一种立式磨机辊套及其制备方法与流程

本发明涉及一种立式磨机辊套及其制备方法，属于金属基复合材料。

背景技术：

1、立式磨机辊套是立式磨机制粉系统关键部件，辊套耐磨性影响着磨机产量、电耗、检修周期等，同时辊套的安全可靠性也是用户尤为重视的指标。传统合金材料由于材料本身强韧性和高硬度之间存在矛盾，其耐磨性提升空间有限，而陶瓷金属复合材料因其既具有合金良好的韧性又具有陶瓷的高硬度，耐磨性得到极大的提高，逐渐在辊套上应用起来。

2、目前存在以下几个方法制备陶瓷金属复合辊套：

3、1、先制备出具有一定孔隙率陶瓷预制体，再通过铸造法使金属液渗入预制体成型为陶瓷金属复合镶块，再浇注复合球墨铸铁或铸钢母材成型。该种方法存在的缺陷在于：一方面，目前没有有效手段对复合件内部金属液渗入预制体的好坏状况进行检测。采用该种方法制备的陶瓷金属复合辊套在服役过程中，没有完全渗透或渗透不良区域会出现陶瓷剥落，耐磨性较差；另一方面，在浇注母材过程中，大量金属液的热冲击会使镶块产生较多裂纹，使用过程中会发生掉块现象，严重时会造成辊套破裂，造成安全隐患。

4、2、为防止上述方法中因再浇注造成的种种缺陷，现有技术中出现通过机械连接固定镶块和母体组合成陶瓷金属复合辊套的方法。虽然该种方法可有效避免因再浇注造成的裂纹，也无需考虑金属液渗入，但由于辊套在服役过程中，其工作面同时受到压应力和剪切应力，并同时伴随着小幅度震动，机械连接的部位容易松动，其可靠性低。

技术实现思路

1、本发明是提供一种立式磨机辊套，解决了现有技术中陶瓷易松动剥落，耐磨性较差的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种立式磨机棍套，包括母体和镶条，所述母体上设置有燕尾状凸条，相邻两条所述燕尾状凸条之间形成第一燕尾槽；所述镶条沿轴向开设有第二燕尾槽；所述第一燕尾槽与第二燕尾槽的槽口连通形成腔体，所述腔体内浇铸有金属；所述镶条为陶瓷金属复合材料。

3、优选地，所述第二燕尾槽的角度a为30°~60°，角度a过大将导致镶条与母体的锁紧力不足；而角度过小，金属液较难进入腔体的中段，使得填充金属中间部位强度不足。

4、优选地，所述第二燕尾槽的深度为10~30mm，其槽底的底部宽度占镶条宽度的1/3~2/3。第二燕尾槽的深度与宽度设置，既保证填充金属对镶条和母体具有足够的锁紧力和自身的机械强度，又尽可能减小镶条锁紧部位的占比，一方面是减少镶条合金的使用量，降低制造成本；另一方面也可减少金属的冲击，防止镶条出现裂纹。

5、优选地，所述镶条宽度为60~120mm。镶条过宽将导致燕尾槽内填充金属负载过大，降低产品强度，镶条过窄将降低生产效率。

6、优选地，所述第二燕尾槽两侧设置有卡合部，相邻镶条上的两个所述卡合部之间相互贴合抵触。相邻镶条上的两个所述卡合部之间相互贴合抵触，可分散磨机辊套在使用时的应力，防止应力集中。

7、优选地，所述燕尾状凸条与对应的两个所述卡合部之间设置有间隙，所述间隙内填充有缓冲层，所述缓冲层设置厚度为5~20mm。该缓冲层厚度设置既满足保留足够空间使金属液能够在缝隙内自由流动填充镶条与母体的缝隙，还尽可能减少金属液的占比，减少热冲击对镶条的影响。

8、优选地，所述第一燕尾槽和第二燕尾槽为对称结构。

9、优选地，所述母体为球墨铸铁或铸钢中的任意一种；陶瓷金属复合镶条所用的陶瓷为氧化物、碳化物或氮化物中的一种或几种任意比例混合；所述第一燕尾槽与第二燕尾槽之间浇铸有金属为球墨铸铁或铸钢中的任意一种。

10、本发明还提供了一种立式磨机棍套的制备方法，包括以下步骤：分别制备母体和镶条，并将镶条装配至母体上并固定；镶条装配至母体后，第一燕尾槽与第二燕尾槽之间形成腔体；在所述腔体内浇铸金属液，冷却开箱后即得。

11、进一步地，所述陶瓷金属复合镶条通过热等静压烧结制备得到，避免了复合镶条内部出现复合不良却又无法有效检测剔除的隐患，相对于普通的烧结工艺，复合镶条组织更为致密，陶瓷和金属的结合更紧密。

12、进一步地，将镶条装配至母体上并固定具体包括以下步骤：用辊套模具造出具有辊套外轮廓形状型腔和母体底座的砂型；将镶条紧贴砂型面放入型腔，且镶条与镶条之间相互紧贴后拼出辊套外形；用吊具将母体安放在砂型底座上并使得第一燕尾槽与第二燕尾槽的中心线能够重合，完成母体与镶条的对中；对中完成后，镶条与镶条、镶条与母体之间通过打磨或机械加工的方式实现紧密贴合；或所述燕尾状凸条与对应的两个所述卡合部之间留有间隙，将缓冲层填充至所述间隙内。

13、进一步地，在所述腔体内浇铸金属液具体包括以下步骤：所述腔体的入口处设置有与所述腔体连通的槽口；采用浇铸模具与所述槽口一一对应连接后，将熔炼好的合金液由浇铸模具至槽口浇入腔体内。

14、本发明制作的陶瓷金属复合辊套镶条和母体通过铸造榫接结合，牢固可靠，镶条接触的金属液量较少，不会产生大量金属液热冲击造成的裂纹，进而不会在使用过程中产生掉块的现象。同时，镶条和母体分开制作，避免了制作过程两者相互影响的不利因素，提高了生产效率。

技术特征：

1.一种立式磨机辊套，其特征在于：包括母体（1）和镶条（2），所述母体（1）上设置有燕尾状凸条（102），相邻两条所述燕尾状凸条（102）之间形成第一燕尾槽（101）；所述镶条（2）沿轴向开设有第二燕尾槽（201）；所述第一燕尾槽（101）与第二燕尾槽（201）的槽口连通形成腔体，所述腔体内浇铸有金属；所述镶条（2）为陶瓷金属复合材料。

2.根据权利要求1所述立式磨机辊套，其特征在于：第二燕尾槽（201）的角度a为30°~60°，深度为10~30mm，且其槽底的底部宽度占镶条（2）宽度的1/3~2/3；所述镶条（2）宽度为60~120mm。

3.根据权利要求1所述立式磨机辊套，其特征在于：所述第二燕尾槽（201）两侧设置有卡合部（202），相邻镶条（2）上的两个所述卡合部（202）之间相互贴合抵触。

4.根据权利要求3所述立式磨机辊套，其特征在于：所述燕尾状凸条（102）与对应的两个所述卡合部（202）之间设置有间隙，所述间隙内填充有缓冲层（5），所述缓冲层（5）设置厚度为5~20mm。

5.根据权利要求1所述立式磨机辊套，其特征在于：所述第一燕尾槽（101）和第二燕尾槽（201）为对称结构。

6.根据权利要求1所述立式磨机辊套，其特征在于：所述母体（1）为球墨铸铁或铸钢中的任意一种；陶瓷金属复合镶条（2）所用的陶瓷为氧化物、碳化物或氮化物中的一种或几种任意比例混合；所述第一燕尾槽（101）与第二燕尾槽（201）之间浇铸有金属为球墨铸铁或铸钢中的任意一种。

7.如权利要求1至6任一项所述立式磨机辊套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述立式磨机辊套的制备方法，其特征在于：所述陶瓷金属复合镶条（2）通过热等静压烧结制备得到。

9.根据权利要求7所述立式磨机辊套的制备方法，其特征在于，将镶条（2）装配至母体（1）上并固定具体包括以下步骤：

10.根据权利要求7所述立式磨机辊套的制备方法，其特征在于，在所述腔体内浇铸金属液具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种立式磨机辊套，包括母体和镶条，所述母体上设置有燕尾状凸条，相邻两条所述燕尾状凸条之间形成第一燕尾槽；所述镶条沿轴向开设有第二燕尾槽；所述第一燕尾槽与第二燕尾槽的槽口连通形成腔体，所述腔体内浇铸有金属；所述镶条为陶瓷金属复合材料。本发明制作的陶瓷金属复合辊套镶条和母体通过铸造榫接结合，牢固可靠，镶条接触的金属液量较少，不会产生大量金属液热冲击造成的裂纹，进而不会在使用过程中产生掉块的现象。同时，镶条和母体分开制作，避免了制作过程两者相互影响的不利因素，提高了生产效率。技术研发人员：温放放,侯占东,牟元全,黄东风,欧成忠,杨航受保护的技术使用者：重庆罗曼新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5