一種橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料的制作方法

專利名稱：一種橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在橡膠基體上鑲嵌耐磨合金的復合材料，屬于復合材料技術 領域。
背景技術：
在冶金、電力、建材、機械、化工等行業，耐磨橡膠和耐磨合金常被用于制作耐磨部 件，如耐磨襯板、輸送帶、管道等。橡膠比金屬的彈性形變大，彈性模量極小；橡膠的泊松比 比金屬的大，形變時體積幾乎不變。橡膠不僅廣泛用于車輛輪胎的制造，而且也用于貯倉、 漏斗、滑槽等裝置耐磨部件的制造。申請號為93111075. 0的發明專利“輕重負荷型冷料用 超耐磨橡膠襯板及制造方法”，以天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠為膠料，選用適量的活化 劑、促進劑、軟化劑、老化劑、硫化劑、增塑劑、補強劑和補強填充劑為配合劑，按合理的配方 和加料順序、工藝過程制造出了耐磨襯板。申請號為94211291. 1的實用新型專利“一種輸 送帶”，在橡膠內設有金屬網骨架，該金屬網骨架的主要作用是保證輸送帶在300°C高溫下 不變形、不斷裂。申請號為200710179841. 3發明專利“一種耐磨橡膠復合材料的制備方 法”，采用石墨改性技術，發明了石墨/橡膠復合材料，制備出了性能優異、低摩擦系數、高耐 磨性的橡膠復合材料。橡膠耐磨襯板具有成本低、重量輕、易安裝、維修方便、壽命長、韌性 和塑性好、耐沖擊等優點。目前，耐磨合金在抗磨損方面應用十分廣泛。常采用鑄造或者堆焊技術用金屬材 料制造耐磨襯板，如中國專利公開號為CN1099075A的發明專利公開了采用鑄造方法生產 高強度高鉻鑄鐵襯板的方法。堆焊技術則是將耐磨材料熔敷到低碳鋼等基板上制成復合耐 磨鋼板，如1996年《焊接技術》雜志刊登的論文“加粉堆焊工藝及耐磨堆焊復合鋼板的應 用”，介紹了復合耐磨鋼板的一種制備技術。一般認為，材料的耐磨性隨著其硬度的增大而 提高，但增大硬度往往使金屬的韌性、塑性顯著下降，難以用于承受沖擊載荷的工況。一般耐磨橡膠的硬度遠低于耐磨合金，但耐磨橡膠具有良好的韌性和塑性，使其 具有優異的耐沖擊性能。耐磨合金具有較高的硬度，表現出良好的耐磨性能，如高鉻鑄鐵合 金是抗磨料磨損性能優異的材料，但其抗沖擊性能較差。如果把耐磨橡膠和耐磨合金兩者 結合起來制成復合材料，可以充分發揮兩者各自的優點，達到既耐磨，又抗沖擊的目的。隨著機械零部件使用工況的日益苛刻，如高沖擊磨損、腐蝕磨損等，對低成本、使 用方便、生產效率高、性能優異的耐磨材料的需求也更加迫切。
發明內容基于現有耐磨橡膠抗磨性能不如耐磨合金，但其韌性、塑性好，比重小；耐磨合金 抗沖擊性能差，比重大，施工不方便，但其具有良好抗磨性能的特點。本實用新型提供了一 種橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料。該種復合材料利用了兩種材料各自的優點，具有既耐 磨，又抗沖擊的優點。本實用新型采用如下技術方案[0008]一種橡膠中鑲嵌金屬的耐磨復合材料，它包括橡膠基板，所述的橡膠基板上設有 若干個盲孔，在盲孔內鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨合金塊，橡膠與耐磨合金塊采用緊 配合或者粘接連接。耐磨合金塊的磨損面稱為工作面。還包括與橡膠基板相接或嵌在橡膠基板內的連接件。所述連接件為螺栓或螺母或鋼板或臺階通孔，其中，螺栓或螺母或鋼板與橡膠基 板相接，臺階通孔設置于橡膠基板內。所述的耐磨合金塊為旋轉體或者多面體或者旋轉體與多面體的組合體，旋轉體 包括圓臺、圓柱、球體、半球體、圓錐以及上述旋轉體的組合體，多面體包括棱臺、棱柱、棱 錐。旋轉體優選圓臺或圓柱，多面體優選棱臺或棱柱。為了提高耐磨合金塊與橡膠的結合 強度，對與橡膠接觸的耐磨合金塊的整個表面可以進行如下處理保持原幾何體的表面形 狀，或者在耐磨合金塊表面上加工出凹槽，或者加工出一些凹坑。以上所述凹槽的深度為 0. 5mnT3. 0mm,寬度不超過5mm，相鄰兩凹槽距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、 梯形、三角形、半圓形之一，凹槽與耐磨合金塊工作面的夾角為0° 30°。以上所述凹坑 的深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長方形、梯形、三角 形、半圓形之一，其在耐磨合金塊表面任意分布。橡膠基板的長度和寬度根據使用工況的需要可以任意確定。所述盲孔的橫截面為圓形或多邊形或其他規則形狀，橫截面面積不小于4平方毫 米，相鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于0. 8mm。耐磨合金塊的高度為2mnT48mm，不小于橡 膠基板盲孔的深度，體積不小于8立方毫米。本實用新型所述橡膠中鑲嵌耐磨合金塊金屬的復合材料，其應用和實施具有如下 明顯效果(1)橡膠中鑲嵌耐磨合金塊金屬的復合材料，既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優 點，又有金屬材料硬度高，耐磨性能優良的長處。可用于承受較大沖擊載荷的工況，克服了 高耐磨性金屬材料不耐沖擊的弊端；(2)采用特殊結構設計的耐磨合金塊，硫化粘接劑在橡膠的生產過程中實現金屬 與橡膠的粘接，兩者的結合強度高，使用時不容易脫落；(3)本實用新型的橡膠中鑲嵌耐磨合金塊的復合材料與純金屬耐磨材料相比，具 有重量輕，容易安裝的優點，特別適合現場安裝；(4)本實用新型的橡膠中鑲嵌耐磨合金塊的復合材料可以通過螺栓、螺母、底板機 械連接到其他構件上，也可以采用粘接劑與其他構件連接，安裝方便快捷。

圖1為橡膠中鑲嵌圓臺狀耐磨合金塊復合材料(板材)的上表面(耐磨工作面)；圖2為橡膠中鑲嵌圓臺狀耐磨合金塊復合材料(板材)的局部剖視圖。圖3為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨合金塊復合材料(板材)的水平局剖部視圖；圖4為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨合金塊復合材料(板材)的縱向局部剖視圖；圖5為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨合金塊復合材料(板材)的橫向局部剖視圖；圖6為與其他構件采用螺栓連接的結構圖，其中上表面為耐磨工作面；圖7為與其他構件采用螺母連接的結構圖，其中上表面為耐磨工作面；[0026]圖8為與其他構件采用臺階通孔連接的結構圖，其中上表面為耐磨工作面。圖9為安裝有與其他構件連接用鋼板的結構圖，其中上表面為耐磨工作面。其中1耐磨合金塊，2橡膠基板，3螺栓，4螺母，5臺階通孔，6上表面，7.下表面， 8.鋼板。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。圖1、圖2中，橡膠中鑲嵌金屬的耐磨復合材料包括橡膠基板2，橡膠基板2上開設 有若干個盲孔，橡膠基板盲孔開孔的一面為上表面6，盲孔不開孔的一面為下表面7。在盲 孔內鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨合金塊1，橡膠基板2與耐磨合金塊1采用緊配合或者 粘接連接，耐磨合金塊橫截面面積最大的部位位于橡膠板內部，或者在與橡膠接觸的耐磨 合金塊的側面加工上凹槽或者凹坑，在硫化階段，這些凹槽或凹坑就會被嵌入橡膠，從結構 上防止耐磨合金塊脫落。橡膠基板2厚度為3mnT50mm，盲孔深度小于橡膠基板2的厚度。 橡膠基板2選用天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、 聚氨酯橡膠中的一種，或者選用將上述橡膠的兩種或兩種以上混煉后的橡膠。橡膠基板2 優選丁苯橡膠或順丁橡膠或丁腈橡膠。基板的長度和寬度根據使用工況的需要可以任意確 定。盲孔的橫截面為圓形或多邊形或其他規則形狀，盲孔橫截面面積不小于4平方毫米，相 鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于0. 8mm。耐磨合金塊的材質選用上述的高鉻合金鑄鐵，高 鉻鋼，馬氏體合金鑄鐵，高速鋼，Cr-W-Mo熱穩定鋼，普通低、中合金鋼中的一種。耐磨合金 塊為旋轉體或者多面體或者旋轉體與多面體的組合體，耐磨合金塊的高度為2mnT48mm，不 小于橡膠基板盲孔的深度，體積不小于8立方毫米。本實用新型的橡膠中鑲嵌耐磨合金塊 的復合材料并不僅限于板材，也適合于其他形狀，如圓管、弧面板等，改變形狀的橡膠中鑲 嵌耐磨合金塊的復合材料也在本專利的保護范圍之內。實施例1 (1)制備耐磨合金塊采用已有精密鑄造技術制備耐磨合金塊，耐磨合金塊1的幾何體為正圓臺，正圓 臺的下底面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。耐磨合金塊1的材質為高鉻合金 鑄鐵，其化學成分(質量百分比)為3. 8%C、0. 5%Mn、l. 2%Si、22. 0%Cr、l. 8%V、余量為Fe ；(2)耐磨合金塊和螺母的處理對步驟(1)制備的耐磨合金塊表面按照現有的噴 砂工藝進行處理，除去耐磨合金塊表面的雜質、污物，然后用汽油清洗耐磨合金塊表面，清 洗清潔后自然晾干20分鐘；在上述制備的耐磨合金塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每 遍涂后在室溫下涼置30分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；選用4個M16標準螺母，將螺母的側面用機械加工的方法加工到與垂直面呈30° 角，對側面按已有工藝進行噴砂處理，除去其表面的雜質、污物，然后用汽油清洗，自然晾干 20分鐘，與橡膠接觸的螺母表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每遍涂 后在室溫下涼置25分鐘，粘接劑涂層厚度為30mm ；(3)選用丁苯橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為305mm、200mm，厚度 為25mm，連接螺母的中心到橡膠基板長邊和短邊的距離均為25mm。根據橡膠基板的尺寸，按已有技術設計硫化的模具。根據現有的橡膠生產技術和工藝選擇生產橡膠的原料，進行 塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫化；把步驟(2)處理的4個螺母放 置到下模具上，橫截面大的朝上，其中心到模具長邊和短邊的距離均為25mm。再把半成品 膠料放入下模具中，膠料的多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制備的耐磨合金 塊260個，均勻放置到膠料上表面，合金塊圓臺的上底面朝上，合金塊中心線之間的距離為 15mm。蓋上上模具。把模具推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化。 硫化結束后，耐磨合金塊和螺母就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中。(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊和螺母的橡膠板，進行表面清理后，即制 得成品。實施例2 (1)制備耐磨合金塊采用已有精密鑄造技術制備耐磨合金塊，耐磨合金塊1的幾何體為圓柱，圓柱的 直徑12mm，高度為12mm。耐磨合金塊1的材質為高鉻鋼，其化學成分(質量百分比)為0. 3%C、 0. 7%Si、15. 0%Cr、0. 8%Ni、0. 6%Mo、余為 Fe。(2)耐磨合金塊和螺栓的處理，對步驟(1)制備的耐磨合金塊，用車床采用現有 的車削工藝車削所有表面，加工成直徑11mm，高度10mm的圓柱體，除去耐磨合金塊表面的 雜質、污物，然后用汽油清洗耐磨合金塊表面，清洗清潔后自然晾干10分鐘。在上述制備的耐磨合金塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每 遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度50mm ；選用4個M16 X 60標準螺栓，將螺栓頭的側面采用車床，用車削加工方法加工到與 垂直面呈35°角，加工后螺栓頭橫截面面積小的位于螺桿一側，除去其表面的雜質、污物， 然后用汽油清洗，自然晾干20分鐘，在與橡膠接觸的螺栓表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠 熱硫化粘接劑，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度為50mm ；(3)選用順丁橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為304mm、304mm，厚度 為30mm，連接螺栓的中心線到橡膠基板長邊和短邊的距離均為28mm。根據橡膠基板的尺 寸，按已有技術設計硫化的模具。根據現有的橡膠生產技術和工藝選擇生產橡膠的原料， 進行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫化；把步驟(2)得到的4個螺 栓放置到下模具上，螺桿朝下插入模具的孔內，這樣可以使螺桿在硫化結束后，不被橡膠包 覆。螺栓中心到模具長邊和短邊的距離均為28mm。再把半成品膠料放入下模具中，膠料的 多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)得到的耐磨合金塊400個，均勻放置到膠料 上表面，圓柱軸線垂直膠料上表面，合金塊中心線之間的距離為15mm，蓋上上模具。把模具 推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化。硫化結束后，耐磨合金塊和 螺栓就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊和螺栓的橡膠基板，進行表面清理后，即 制得成品。實施例3 (1)制備耐磨合金塊采用已有冷拔技術制備耐磨合金塊坯料，坯料為線材，直徑為10mm，矯直后切斷為 長度50mm的圓柱體。耐磨合金塊1的材質為普通低、中合金鋼，其化學成分(質量百分比)
6為 0. 35%C、0. 8%Mn、0. 4%Si、0. 3%Cr、0. 2%Mo、余量為 Fe ；(2)耐磨合金塊的處理對步驟(1)制備的耐磨合金塊，按照現有的噴砂工藝進行 處理，除去耐磨合金塊1表面的雜質、污物，然后用丙酮清洗耐磨合金塊表面，清洗后用風 機吹干；(3)選用丁基橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為335mm、305mm，厚度 為20mm，根據橡膠基板的尺寸，按已有技術設計硫化的模具；根據現有的橡膠生產技術和 工藝選擇生產橡膠的原料，進行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫 化。把半成品膠料放入下模具中，膠料的多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制 備的耐磨合金塊120個，均勻放置到膠料上表面，圓柱軸線平行于膠料上表面，合金塊中心 線之間的距離為15mm，軸線方向相鄰圓柱合金塊端面的最小距離為5mm，蓋上上模具，把模 具推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化。硫化結束后，耐磨合金塊 在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的橡膠中鑲嵌有耐磨合金塊的復合材料，進行表面清理后，即 制得成品。該實施例制備的橡膠中鑲嵌有耐磨合金塊的復合材料可以采用粘接劑粘接到構 件表面，作為耐磨襯板使用；也可以作為物料輸送帶使用。實施例4 (1)制備耐磨合金塊采用已有粉末冶金技術制備耐磨合金塊，耐磨合金塊1的幾何體為正四棱臺，正 四棱臺的下底面為邊長為12mm的正方形，上底面為邊長8mm的正方形，高度為6mm。耐磨合 金塊1的材質為高速鋼，其化學成分(質量百分比)為0. 9%C、4. l%Cr、l. 2%V、18. 0%W、余量為
Fe ；(2)耐磨合金塊的處理對步驟(1)制備的耐磨合金塊表面按照現有的噴砂工藝 進行處理，除去耐磨合金塊表面的雜質、污物，然后用汽油清洗耐磨合金塊表面，清洗清潔 后自然晾干30分鐘；在上述制備的耐磨合金塊表面均勻涂上酚醛-環氧膠粘接劑XY502，該粘接劑屬 于樹脂型粘接劑；涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度10mm ；(3)選用天然橡膠和氯丁橡膠各占50%的混煉膠為基板，橡膠基板的設計長度和 寬度分別為454mm、364mm，厚度為40mm ；采用臺階通孔與其他構件連接，臺階通孔的中心線 距橡膠板長邊和短邊的距離均為25mm，臺階通孔的孔徑分別為40mm和18mm，直徑40mm孔 的高度為30mm，直徑18mm孔的高度為10mm，根據橡膠基板的尺寸，按已有技術設計硫化的 模具。根據現有的橡膠生產技術和工藝選擇生產橡膠的原料，進行塑煉、混煉、壓延后獲得 半成品原料，即膠料；把半成品膠料放入下模具中，膠料的多少根據橡膠基板的厚度確定， 然后將步驟(2)制備的耐磨合金塊300個，均勻放置到膠料上表面，正四棱臺的上底面朝 上，正四棱臺的軸線垂直膠料上表面，軸線之間的距離為18mm。蓋上上模具，把模具推入壓 力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化，同時通過模具直接制作出臺階通 孔；硫化結束后，耐磨合金塊在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊的復合板，進行表面清理后，即制得成
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m o實施例5 [0061](1)制備耐磨合金塊采用已有精密鑄造技術制備耐磨合金塊，耐磨合金塊1的幾何體為正圓臺，正圓 臺的下底面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。在正圓臺的側面采用現有的精 密鑄造模具鑄造出凹槽，凹槽的深度為1. 0mm,寬度為4mm，相鄰兩凹槽距離為8mm，凹槽橫 截面的形狀為長方形，凹槽與圓臺上表面的夾角為0°，凹槽在圓臺的側面均勻分布。耐磨 合金塊1的材質為馬氏體合金鑄鐵，其化學成分(質量百分比)為3. 5%C、5. 5%Cr、2. 8%Mo、
2.2%W、余量為Fe ；(2)耐磨合金塊和螺母的處理對步驟(1)制備的耐磨合金塊表面按照現有的噴 砂工藝進行處理，除去耐磨合金塊表面的雜質、污物，然后用汽油清洗耐磨合金塊表面，清 洗清潔后自然晾干20分鐘；在上述制備的耐磨合金塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每 遍涂后在室溫下涼置30分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；選用4個M16標準螺母，將螺母的側面用機械加工的方法加工到與垂直面呈30° 角，對側面按已有工藝進行噴砂處理，除去其表面的雜質、污物，然后用汽油清洗，自然晾干 20分鐘，與橡膠接觸的螺母表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每遍涂 后在室溫下涼置25分鐘，粘接劑涂層厚度為30mm ；(3)選用丁苯橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為305mm、200mm，厚度 為25mm，連接螺母的中心到橡膠基板長邊和短邊的距離均為25mm。根據橡膠基板的尺寸， 按已有技術設計硫化的模具。根據現有的橡膠生產技術和工藝選擇生產橡膠的原料，進行 塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫化；把步驟(2)處理的4個螺母放 置到下模具上，橫截面面積大的朝上，其中心到模具長邊和短邊的距離均為25mm。再把半成 品膠料放入下模具中，膠料的多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制備的耐磨 合金塊260個，均勻放置到膠料上表面，合金塊圓臺的上底面朝上，合金塊中心線之間的距 離為15mm。蓋上上模具。把模具推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行 硫化。硫化結束后，耐磨合金塊和螺母就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中。(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊和螺母的橡膠基板，進行表面清理后，即 制得成品。實施例6 (1)制備耐磨合金塊采用已有堆焊技術制備耐磨合金塊。選用厚度為8mm的Q345鋼板，選擇市售的 焊條，焊條熔敷金屬的化學成分(質量百分比)為，c為0. 45%、Mn為1. 5%、Si為0. 5%、Cr為
3.1%、Mo為1. 8%、V為0. 5%、W為6. 0%、余量為Fe，熔敷金屬屬于Cr-ff-Mo熱穩定鋼。用以 上焊條或者藥芯焊絲，在8mm厚、長寬分別為2m和lm的Q345鋼板上，采用現有的工藝堆焊 4mm的耐磨合金層，獲得總厚度為12mm復合鋼板。用現有的等離子切割工藝，在復合鋼板上 切割出圓柱體，圓柱的直徑16mm，高度為12mm，圓柱體的軸線垂直于復合鋼板表面。(2)耐磨合金塊和螺栓的處理，對步驟(1)制備的耐磨合金塊，用車床采用現有 的車削工藝車削圓柱狀耐磨合金塊的側面，加工成直徑12mm，高度12mm的圓柱體，并在側 面車削出一個M12的螺旋線糟。車削加工除去耐磨合金塊表面的雜質、污物，然后用汽油清 洗耐磨合金塊表面，清洗清潔后自然晾干10分鐘。[0072]在上述制備的耐磨合金塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每 遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度50mm ；選用4個M16 X 60標準螺栓，將螺栓頭的側面采用車床，用車削加工方法加工到與 垂直面呈35°角，加工后螺栓頭橫截面面積小的位于螺桿一側，除去其表面的雜質、污物， 然后用汽油清洗，自然晾干20分鐘，在與橡膠接觸的螺栓表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠 熱硫化粘接劑，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度為50mm ；(3)選用順丁橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為304mm、304mm，厚度 為30mm，連接螺栓的中心線到橡膠基板長邊和短邊的距離均為28mm。根據橡膠基板的尺 寸，按已有技術設計硫化的模具。根據現有的橡膠生產技術和工藝選擇生產橡膠的原料， 進行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫化；把步驟(2)得到的4個螺 栓放置到下模具上，螺桿朝下插入模具的孔內，這樣可以使螺桿在硫化結束后，不被橡膠包 覆。螺栓中心到模具長邊和短邊的距離均為28mm。再把半成品膠料放入下模具中，膠料的 多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)得到的耐磨合金塊400個，均勻放置到膠料 上表面，圓柱軸線垂直膠料上表面，合金塊中心線之間的距離為15mm，蓋上上模具。把模具 推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化。硫化結束后，耐磨合金塊和 螺栓就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊和螺栓的橡膠基板，進行表面清理后，即 制得成品。實施例7 (1)制備耐磨合金塊采用已有堆焊技術制備耐磨合金塊。選用厚度為8mm的Q195鋼板，選擇市售的藥 芯焊絲，藥芯焊絲熔敷金屬的化學成分(質量百分比)為，C為3. 5%、Mn為1. 0%、Si為1. 5%、 Cr為26. 5%、V為2. 2%、余量為Fe，熔敷金屬屬于高鉻合金鑄鐵。用以上藥芯焊絲，在8mm 厚、長寬分別為2m和lm的Q195鋼板上，采用現有的工藝堆焊4mm的耐磨合金層，獲得總厚 度為12mm復合鋼板。用現有的等離子切割工藝，在復合鋼板上切割出正四棱臺狀耐磨合金 塊，正四棱臺的下底面為邊長120mm的正方形，上底面為邊長100mm的正方形。(2)耐磨合金塊和鋼板的處理，對步驟(1)制備的耐磨合金塊和邊長為660mm、厚 度為12mm的正方形Q345鋼板，按照現有的噴砂工藝進行處理，除去耐磨合金塊1和Q345鋼 板表面的雜質、污物，然后用汽油清洗耐磨合金塊和Q345鋼板表面，清洗后自然晾干10分 鐘。在上述制備的與橡膠接觸的耐磨合金塊1的表面和Q345鋼板的表面均勻涂上聚 異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度50mm ；(3)選用氯丁橡膠為基板，橡膠基板的設計長度和寬度分別為660mm、270mm，厚度 為25mm。根據橡膠基板的尺寸，按已有技術設計硫化的模具。根據現有的橡膠生產技術 和工藝選擇生產橡膠的原料，進行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進行硫 化；把步驟(2)得到的鋼板放置到下模具上，涂有熱硫化粘接劑的表面朝上。再把半成品膠 料放入下模具中，膠料的多少根據橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制備的耐磨合金塊 10個，均勻放置到膠料上表面，合金塊正四棱臺的上底面朝上，合金塊中心線之間的距離為 130mm，合金塊到模具邊緣的最小距離為10mm。把模具推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊，按現有工藝進行硫化。硫化結束后，耐磨合金塊就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中。 Q345鋼板與橡膠板的下表面連為一體。 (4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨合金塊、下表面粘接有鋼板的橡膠基板，進行表 面清理后，即制得成品。
權利要求一種橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設有若干個盲孔，在盲孔內鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨合金塊，耐磨合金塊為旋轉體或多面體或者旋轉體與多面體的組合體，橡膠與耐磨合金塊采用緊配合或者粘接連接。
2.按照權利要求1所述的橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，還包括與橡膠 基板相接或嵌在橡膠基板內的連接件。
3.按照權利要求2所述的橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，所述的連接件 為螺栓或螺母或鋼板或臺階通孔，其中，螺栓或螺母或鋼板與橡膠基板相接，臺階通孔設置 于橡膠基板內。
4.按照權利要求1所述的橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，所述的旋轉體 為圓臺體或圓柱體或側面帶有凹槽的圓臺體或者側面帶有凹槽的圓柱體或側面帶有凹坑 的圓臺體或者側面帶有凹坑的圓柱體。
5.按照權利要求4所述的橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，所述凹坑的深 度為0. 5mm 3. Omm,體積不超過100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長方形、梯形、三角形、 半圓形之一，其在耐磨合金塊表面任意分布。
6.按照權利要求4所述的橡膠中鑲嵌耐磨合金的復合材料，其特征是，所述凹槽橫截 面的形狀為長方形、梯形、三角形、半圓形之一，凹槽與耐磨合金塊工作面的夾角為0° 30°。
專利摘要本實用新型公開了一種橡膠中鑲嵌金屬的耐磨復合材料，該種材料在橡膠基板上設有若干個盲孔，在盲孔內鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨合金塊。在橡膠的硫化工藝過程中，在橡膠中嵌入預處理的耐磨合金塊，橡膠與耐磨合金塊采用緊配合或者粘接連接。本實用新型既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優點，又有金屬材料硬度高，耐磨性能優良的長處。可用于承受較大沖擊載荷的工況，克服了高耐磨性金屬材料不耐沖擊的弊端。
文檔編號B29C70/02GK201702950SQ201020182829
公開日2011年1月12日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者孫俊生, 孫逸群, 李寧洋 申請人:山東大學