專利名稱：：一種玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種托輥，具體說，是涉及一種由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備的托輥和其制備工藝，尤其是涉及一種主要由廢玻璃和廢鋁組成的玻璃/鋁基復(fù)合材料制備的托輥和其制備工藝。
背景技術(shù)：
：托輥是皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要配件和易耗品，要求具備耐磨、重量輕和導(dǎo)電性能?，F(xiàn)有托輥由無縫鋼管、橡膠或塑料三種材料制成，存在的主要缺點(diǎn)如下l)鋼制托輥，鋼材的消耗量大，而且鋼制托輥重量大，電機(jī)所耗功率大；2)橡膠或塑料托輥，由于這些材料是絕緣的，輸送帶和托輥長(zhǎng)期摩擦產(chǎn)生的靜電荷不能導(dǎo)入大地，電荷積累到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，存在安全隱患，不適合用于防爆場(chǎng)所。眾所周知鋁韌性好但硬度低，玻璃硬度高但具有脆性，如果將兩者結(jié)合制成玻璃/鋁基復(fù)合材料，其中坡璃既是分散相又是增強(qiáng)相，則能使兩者性能得到揚(yáng)長(zhǎng)避短既能保留鋁韌性好的優(yōu)點(diǎn)，又能克服鋁硬度低的缺點(diǎn)；既能保留玻璃硬度高的優(yōu)點(diǎn)，又能克服玻璃脆性的缺點(diǎn)，可以代替木材、鋼材、塑材,得到廣泛應(yīng)用。但如何利用玻璃/鋁基復(fù)合材料替代無縫鋼管、橡膠和塑料三種材料制造綜合性能好、重量輕、導(dǎo)電性好及耐磨經(jīng)用的托輥，目前還未見有關(guān)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備的托輥及其制備工藝，以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，包括兩個(gè)軸承、兩個(gè)軸承座、一個(gè)輥簡(jiǎn)和一根軸，其特征在于所述軸承座和輥簡(jiǎn)由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備而成。所述玻璃/鋁基復(fù)合材料的組成及各組成所占重量百分比為玻璃7~30%,鋁64~90%,結(jié)晶硅3~6%，三者之和為100%。所述玻璃可由廢玻璃制品經(jīng)清洗、曬干、球磨、篩分而得，所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗。所述鋁可由廢鋁制品壓制成鋁塊而得，所述廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型材門窗或工業(yè)廢棄物中的報(bào)廢鋁制品。本發(fā)明的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的制備工藝包括如下步驟1)制備玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠；2)將玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠均勻地刷上水性潤(rùn)滑劑，放入保溫爐預(yù)熱到400°C~450°C,保溫34小時(shí)；3)將擠拔模具安裝在液壓機(jī)上，調(diào)整液壓機(jī)壓力在140呻,壓制速度在510m/s,液壓機(jī)最大開放行程不小于1700mm,最小閉合高度在400~410mm;4)將擠拔模具的上下模內(nèi)腔均勻地刷上油性潤(rùn)滑劑，加熱模具的加熱套，使模具溫度達(dá)到400°C~450°C，保溫34小時(shí)；5)將預(yù)熱好的鑄錠放入下模中，通過事先設(shè)計(jì)好的壓力和速度合上上模，即可將玻璃/鋁基復(fù)合材料鑄錠加工成軸承座和輥簡(jiǎn)。所述水性潤(rùn)滑劑優(yōu)選水性石墨。所述油性潤(rùn)滑劑優(yōu)選油性石墨。本發(fā)明所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥綜合性能好，即密度低(2.53~2.57g/cm3),只有鋼鐵托輥的1/3，不僅可節(jié)省大量鋼材，還可使皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行功率減少，從而可大幅度節(jié)約能耗；導(dǎo)電性好(電阻率為17.4~21.4p^cm),可避免因摩擦導(dǎo)致的爆炸事故發(fā)生；強(qiáng)度和剛度比橡膠、塑料托輥好；抗磨性能好，比塑料、橡膠托輥耐磨經(jīng)用。本發(fā)明采用的熱擠拔制備工藝，可以有效改善復(fù)合材料的組織均勻性，減少和消除其中缺陷，使材料質(zhì)地致密、細(xì)膩；另外，還可使復(fù)合材料增加一定的擇優(yōu)取向，提高其軸向抗拉強(qiáng)度；而且，材料的利用率高，模具磨損小。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整的說明實(shí)施例1本實(shí)施例所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，由兩個(gè)卡簧、兩個(gè)擋圈、兩個(gè)密封圈、兩個(gè)軸承、兩個(gè)軸承座、一個(gè)輥簡(jiǎn)和一根軸裝配組成，其中卡簧、擋圈、密封圏、軸承都是標(biāo)準(zhǔn)件，直接購(gòu)買得到；軸由45#鋼機(jī)加工生產(chǎn)得到；軸承座和輥簡(jiǎn)由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備而成。所述玻璃/鋁基復(fù)合材料主要由廢玻璃和廢鋁組成，其組成及各組成所占重量百分比為廢玻璃18.5%、廢鋁77%、結(jié)晶硅4.5%。所述廢玻璃由廢玻璃制品經(jīng)清洗、曬干、球磨、篩分而得，所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁由廢鋁制品壓制成鋁塊而得，所述廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型材門窗或工業(yè)廢棄物中的報(bào)廢鋁制品。本實(shí)施例的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的制備工藝包括如下步驟1)制備玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠a)將廢玻璃制品經(jīng)清洗、曬干、球磨、篩分制成40~100目的玻璃粉；b)將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；c)向熔化的鋁液中加入配比量的結(jié)晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；d)將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱攪拌爐的上段溫度在600°C~680°C，下段溫度在550°C~580°C;e)待鋁硅合金液體冷卻到576°C~660°C,即成半固態(tài)時(shí)，放入可調(diào)速、升降攪拌漿，攪拌半固態(tài)的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對(duì)稱中心的旋轉(zhuǎn)渦流；f)按配比稱量步驟1制備的玻璃粉，放入烘箱中預(yù)熱到400°C;g)—邊攪拌，一邊將預(yù)熱后的玻璃粉加入旋轉(zhuǎn)的渦流中；h)充分?jǐn)嚢?，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為300~1000rpm,攪拌時(shí)間為30分鐘；i)加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成圓鑄錠。2)將玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠均勻地刷上水性石墨，放入保溫爐預(yù)熱到400°C~450°C，保溫34小時(shí)；3)將擠拔模具安裝在液壓機(jī)上，調(diào)整液壓機(jī)壓力在140噸，壓制速度在5~10m/s,液壓機(jī)最大開放行程不小于1700mm,最小閉合高度在400~410mm;4)將擠拔模具的上下模內(nèi)腔均勻地刷上油性石墨，加熱模具的加熱套，使模具溫度達(dá)到400°C~450°C，保溫3-4小時(shí)；5)將預(yù)熱好的鑄錠放入下模中，通過事先設(shè)計(jì)好的壓力和速度合上上模,即可將玻璃/鋁基復(fù)合材料鑄錠加工成軸承座和輥筒。本實(shí)施例制備輥簡(jiǎn)和軸承座的玻璃/鋁基復(fù)合材料性能如下密度電阻率線膨脹系數(shù)軟化溫度抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量硬度2.55g/cm319.5juQ19xl0-6廠C575°C279.2Mpa60.3GpaHB52cm通過上述熱擠拔制備工藝加工后的輥簡(jiǎn)和軸承座的材料性能如下:抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量抗拉強(qiáng)度硬度耐磨系數(shù)300Mpa65Gpa110MpaHB804.62本實(shí)施例所制備的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比見表1所示。表1坡璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2制備本實(shí)施例玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥軸承座和輥筒的材料組成及各組成所占重量百分比為廢玻璃7%、廢鋁卯％、結(jié)晶硅3%。其余內(nèi)容及制備工藝同實(shí)施例l所述。本實(shí)施例制備輥筒和軸承座的玻璃/鋁基復(fù)合材料性能如下密度電阻率線膨脹系數(shù)軟化溫度抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量硬度2.53g/cm21.4jliqcm19.9xl0VC570°C266.4Mpa55.3GpaHB50通過上述熱擠拔制備工藝加工后的輥簡(jiǎn)和軸承座的材料性能如下:抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量抗拉強(qiáng)度硬度耐磨系數(shù)288Mpa55Gpa102MpaHB774.33本實(shí)施例所制備的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比見表2所示。表2玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>制備本實(shí)施例玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥軸承座和輥筒的材料組成及各組成所占重量百分比為廢玻璃30%、廢鋁64%、結(jié)晶硅6%。其余內(nèi)容及制備工藝同實(shí)施例1所述。本實(shí)施例制備輥筒和軸承座的玻璃/鋁基復(fù)合材料性能如下密度電阻率線膨脹系數(shù)軟化溫度抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量硬度2.57gW17.4mQcm18.6xl(T6廠C582°C285Mpa66.3GpaHB55通過上述熱擠拔制備工藝加工后的輥簡(jiǎn)和軸承座的材料性能如下抗壓強(qiáng)度壓縮彈性模量抗拉強(qiáng)度硬度耐磨系數(shù)310Mpa67Gpa110MpaHB854.77本實(shí)施例所制備的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比見表3所示。表3玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的性能測(cè)試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>綜上所述可見本發(fā)明所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥綜合性能好，即密度低(2.53~2.57g/cm3),只有鋼鐵托輥的1/3,不僅可節(jié)省大量鋼材，還可使皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行功率減少，從而可大幅度節(jié)約能耗；導(dǎo)電性好(電阻率為17.421.4M^cm),可避免因摩擦導(dǎo)致的爆炸事故發(fā)生；強(qiáng)度和剛度比橡膠、塑料托輥好；抗磨性能好，比塑料、橡膠托輥耐磨經(jīng)用。本發(fā)明采用的熱擠拔制備工藝，可以有效改善復(fù)合材料的組織均勻性，減少和消除其中缺陷，使材料質(zhì)地致密、細(xì)膩；另外，還可使復(fù)合材料增加一定的擇優(yōu)取向，提高其軸向抗拉強(qiáng)度；而且，材料的利用率高，模具磨損小。權(quán)利要求1.一種玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，包括兩個(gè)軸承、兩個(gè)軸承座、一個(gè)輥筒和一根軸，其特征在于所述軸承座和輥筒由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，其特征在于，所述玻璃/鋁基復(fù)合材料的組成及各組成所占重量百分比為玻璃7~30%，鋁64~90%,結(jié)晶硅3~6%,三者之和為100%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，其特征在于，所述玻璃由廢玻璃制品經(jīng)清洗、曬干、球磨、篩分而得；所述鋁由廢鋁制品壓制成鋁塊而得。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，其特征在于，所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥，其特征在于，所述廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型材門窗或工業(yè)廢棄物中的報(bào)廢鋁制品。6.—種權(quán)利要求1所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的制備工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟1)制備玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠；2)將玻璃/鋁基復(fù)合材料圓鑄錠均勻地刷上水性潤(rùn)滑劑，放入保溫爐預(yù)熱到400°C~450°C,保溫34小時(shí)；3)將擠拔模具安裝在液壓機(jī)上，調(diào)整液壓機(jī)壓力在140噸,壓制速度在5~10m/s,液壓機(jī)最大開放行程不小于1700mm,最小閉合高度在400~410mm;4)將擠拔模具的上下模內(nèi)腔均勻地刷上油性潤(rùn)滑劑，加熱模具的加熱套,使模具溫度達(dá)到400°C~450°C,保溫3-4小時(shí)；5)將預(yù)熱好的鑄錠放入下模中，通過事先設(shè)計(jì)好的壓力和速度合上上模,即可將玻璃/鋁基復(fù)合材料鑄錠加工成軸承座和輥簡(jiǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥的制備工藝，其特征在于，所述水性潤(rùn)滑劑為水性石墨；所述油性潤(rùn)滑劑為油性石墨。全文摘要本發(fā)明公開了一種由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備的托輥，其包括兩個(gè)軸承、兩個(gè)軸承座、一個(gè)輥筒和一根軸，所述軸承座和輥筒由玻璃/鋁基復(fù)合材料制備而成，所述玻璃/鋁基復(fù)合材料的組成及各組成所占重量百分比為玻璃7～30％，鋁64～90％，結(jié)晶硅3～6％，三者之和為100％。由本發(fā)明的二次熱擠拔制備工藝加工成的玻璃/鋁基復(fù)合材料托輥綜合性能好，即密度低、導(dǎo)電性好、強(qiáng)度和剛度比橡膠、塑料托輥好及抗磨性能好，比塑料、橡膠托輥耐磨經(jīng)用，不僅可大幅度節(jié)約能耗、降低成本，還能避免安全事故的發(fā)生。文檔編號(hào)B65G23/00GK101264823SQ200810036240公開日2008年9月17日申請(qǐng)日期2008年4月18日優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日發(fā)明者孫可偉,平宋,李如燕,炎趙申請(qǐng)人:上海華威環(huán)保技術(shù)有限公司