[发明专利]采用激冷面层涂料的复合型壳熔模铸造生产抛丸机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属耐磨件的铸造技术领域，具体涉及一种在复合型壳上涂覆涂料熔模铸造生产抛丸机叶片的方法。

背景技术

自从上世纪30 年代美国维尔贝莱特（wheelabrator）公司在世界上制成第一台抛丸机以来，抛丸机一般用于铸件的落砂清理，而如今其应用领域正在不断扩大，已经广泛的应用于铸造、锻造、热处理、造船、钢结构、管道防腐、桥梁等行业的金属制件的处理。随着抛丸机应用范围的扩大，各行各业对抛丸机的使用性能要求越来越高。

抛丸器作为抛丸机的关键部件，其质量与使用寿命直接取决于叶片。叶片是抛丸机中最易磨损的零件，也是机械行业中消耗量很大的易损件，它的使用寿命对合金材料和资金的利用以及抛丸机的生产效率有很大的影响。由于叶片工作时处于高速旋转的叶轮中，既要承受钢丸磨料的磨损，又要承受高速丸流的冲蚀磨损，在这两种形式磨损下，叶片是否耐用，除了与叶片的材质有关外，与叶片的制造方法也有紧密的联系。为了提高中片抗冲击磨损的能力，要求材料不仅具有较高的硬度，还应具有足够的韧性。

为了提高叶片的使用寿命，人们进行了大量的工作，主要集中于对制造叶片的材质的优化设计、变质处理和热处理。抛丸机叶片的制造方法，由于成本方面的原因，现在还是采用铸造的方法，尽管国内外有一些叶片采用轧制的方法，例如:CN 93121286.3 介绍了白口铁抛丸机叶片的轧制方法， 该发明白口铸铁叶片，可用连铸生产白口铸铁铸坯，轧制过程中保证碳化物充分破碎，组织致密，具有最高强度、韧性和抗磨性，与铸造叶片相比，冲击韧性提高1.85～2.66倍，硬度平均达ＨＲC６０，抗磨性提高３～５倍，具有成本低、生产率高、使用寿命长等优点。但由于该工艺的成本较高，并未得到推广。

CN200420114136的公开了一种高铬耐磨铸铁叶片，该叶片呈长方形板状，壁厚10毫米，其上下二侧双面均有截面为“工”字状的加厚边，在加厚边的左、中、右部还分别有“L”状截面的突出部；叶片的中心及外表硬度均匀，硬度高于64HRC；叶片产品金相组织中的碳化物全部呈(Fe、Cr)7C3形态。

CN200510013528，该发明涉及摊铺机叶片用高铬铸铁，并提供这种叶片的生产工艺。该叶片化学成分的重量百分比是C2.1-3.6、Si0.9、 Mn1.1-1.5、P0.03、S0.03、Cr12-17、Mo小于等于1.5、Cu小于等于1.0、稀土合金和稀有合金小于等于1.5、其余为铁。生产工艺，采用造型机机械化流水作业生产，用树脂砂或煤粉砂造型工艺，单面型板一箱两件，螺旋叶片瓦口由铁芯变出，铁芯提前铸成。

CN200510096337，该发明提供了一种过共晶高铬铸铁及其制造方法，用过共晶高铬铸铁制造的渣浆泵过流件。制备方法是采用二次孕育变质处理的方法细化初生碳化物，包内孕育剂的中间合金含有的TiN、NbN等颗粒作为促进初生碳化物形核的基体，增加初生碳化物的形核数量。稀土、镁和钾等富集在初生碳化物的表面，使其细化、团球化。随流孕育剂的作用是大大加快合金的凝固，使初生碳化物来不及长大，从而达到细化初生碳化物的目的。

CN200910042839，发明了一种使用于矿山、水泥、制砖、电力、冶金等行业的高铬铸铁复合耐磨材料，由基层、过渡层、耐磨层构成，所述基层为低碳钢；过渡层为铜合金；耐磨层为高铬铸铁。

CN101670559，发明了一种抛丸器耐磨叶片及其制备方法，由铸造成型的抛丸器耐磨叶片经热锻处理、水韧处理及高能行星球磨得到。如何在合理的合金化基础上，铸造出高耐磨性的叶片是目前叶片铸造的瓶颈所在。已经发现，铸造缺陷对叶片寿命的影响远较材质的影响要大，同样的材质，不同的铸造工艺，所生产的叶片的寿命差距非常大。

在抛丸机叶片的制造中，研究发现定向凝固可以获得垂直于工作面的树枝晶和碳化物组织发布，这对叶片的耐磨性非常有利。砂型铸造中使用冷铁，就是为了得到近似的定向凝固组织，但由于砂型铸造的叶片尺寸精度差，表面粗糙度高，在国外已经完全淘汰，改用特殊铸造工艺，例如熔模铸造生产，而国内现在还基本都是采用砂型铸造，而且是湿型砂铸造，尽管也有冷铁，尽管成分与国外没有什么差距，但叶片的使用寿命就是上不去，恐怕铸造工艺是一个比较关键的因素。

关于制造抛丸机叶片的材料，人们已经达成共识，高铬铸铁是最佳选择，但是，如何有效发挥高铬铸铁的高耐磨性，人们发现提高抛丸机叶片的表面硬度是个简单而又有效的方法。受铬矿砂用于砂激冷涂料的启发，将铬矿砂粉应用于熔模铸造，取代石英粉，取得了非常好的效果。