[发明专利]一种耐磨复合材料斗齿及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐磨复合材料斗齿及其制备方法，耐磨复合材料斗齿包括复合材料齿头、金属基体齿尾、橡胶圈，复合材料齿头与金属基体齿尾连接，金属基体齿尾上开有销轴孔，孔内套有橡胶圈；将铁粉与陶瓷颗粒混合后加入无水乙醇，球磨混合加入粘结剂，搅拌均匀后填入模具中进行微波煅烧得到复合材料齿头预制体，将复合材料齿头预制体固定在凹模的工作面上，浇铸金属液，顶出凸模，冷却脱模后，机加工得到销轴孔，热处理后放入橡胶圈得到复合材料斗齿；在齿头上复合陶瓷颗粒，提高了耐磨性能，使斗齿不但具有金属的良好塑性的同时也具有陶瓷颗粒的高硬度和高耐磨性，保证了设备的良好的工作效率，橡胶圈减少了冲击应力，显著延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种耐磨复合材料斗齿及其制备方法，属于挖掘机部件制造领域。

背景技术

装载机、挖掘机、电铲等铲运设备在冶金、矿山、国防工程上有着广泛的应用，斗齿作为其主要易损件，作业时直接与物料（岩石、煤块、沙子等）接触，发生强烈的摩擦及冲击，对斗齿造成严重的磨损，最终导致失效。随着挖掘机斗齿性能要求的提高，现有的挖掘机斗齿常常难以满足市场的需求。因此提高斗齿的使用寿命具有十分重要的意义。

专利CN108160923A公布了一种颗粒增强铁基超耐磨斗齿的制备方法，在斗齿表面或局部原位合成TiC+VC双相增强颗粒硬质合金涂层，但是此方法制备复合斗齿制备工艺过于繁琐，制备成本高，不易于工业化生产。专利CN108486489A公布了一种耐磨金属复合斗齿及其生产工艺，将成分原料加入炉内，开启超声波振动搅拌，进行浇铸，但此方法得到斗齿耐磨性远低于陶瓷增强金属基复合材料。

发明内容

本发明的目的在于解决传统挖掘机斗齿耐磨性差、工作应力大、使用寿命短等问题，提供的一种耐磨复合材料斗齿，包括复合材料齿头1、金属基体齿尾2、橡胶圈3，复合材料齿头1与金属基体齿尾2连接，金属基体齿尾2上开有销轴孔4，孔内套有橡胶圈3。

本发明还提供一种耐磨复合材料斗齿的制备方法，具体步骤如下：将铁粉与陶瓷颗粒均匀混合后，加入陶瓷颗粒质量10%-18%的无水乙醇，球磨2-4小时得到混合粉末，再加入陶瓷颗粒质量6%-8%的粘结剂，搅拌均匀后，填入齿头型模具中，进行微波煅烧，脱模后得到复合材料齿头预制体5；将制备好的复合材料齿头预制体5固定在凹模7的工作面上，浇铸金属液，顶出凸模6，待冷却后脱模，机加工得到销轴孔4，热处理后放入橡胶圈3得到复合材料斗齿。

所述铁粉中还原铁粉的质量百分比含量≥99%，铁粉粒度为100-200目；所述陶瓷颗粒为氧化铝、锆刚玉、碳化硅颗粒中的一种，其粒度为80-120目。

所述铁粉与陶瓷颗粒的混合粉末中铁粉的质量百分比含量为30-60%。

所述粘结剂为水玻璃、硅溶胶、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛。

所述微波煅烧的微波功率为800W-2400W，频率为2450MHz，煅烧1-2小时后随炉冷却。

所述金属液为高锰钢金属液，其成分为C：0.9%-1.5%，Mn：10%-15%，Si：0.3%-1.0%，S≤0.05%，P≤0.10%。

所述高锰钢金属液与复合材料齿头预制体5的质量比≥15:1。

所述顶出凸模6的压力为40~80Mpa。

所述热处理工艺为：以3℃/min的升温至650-750℃，保温1.5h-2.5h，再以2℃/min的升温至1100-1200℃，保温2-3h后水淬至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用向预制体中加入还原铁粉，提高了金属液的浸渗，获得更厚的复合层，提高了斗齿的使用寿命。

2、本发明采用压铸法制备复合斗齿，获得了更为均匀的组织，得到更为良好的耐磨性能。大幅提升了斗齿的耐磨性。