鋪粉工裝將混合顆粒均勻預置在內蓋磨損表面，混合 顆粒40~60目碳化鎢顆粒(增強體)和同目數的高碳鉻鐵粉組成，WC顆粒體 積分數為52%，加入4%的水玻璃。預置層的厚度為4mm,吹以一定的(^02硬 化后，填充水玻璃砂并安放抽氣管，固化后在砂芯非復合部位刷快干涂料、下 芯時在底部芯頭上鋪30miti聚乙烯薄膜密封，然后合箱、抽氣澆注，澆注系統 在澆注時的真空度分別為0.06MPa。實施效果(1) 生產出的內蓋基本上能達到整體復合，復合材料層硬度為HRC50 ~ 57,厚度為3mm左右，復合材料層與金屬母體的界面、以及復合材料層中WC 顆粒與基體的界面呈良好的冶金結合，WC顆粒分布均勻；(2) 將其經機加工后，安裝在用于排出cp500旋流器沉砂用泵上使用，礦 物粒度為0.074 0.2mrn,安裝后設備運行正常，未因其它事故修理而停機。經 實際工況測試，此內蓋共計使用60~70天。
權利要求
1. 一種復合材料內蓋的鑄造方法，其特征在于(1)預置層為粒度40目～60目的碳化鎢和高碳鉻鐵混合顆粒，碳化鎢所占體積分數為10％～52％，預置層厚度為2mm～4mm，另外還加入混合顆粒總重2％～4％的水玻璃，均勻預置在過流件模樣的磨損表面，吹以CO2硬化，填充水玻璃砂并安放抽氣管，固化后在砂芯非復合部位刷快干涂料、下芯時在底部芯頭上鋪聚乙烯薄膜密封，然后合箱；(2)爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1550～1650℃，經過球化和孕育處理后，在1450～1550℃時抽氣澆鑄，澆注系統的真空度為0.04～0.06MPa。
2、 根據權利要求l所述的復合材料內蓋的鑄造方法，其特征在于所說的 金屬母體材料為灰鑄鐵、低鉻鑄鐵、球墨鑄鐵或35鑄鋼任一種。
3、 根據權利要求l所述的復合材料內蓋的鑄造方法，其特征在于下芯時 在底部芯頭上所鋪聚乙烯薄膜厚度為30pm，金屬母液的孕育處理是采用加入 其總重2%~4%的硅鐵。
全文摘要
一種復合材料內蓋的鑄造方法，涉及鑄造方法，特別是在輸送渣漿中，易磨損過流件的復合材料鑄造方法。首先采用中頻感應爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，將碳化鎢和高碳鉻鐵混合顆粒均勻預置在內蓋磨損表面，然后合箱、抽氣澆注，在澆注系統真空度為0.04～0.06MPa下進行澆注。本發明所制備的過流件的工作面或沖擊面為碳化鎢顆粒增強復合材料，非工作面為灰鑄鐵、低鉻鑄鐵、球墨鑄鐵或35鑄鋼，具有優異的抗沖擊磨損性能；復合材料層與金屬母體的界面、以及復合材料層中WC顆粒與基體的界面呈良好的冶金結合，WC顆粒分布均勻。
文檔編號B22C9/00GK101274360SQ20081005834
公開日2008年10月1日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者榮 周, 張玉勤, 李祖來, 蔣業華 申請人:昆明理工大學