耐磨组件和形成耐磨组件的方法与流程

本申请要求于2016年10月21日提交的澳大利亚创新专利号2016101850和2016101848的优先权，其内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种耐磨组件(例如耐磨瓦(tile)或板)，以及形成这种耐磨组件的方法，以提供这种瓦或板。

背景技术：

耐磨部件(parts)或单元用于各种各样的应用中，例如用作在采矿中用于进行材料处理的滑槽衬里。已经提出各种类型的抗磨或抗磨损材料用于耐磨部件。一种这样的抗磨材料是白口铸铁。

使用白口铸铁的问题在于这种材料易碎且相对昂贵。因此，已经开发出分层材料，在分层材料中白口铸铁仅被用作外层。ca01112597公开了一种抗磨单元，其包括：一系列外侧铸铁抗磨损板；软钢背衬板。铸铁耐磨板和软钢背衬板使用橡胶硫化在一起。软钢背衬板被公开为通过焊接、螺栓连接、铆接或螺柱安装到外部结构。

这种分层布置的问题在于其单元或板或部件可能难以安装和移除。此外，这种分层布置仅依靠橡胶将软钢背衬和白口铸铁粘合在一起，因此白口铸铁板可能会脱落。另一个问题涉及一系列外铸铁抗磨损板之间的磨损，特别是沿着橡胶接缝(joint，接合部)的磨损。

本文公开的发明试图克服一个或多个上述问题或者至少提供有用的替代方案。

技术实现要素：

根据第一个主要方案，提供了一种用于在装配条件下借助紧固件联接到外部结构的耐磨组件，耐磨组件包括：耐磨层，其具有由铸造抗磨损材料形成的一系列耐磨区段(wearsection)；背衬层，其包括金属材料；以及粘合层，其包括大致处在耐磨层、背衬层和至少位于相邻的一系列耐磨区段之间的接缝之间的硫化的橡胶；其中，一系列耐磨区段被成形为，使得一系列耐磨区段中的至少一些耐磨区段之间的接缝未对准和/或偏移。

在一个方案中，一系列耐磨区段被布置成在耐磨组件的相对的侧部之间延伸的多行，其中，每行中的一系列耐磨区段的相邻侧部被成形为彼此装配，使得多行之间的接缝未对准。

在另一个方案中，一系列耐磨区段被布置成在耐磨组件的相对的侧部之间延伸的多行，并且其中，一系列耐磨区段中的每一个耐磨区段包括至少一个成角度侧面，成角度侧面被布置成与一系列耐磨区段中被相邻的布置的一个耐磨区段的至少一个成角度侧面互补，使得每行的接缝成角度并且与相邻行中的接缝不对准。

在再一个方案中，耐磨层的一系列耐磨区段中的至少一个、背衬层和粘合层各自包括相应的一个或多个紧固件孔，这些紧固件孔被布置成允许紧固件穿过紧固件孔，以在装配条件下将耐磨组件固定到外部结构，耐磨层的一系列耐磨区段中的至少一个耐磨区段的一个或多个紧固件孔包括凹入表面，凹入表面被布置成允许紧固件向耐磨组件施加压缩力。

根据第二个主要方案，提供了一种形成耐磨组件的方法，该方法包括以下步骤：提供包括由铸造抗磨损材料形成的一系列耐磨区段的耐磨层，一系列耐磨区段被布置成多行，并被成形为使得相邻行中的一系列耐磨区段中的至少一些耐磨区段之间的接缝未对准；提供包括金属材料的背衬层；以及将橡胶层大致引入耐磨层、背衬之间以及位于一系列耐磨区段中的至少一些耐磨区段之间的接缝中，橡胶层被热硫化，从而将耐磨组件粘合在一起。

根据第三个主要方案，提供了一种根据上述和本文所述方法形成的耐磨瓦或板。

根据第四个主要方案，提供了一种用于在装配条件下借助紧固件联接到外部结构的耐磨组件，该耐磨组件包括：耐磨层，其包括铸造抗磨损材料；背衬层，其包括金属材料；以及中间层，其包括处在耐磨层与背衬层之间的硫化的橡胶，其中，耐磨层、背衬层和中间层中的每一个包括相应的一个或多个紧固件孔，一个或多个紧固件孔被布置成允许紧固件从中穿过以确保耐磨组件在装配条件下被固定到外部结构。

在一个方案中，组件包括在耐磨层与背衬层之间的至少一个垫片。

在另一个方案中，组件包括一个或多个垫片或垫圈，该垫片或垫圈被装配在耐磨层与背衬层之间，以在装配条件下且一个或多个紧固件穿过一个或多个孔时，围绕一个或多个孔中的每一个。

在又一个方案中，耐磨层的一个或多个孔包括凹入表面，凹入表面被布置成允许紧固件支承在凹入表面上并在装配条件下将耐磨层拉向外部结构。

在再一个方案中，耐磨层、背衬层和中间层中的每一个包括相应的一个或多个孔洞(hole)，这些孔洞被布置成使得耐磨组件构成筛网。

根据第五个主要方案，提供了一种形成在装配条件下能借助紧固件固定到外部结构的耐磨组件的方法，该方法包括以下步骤：提供包括铸造抗磨损材料的耐磨层，耐磨层具有从中穿过的一个或多个紧固件孔；提供包括金属材料的背衬层，背衬层具有从中穿过的一个或多个紧固件孔；在耐磨层和背衬层之间提供至少一个垫片；以及通过将被夹持的部件一起热硫化，将中间橡胶层夹持在耐磨层和背衬层之间，使耐磨层的紧固件孔和背衬层的紧固件孔彼此对准，以在装配条件下允许紧固件从中穿过，且垫片被捕获在耐磨层和背衬层之间以限定中间橡胶层的最小厚度。

附图说明

仅通过非限制性示例，通过参考附图来描述本发明，附图中：

图1a是示出了瓦形式的耐磨组件的立体分解部分前侧视图；

图1b是示出了瓦形式的耐磨组件的立体分解部分前侧视图，其中背衬由粘合材料包封。

图2a是示出了瓦形式的耐磨组件的前侧立体图；

图2b是示出耐磨组件的紧固件孔的隐藏细节立体图；

图2c是示出了瓦形式的耐磨组件的前侧视图；

图3是沿着图2c中所示的截面c-c示出了瓦形式的耐磨组件的俯视剖视图；

图4是示出了瓦形式的耐磨组件的侧视隐藏细节视图；

图5是沿图2c中所示的截面b-b示出了耐磨组件的各区段之间的接缝的详细剖视图；

图6是示出耐磨组件的侧面的详细剖视图；

图7是示出用于将耐磨组件固定到结构的紧固件的立体图；

图8是示出了筛网形式的耐磨组件的第二示例的立体分解部分前侧视图；

图9是示出了筛网形式的耐磨组件的立体分解部分后视图；

图10是示出了筛网形式的耐磨组件的立体后视图；

图11是示出了筛网形式的耐磨组件的侧视图；

图12是示出了筛网形式的耐磨组件的后视图；

图13是示出了耐磨组件的耐磨层的紧固件孔的凹入表面的隐藏细节图；以及

图14是示出了用于将耐磨组件固定到结构的紧固件的立体图。

具体实施方式

示例1

参照图1至图7，示出的是瓦12形式的耐磨组件或耐磨部件10的第一示例，其用于在合适的条件下通过紧固件13(图7中示出)联接到外部结构(未示出)。外部结构可以是滑槽或类似物的框架或侧壁，并且紧固件13优选地为螺栓15的形式，该螺栓的尺寸被设计成穿过耐磨组件10并联接到外部结构。

这里以瓦12的形式提供的耐磨组件10通常包括三个主要部分或层，包括第一外部耐磨层14、第二背衬层16和第三粘合层18。如图2a所示，所形成的瓦12具有相对的侧部27、顶部29和底部31。应注意，为了说明的目的，在附图中，粘合层18被示出为在硫化后成形，如下面进一步详述的。

第一外部层14优选地由铸造高铬铁材料的区段或分段20形成。在该示例中，三行37a、37b和37c的每行中设置有两个横向相邻的区段20。当然，可以使用其他布置。

每一个区段20包括外侧面33、面向内的侧面35、顶侧面37、底侧面39、顶部耐磨面38和底面45。多个区段20被装配在一起,以形成其间具有间隙或接缝23的大致正方形或矩形形状。在该示例中，这些区段20被成形为使得相邻行之间(例如，行37a至行37c之间)的间隙或接缝23彼此未对准或彼此偏移。

未对准或偏移有助于使沿着接缝23的特定方向“d”的磨损“扩展”最小化，如图2c所示。方向“d”是穿过材料的方向，并且该方向不一定是竖直的。应注意，瓦12也可被旋转180度以实现相同或相似的功能。

更详细地，在该示例中，每一个区段20通常为梯形形状，且在相同的行37中，相邻区段20的面向内的侧面35成互补角，使得其间的间隙或接缝23与相邻行37中的间隙或接缝23同样地成角度且未对准或偏移。每一个区段20的其余侧面37、39和33在该示例中是直的。如图5中最佳所示，应注意，至少相邻区段20的面向内的侧面35可以在厚度上朝向区段20的外部耐磨面38略微展开。

在该示例中，相邻区段20的面向内的侧面35被布置成使得间隙或接缝23与耐磨组件10的顶部29和底部31之间的竖直方向成约10度至30度的角度。应注意，间隙或接缝23之间的未对准或偏移可通过各种方式实现，例如圆形或阶梯形面向内的侧面35。区段20的耐磨面38相对平坦，而相对的下侧面45可包括圆形凹部47，如图1b所示，其可有助于区段20的粘合和减震(damping)。

在该示例中，第二背衬层16以软钢背衬层22的形式来提供，并且第三或中间粘合层18以硫化的橡胶插入物或橡胶插入层24的形式来提供，硫化的橡胶插入物或橡胶插入层24处在各耐磨区段20之间、以及耐磨区段20和软钢背衬层22之间。橡胶层24占据接缝23并且在耐磨区段20与软钢背衬层22之间延伸。

橡胶层24可以是天然橡胶。应注意，橡胶层24也可以被使用或延伸以形成包封层41，该包封层41基本上包封软钢背衬层22并且围绕瓦12的相对的两个侧部27、顶部29和底部31。从而，包封层41允许相邻的多组瓦10并排或端对端地被装配，而在它们之间提供橡胶减震。当然，在这种布置中，软钢背衬层22不需要成为组件10的最后层。

更详细地，在该示例中，中间的一对区段20(在图1中被表示为“20a”和“20b”)、橡胶层24和软钢背衬层22包括相应的各自的紧固件孔30、32、34，这些紧固件孔被布置成允许紧固件13、更具体地是允许紧固件13的柄部19穿过，以将筛网12固定到外部结构上。

如图2b和图3中最佳地所示，耐磨区段20的紧固件孔30包括锥形或有角度的凹入表面36，以接纳如图7所示的紧固件13的头部17的相应锥形表面25并与之接合。凹入表面36使得紧固件13能够相对于铸造高铬区段20的外表面38齐平或凹入，并且特别地，凹入表面36允许紧固件13的头部17支承在该凹入表面上并且对瓦12施加压缩力，从而有助于将组件保持在一起。

现在转到形成耐磨组件10的方法。下面的方法涉及瓦12形式的示例。然而，可以使用类似的方法来形成其他耐磨组件或耐磨部件。

形成耐磨组件10(在该示例中为瓦12)的方法包括提供一系列的被预分段的内部装配耐磨区段20和软钢背衬层22。高铬铸铁区段20可由铸造工艺形成。一些高铬铸铁区段20可以形成有紧固件孔30，该紧固件孔30中具有凹入表面36。软钢背衬层22可以通过切割成应有尺寸以及机加工出孔34来形成。

该方法然后包括将中间橡胶层24装配在或夹持在铸造高铬区段20和软钢背衬层22之间、以及在各区段20之间的间隙23中，中间橡胶层24可以通过多个部分或切条的形式来提供。各个孔30、32彼此对准。然后使用加热工艺等对夹层进行热硫化，以使橡胶层24和粘合区段20彼此熔合并一起熔合到软钢背衬层22。由此将形成橡胶层24的多个橡胶部分或切条粘合在一起。组件10可以在诸如方形模具这样的合适模具(未示出)中形成，从而允许施加热量和压力以进行硫化。

应注意，由于橡胶层24被热硫化并挤压到间隙或接缝23中，耐磨瓦12的橡胶层24的相应孔32通常被进行后切制(postcut)。通常通过使用模具在软钢背衬层22上方形成包封层41并且使包封层围绕瓦12的相对的两个侧部27、顶部29和底部31，橡胶层24也可以被延伸。区段20的耐磨面38保持基本上没有橡胶24。

在一些示例中，瓦12的平面形式尺寸可为约300mm×300mm，并且厚度可为约30mm。橡胶厚度可为约2mm。

在使用中，耐磨组件10被固定到外部结构，且紧固件13优选地呈螺栓15的形式。特别地，再次注意，孔30的凹入表面36允许紧固件13的头部17支承在该凹入表面上并向瓦12施加压缩力，从而有助于将组装好的夹层保持在一起。

有利地，本文所公开的耐磨组件提供被预分段的多部分或多区段耐磨层，以帮助最小化耐磨层(特别是当由铸造高铬铁材料形成时，其可能脆弱并且易于破碎)的破损。分段化区段之间的橡胶层有助于抑制这些分段化区段之间的运动和/或冲击。进一步有利地，分段化区段之间的未对准或偏移的接缝有助于最小化沿着接缝的磨损“扩展”并且在分段化的多部分耐磨层上更均匀地分散磨损。此外，组件允许使用螺栓在耐磨层上施加压缩力，以将耐磨层保持在外部结构上。紧固螺栓使耐磨组件易于安装和拆卸。

第二示例

参照图8至图14，其示出了筛网112(例如滚筒筛)形式的耐磨组件或耐磨部件110的第二示例，其用于在装配条件借助紧固件113(如图14所示)联接到外部结构(未示出)。外部结构可以是滑槽或类似物的框架或侧壁，并且紧固件113优选地呈螺栓115的形式，螺栓115的尺寸被设定成穿过耐磨组件110并进入外部结构。

这里以筛网112的形式提供的耐磨组件110可包括三层，包括第一外耐磨层114、第二背衬层116和第三中间粘合层118。第一外部层114优选地由高度抗磨损材料形成，并且在该示例中被提供为铸造高铬铁层120。

第二背衬层116以软钢背衬层22的形式提供，并且在该示例中第三中间粘合层118以在铸造高铬铁层120与软钢背衬层122之间硫化的橡胶插入层124的形式提供。橡胶插入物(层)124可以是天然橡胶。

更详细地，在该示例中，铸造高铬铁层120、橡胶插入层124和软钢背衬层122中的每一个包括相应的各自的紧固件孔130、132、134，这些紧固件孔被布置成允许紧固件113(更具体地，允许紧固件113的柄部119)从中穿过以将筛网112固定到外部结构上。

如图13中最佳地所示，铸造高铬铁层120的紧固件孔130包括锥形或成角度的凹入表面136，其用以接纳如图14所示的紧固件113的头部117的相应锥形表面并与之接合。凹入表面136使得紧固件113能够相对于铸造高铬铁层120的外表面138齐平或凹入，特别是凹入表面136允许紧固件113支承在该凹入表面上并向筛网112施加压缩力，从而有助于将夹层保持在一起。

这里以筛网112的形式提供的耐磨组件110还包括一个或多个垫片140，垫片被装配在铸造高铬铁层120与软钢背衬层122之间。垫片140的目的在于保持铸造高铬铁层120与软钢背衬层122之间的预定最小间距，以防止橡胶插入层124的过度压缩。预定最小间距例如可以为1mm至10mm，并且优选地为约1.5mm至3mm。垫片140在厚度方面可以比橡胶插入层124略小，使得橡胶插入层124上存在一些压缩。

在该示例中，垫片140以金属垫圈或环形部件142的形式提供，垫片被同心地装配并焊接到软钢背衬层122的紧固件孔134。应注意，橡胶插入层124的紧固件孔132的尺寸被设定为接纳金属垫圈142，以允许金属垫圈在装配条件下直接与铸造高铬铁层120的内表面144贴靠。

在该示例中，铸造高铬铁层120、橡胶插入层124和软钢背衬层122中的每一个包括相应的各自的筛网孔洞(screenhole)150、152、154，上述筛网孔洞被布置成在装配条件下彼此对准。筛网孔洞150、152、154的形状可以是细长的并且筛网孔洞可具有圆形端部。应注意，在一些示例中，铸造高铬铁层210和软钢背衬层122可以呈弯曲的形状。

现在转到形成耐磨组件110的方法。形成耐磨组件110(在该示例中为筛网112)的方法包括提供铸造高铬铸铁耐磨部件层120和软钢背衬层122。铸造高铬铸铁耐磨部件层120通过铸造工艺形成，其中紧固件孔130具有凹入表面136和细长孔洞150。铸造高铬铸铁耐磨部件层120可以被形成为弯曲的。

软钢背衬层122可以通过切割到应有的尺寸并在其中机加工出孔134和细长孔洞154来形成。呈金属垫圈142形式的垫片140可以围绕孔134焊接到软钢背衬层122。

该方法然后包括将中间橡胶层124装配或夹持在铸造高铬铸铁耐磨部件层120与软钢背衬层122之间。相应的孔130、132、134和孔洞150、152、154彼此对准。然后使用加热工艺等对夹层进行热硫化以熔化橡胶层124，并将铸造高铬铸铁耐磨部件层120和软钢背衬层122粘合在一起。

应注意，中间橡胶层124的相应孔132和孔洞152可以被预先形成或预先切制，或者可以在硫化之后进行后切制。然而，优选地，孔132被预先切制以允许垫片140在该孔附近被接纳，并且垫片140可以直接抵靠铸造高铬铸铁耐磨部件层120，以有助于在硫化之前的间隔和对准。然后允许耐磨组件110冷却，然后形成整体结构。

在使用中，耐磨组件110通过紧固件113(优选地通过螺栓115)固定到外部结构。具体地，再次注意，孔132的凹入表面136允许紧固件113的头部117支承在该凹入表面上，并向筛网112施加压力，从而有助于将夹层保持在一起。在紧固件113拧紧时，垫片140用于防止橡胶层124的过度压缩。

有利地，本文公开的耐磨组件允许可能是脆性的高抗磨损耐磨层经由中间橡胶层和紧固螺栓粘合到金属背衬，该中间橡胶层和紧固螺栓压缩并进一步将组件固定在一起并固定到外部结构。垫片有助于保持橡胶层的厚度，以保持其减震特性，同时允许螺栓在耐磨层上施加压缩力以将其保持在外部结构上。紧固螺栓使得耐磨组件易于安装和拆卸。

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虽然已经描述了本发明的具体示例，但应理解的是，本发明扩展到所公开或者从本文提供的公开内容中显而易见的特征的替代组合。

许多和各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，而不脱离所公开或者从本文提供的公开内容中显而易见的本发明的范围。