專(zhuān)利名稱(chēng)：耐磨復(fù)合材料的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬表面復(fù)合耐磨材料的鑄造方法，它屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
在磨料磨損場(chǎng)合，受磨損件對(duì)其材質(zhì)的要求通常既要有高的耐磨性，又要具備良好的韌性，單純一種材質(zhì)制成的零件很難滿足以上相互矛盾的要求。于是在韌性材料表面結(jié)合-耐磨表層的各種表面強(qiáng)化技術(shù)在解決上述矛盾方面顯示了很大優(yōu)越性。其中，生產(chǎn)鑄件時(shí)，在鑄件凝固過(guò)程中一次性完成在鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的工藝與傳統(tǒng)的堆焊噴涂及激光表面合金化等表面強(qiáng)化工藝相比，具有合金層厚度大，使用壽命增加，可以熱處理以及合金層與金屬基體是冶金結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)外，更主要的是無(wú)需專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，因而在縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本方面具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。
在生產(chǎn)鑄件時(shí)，使鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的方法最常見(jiàn)的是涂覆鑄造法以及由涂覆鑄造法和真空密封造型相結(jié)合在一起的鑄造工藝;上述鑄造工藝和方法均已在生產(chǎn)中應(yīng)用，并且一直沿用至今。但是，它們做為在鑄件表面復(fù)合耐磨合金層的工藝，存在如下技術(shù)上的缺陷(1)合金層厚度較薄，影響了鑄件使用壽命，且機(jī)械加工余量小，影響了其應(yīng)用;(2)由于存在有機(jī)或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑等附加物，合金層中易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷，使復(fù)合合金層質(zhì)量受到影響;(3)在鑄型型腔內(nèi)壁上覆合純干態(tài)合金粉，雖說(shuō)有很多優(yōu)點(diǎn)，但只限于近似水平的型腔壁面，尤其在型腔側(cè)面覆合合金粉困難，從而限制了該方法的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化耐磨復(fù)合材料的鑄造方法，該方法能夠同時(shí)在型腔不同位置表面覆合合金粉粒，以使鑄件表面復(fù)合合金層，而且合金層厚度在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，并克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的先預(yù)制實(shí)型氣化模，并使實(shí)型氣化模表面某一位置人為的預(yù)留有負(fù)尺寸余量，然后將上述氣化模置入鑄型型腔內(nèi)，氣化模與型腔內(nèi)壁形成一厚度均勻的“空隙腔”，再將合金粉放進(jìn)上述“空隙腔”內(nèi)，合箱后，采用真空密封造型法澆注，由于高溫，金屬液首先使氣化模氣化，氣體隨之被真空抽走，繼而，金屬液取代氣化模位置，充滿型腔，在真空負(fù)壓及毛細(xì)管作用下，滲入到合金粉粒中，合金粉粒在高溫金屬的熱物理及化學(xué)作用下，當(dāng)鑄件凝固后，便在其表面形成一耐磨合金層。
為了覆合合金粉粒層的方便，上述實(shí)型氣化?？稍O(shè)計(jì)成可拆裝的組合模，即由幾部分模組合成整體模，以滿足不同表面覆合合金粉粒的要求。
復(fù)合合金層厚度由氣化模上人為預(yù)留的負(fù)尺寸余量或由實(shí)型氣化模與型腔內(nèi)壁所形成的“空隙腔”之厚度決定，實(shí)型氣化模的材料為實(shí)型鑄造中常用的聚苯乙烯泡沫塑料。
本發(fā)明的方法所取得的技術(shù)進(jìn)步是它使用強(qiáng)化合金粉末(如常用的碳化鎢合金粉)在鑄件基體上成功地復(fù)合較厚的耐磨合金層，最大厚度可達(dá)10mm左右，由于使用的干合金粉不含其它有機(jī)或無(wú)機(jī)附加物，因而復(fù)合合金層組織致密，氣孔、夾渣缺陷很少，而且復(fù)合合金層與母材基體是冶金結(jié)合的。此外，使用本方法可以順利地在不規(guī)則鑄件材料表面復(fù)合一層耐磨合金粉，容易操作，鑄件成本相對(duì)較低。
下面的實(shí)施例可以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例機(jī)械密封環(huán)是石油、化工、礦山等工程中使用的流體機(jī)械回轉(zhuǎn)軸的密封裝置，它是通過(guò)端面來(lái)密封的，如附圖1所示，因而密封環(huán)的密封端面應(yīng)具有高耐磨性，環(huán)座在具有一定耐磨性的同時(shí)，也要有一定韌性，但環(huán)座只要求在過(guò)流側(cè)面具有一定耐磨性就可以了。
本實(shí)施例所用的具體方法是在由普通材料制成的環(huán)座的端面及過(guò)流側(cè)面復(fù)合耐磨合金層，合金粉料選用鑄造碳化鎢(WC+W2C)為主要骨干相，操作步驟下面結(jié)合附圖描述。
圖1是實(shí)施例機(jī)械密封環(huán)的剖視圖。
圖2是實(shí)型氣化模3的剖面圖。
圖3、圖4、圖5、圖6是實(shí)施例操作過(guò)程砂箱的剖面圖。
圖7是機(jī)械密封環(huán)成品的剖面圖。


1、耐磨表面，2、密封環(huán)座，3、實(shí)型氣化模，4、真空密封造型砂箱，5、抽真空口，6、真空室，7、通氣網(wǎng)，8、型腔，9、密封薄膜，10、干態(tài)型砂，11、空隙腔，12、合金粉，13、澆注口，14、合金層，15、母材金屬。
本實(shí)施例操作步驟如下1、制實(shí)型氣化模如圖2所示，氣化模3是用聚苯乙烯發(fā)泡泡沫塑料制成的，圖2中的虛線部分代表鑄件實(shí)際尺寸，即型腔尺寸。
2、制做真空密封鑄型如圖3所示，在真空密封造型砂箱4內(nèi)置入干態(tài)型砂10，用密封薄膜9密封，抽真空后，做成型腔8。
3、如圖4所示，將實(shí)型氣化模放入鑄型型腔內(nèi)，由于實(shí)行氣化模制做時(shí)較鑄件預(yù)留有一定的負(fù)尺寸余量，因此實(shí)型氣化膜與型腔內(nèi)壁自然形成一空隙腔11，于是，用碳化鎢合金粉填實(shí)該空隙腔。
4、密封如圖5所示，將密封薄膜9蓋在鑄型型腔8上，并將其密封起來(lái)，在抽真空口5處抽真空，在真空負(fù)壓作用下，干散態(tài)合金粉粒層被緊實(shí)。
5、合箱澆注如圖6所示，用真空密封造型法造出另一半鑄型，合箱燒注，從澆注口13處澆入金屬液，同時(shí)在抽真空口5處抽真空，高溫金屬液首先使氣化模3氣化，氣體隨之被真空抽走，金屬液取代氣化模3的位置而充滿型腔8，在真空負(fù)壓的作用下滲入到合金粉粒中，合金粉粒在高溫金屬的熱物理及化學(xué)作用下，鑄件凝固后，在其表面形成一耐磨碳化鎢合金層14，如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種真空密封造型鑄造方法，特征是先預(yù)制實(shí)型氣化模，并使實(shí)型氣化模表面某一位置人為的預(yù)留有負(fù)尺寸余量，然后將實(shí)型氣化模置入鑄型型腔內(nèi)，再將復(fù)合合金粉放入實(shí)型氣化模與型腔內(nèi)壁形成的空隙腔內(nèi)，密封后抽真空，合箱澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的實(shí)型氣化模為可拆裝的組合模，幾部分模組合成整體模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所說(shuō)的實(shí)型氣化模的材料選用聚苯乙烯泡沫塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種在鑄件表面復(fù)合強(qiáng)化耐磨材料的方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。借助在真空密封造型工藝制成的鑄型型腔中填充實(shí)型氣化模的手段，在實(shí)型氣化模表面位置預(yù)留負(fù)尺寸余量，將實(shí)型氣化模放入鑄型型腔內(nèi)，然后將復(fù)合于態(tài)合金粉置入實(shí)型氣化模與型腔內(nèi)壁形成的“空隙腔”內(nèi)，填實(shí)，密封后合模抽真空澆注。本方法可以在不同形狀的鑄件表面復(fù)合合金層，保證了鑄件合金層質(zhì)量，合金層的厚度可以調(diào)節(jié)，因而有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)B22D18/06GK1080221SQ9210470
公開(kāi)日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1992年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月19日
發(fā)明者唐靖林 申請(qǐng)人:唐靖林