一种耐磨结构的制作方法

1.本发明涉及粉磨破碎设备技术领域，特别是涉及一种用于粉磨破碎的耐磨结构。


背景技术：

2.在水泥、矿山、电力、煤炭、化工等行业中，经常需要对物料进行粉磨破碎。在粉磨破碎作业中，立磨、辊压机或者破碎机需要有强度较高的耐磨结构经受得住物料的冲击、挤压和摩擦。这些耐磨结构主要包括立磨的磨辊、辊压机的挤压辊或者破碎机的锤头。这些耐磨结构可以由较强的耐磨性能的合金刚材制作，也可以是在钢材基体上堆焊耐磨合金层来达到其耐磨效果。在使用过程中，提升耐磨结构的耐磨性一直是技术人员需要关注和解决的问题。
3.为提升耐磨结构的耐磨性能，现有的一种做法是在耐磨结构的基体上使用镶铸、过盈配合或者焊接的方式设置柱钉结构，通过柱钉结构提升耐磨结构的耐磨性能。在立磨的磨辊、辊压机的挤压辊以及破碎机的锤头上镶铸柱钉的做法也已经较为常见。但是，柱钉结构很容易在耐磨结构的基体上或者基体上的耐磨层产生应力集中的现象。应力集中指材料中应力局部增高的现象，一般出现在物体形状急剧变化的地方，如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束处，或是材料本身存在夹杂、气孔、裂纹等非连续性缺陷。应力集中能使基体材料或耐磨层材料产生疲劳裂纹，快速扩展导致疲劳剥落，造成基体材料或耐磨层材料提前失效。耐磨结构应力集中的区域往往会成为耐磨结构上磨损最严重的区域。
4.现有技术的耐磨结构在安装柱钉后，结构上会产生诸多形状急剧变化的地方，会很容易在使用过程中产生应力集中的现象。
5.因此，有效改善并降低现有技术的柱钉结构对立磨、辊压机或者破碎机等粉磨破碎设备的耐磨结构产生的应力集中影响是目前亟需解决的技术问题之一。


技术实现要素：

6.本发明主要解决的技术问题是提供一种耐磨结构，能够有效减轻耐磨结构受应力集中的影响，提升耐磨结构的抗剥落性能。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐磨结构，包括：基体与柱钉，所述柱钉固定于所述基体上，所述柱钉包括不同尺寸规格的多个柱钉，所述不同尺寸规格的多个柱钉交错镶嵌于所述基体上。
8.所述不同尺寸规格的多个柱钉包括多个长短不同的第一柱钉与第二柱钉，第一柱钉与第二柱钉以相互交错的方式形成错位阵列镶嵌于所述基体上，所述第一柱钉与第二柱钉露出基体部分的顶端基本齐平，所述第一柱钉嵌入基体的深度大于所述第二柱钉嵌入基体的深度。
9.所述不同尺寸规格的多个柱钉包括多个横截面规格不同的第三柱钉及第四柱钉，所述第三柱钉及第四柱钉相互交错形成错位阵列镶嵌于所述基体上。
10.所述第三柱钉与第四柱钉的横截面形状不同。
11.所述第三柱钉及第四柱钉的横截面尺寸不同。
12.所述柱钉的材料为硬质合金。
13.所述硬质合金中碳化物类型包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种或者多种的组合。
14.所述柱钉的材料为陶瓷材质。
15.所述基体包括耐热钢、高锰钢、低碳合金钢、中碳合金钢、高速钢、高铬铸铁及高铬合金钢等中的一种。
16.所述柱钉镶嵌于所述基体上的方式包括：镶铸、过盈配合及焊接等方式中的一种。
17.所述不同尺寸规格的多个柱钉包括：多个长短不同的第一柱钉与第二柱钉，以及横截面规格不同于第一柱钉及第二柱钉的第五柱钉，所述第一柱钉、第二柱钉及第五柱钉相互交错形成错位阵列镶嵌于所述基体上。
18.所述第一柱钉与第二柱钉分别成行排列，第一柱钉形成的行列与第二柱钉形成的行列以相互交错的方式形成错位阵列，所述第五柱设置于所述第一柱钉与所述第二柱钉形成的错位阵列的两侧的缺口位置。
19.所述基体上堆焊有耐磨合金层，所述耐磨合金层形成于所述柱钉之间的间隙。
20.所述耐磨合金层低于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于2mm。
21.所述耐磨合金层与所述柱钉平齐。
22.所述耐磨合金层高于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于10mm。
23.本发明的有益效果是：通过不同柱钉由于规格尺寸的不同，在使用过程中，对耐磨结构基体的应力影响的深度或范围的不同，分散应力的影响，有效改善并降低应力集中，避免基体整层因为应力疲劳而出现剥落。
附图说明
24.图1是本发明一种耐磨结构的第一实施例的剖面示意图。
25.图2是本发明一种耐磨结构的第一实施例的俯视示意图。
26.图3是本发明一种耐磨结构的第二实施例的俯视示意图。
27.图4是本发明一种耐磨结构的第三实施例的俯视示意图。
28.图5是本发明一种耐磨结构的第四实施例的俯视示意图。
29.图6是本发明一种耐磨结构的第五实施例的俯视示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
31.本发明实施例中的耐磨结构可以是立磨设备的磨辊，辊压机的挤压辊，或者破碎机的锤头；也可以是其他形式的用于粉磨或破碎的耐磨结构。
32.请参阅图1，本发明实施例中的耐磨结构包括基体1和柱钉2。基体1为合金材料，可以是耐热钢、高锰钢、低碳合金钢、中碳合金钢、高速钢、高铬铸铁及高铬合金钢等中的一种。柱钉2为硬质合金材质的，也可以是陶瓷材质的。优选的，柱钉2为硬质合金材质的柱钉，所述硬质合金中碳化物包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种
或者多种的组合。柱钉2镶嵌于所述基体1上。柱钉2可以是通过镶铸的方式嵌入基体1上，也可以是在基体上1上钻孔后通过过盈配合或焊接的方式嵌入基体1上。
33.柱钉2包括至少两种以上不同尺寸规格的柱钉。请参阅图1，在本发明第一实施例中，柱钉2包括具有不同尺寸规格的第一柱钉21及第二柱钉22。其中，第一柱钉21的长度大于第二柱钉22的长度。
34.第一柱钉21与第二柱钉22相互交错镶嵌于所述基体上，第一柱钉21与第二柱钉22高于基体1的表面，且露出基体1部分的顶端基本齐平，第一柱钉21嵌入基体1的深度大于第二柱钉22嵌入基体1的深度。请参阅图2，第一柱钉21与第二柱钉22分布排列于基体1上，第一柱钉21与第二柱钉22以相互交错的方式形成错位阵列的排列。
35.可以理解的，本发明实施例的第一柱钉21与第二柱钉22的交错排列可以是相互相隔一个排列位置的方式排列，也可以是相互间隔多个排列位置的方式排列。
36.如图3所示，在本发明第二实施例中，第一柱钉21与第二柱钉22的交错排列也可以是以行或列为整体的相互交错，例如第一行为第一柱钉21，第二行为第二柱钉22，第三行为再次为第一柱钉21，如此依次排列下去。
37.本发明以上实施例中，基体1上还可以堆焊有耐磨合金层3，耐磨合金层3包括以钛、钨、铌、钒、铬、钼等金属的碳化物中的一种或几种的组合为硬质相的合金材料。耐磨合金层3堆焊形成于第一柱钉21与第二柱钉22之间的间隙。耐磨合金层3可以低于第一柱钉21、第二柱钉22，耐磨合金层3与第一柱钉21、第二柱钉22的高度差小于2mm。耐磨合金层3也可以与第一柱钉21、第二柱钉22平齐。耐磨合金层3也可以高于第一柱钉21、第二柱钉22，耐磨合金层3与第一柱钉21、第二柱钉22的高度差小于10mm。
38.耐磨结构在生产使用过程中，基体1上的第一柱钉21与第二柱钉22受到挤压时，对耐磨结构的基体产生压应力。相较于使用单一长度的柱钉的耐磨结构，由于第一柱钉21与第二柱钉22长短的不同，第一柱钉21与第二柱钉22长短对基体1造成的压应力向基体1内部传递的深度则不同，由第一柱钉21与第二柱钉22分别在基体1内部产生的应力则会相互影响，使得基体1内部的应力得到重新分布，进而可以改善并降低基体1内部所受到的集中高应力，降低应力集中对基体1的影响，起到保护耐磨结构的作用。此外，耐磨结构在生产使用过程中，基体1内部也会受到剪切应力的影响，第一柱钉21与第二柱钉22长短的不同，可以使得基体1内部受到的剪切应力在深度方向上更为分散，使剪切应力作用在基体1的不同深度，避免基体1受磨损时造成整层疲劳剥落。
39.请参阅图4，在本发明第三实施例中，柱钉2包括具有不同尺寸规格的第三柱钉23及第四柱钉24。其中，第三柱钉23的横截面不同于第四柱钉24的横截面。第三柱钉23及第四柱钉24在横截面的不同，可以是横截面尺寸的不同，也可以是横截面形状的不同，比如，第三柱钉23可以是三棱台形状，第四柱钉24可以是四棱台形状。在本发明一个优选的实施例中，第三柱钉23与第四柱钉24的形状相同，但是第三柱钉23的横截面尺寸大于第四柱钉24的横截面尺寸。
40.第三柱钉23与第四柱钉24以相互交错的方式形成错位阵列镶嵌于所述基体1上，第三柱钉23与第四柱钉24高于基体1的表面，且露出基体1部分的顶端基本齐平。可以理解的，本发明实施例的第三柱钉23与第四柱钉24的交错排列可以是相互相隔一个排列位置的方式排列，也可以是相互间隔多个排列位置的方式排列。
41.如图5所示，在本发明第四实施例中，第三柱钉23与第四柱钉24的交错排列也可以是以行或列为整体的相互交错，例如第一行为第三柱钉23，第二行为第四柱钉24，第三行为再次为第三柱钉23，如此依次排列下去。
42.本发明实施例中，基体1上还可以堆焊有耐磨合金层，耐磨合金层包括以钛、钨、铌、钒、铬、钼等金属的碳化物中的一种或几种的组合为硬质相的合金材料。耐磨合金层堆焊形成于第三柱钉23与第四柱钉24之间的间隙。耐磨合金层可以高出第三柱钉23与第四柱钉24，耐磨合金层也可以与第三柱钉23、第四柱钉24齐平，或者耐磨合金层也可以低于第三柱钉23、第四柱钉24。耐磨合金层高出第三柱钉23、第四柱钉24时，其高度差小于10mm。耐磨合金层低于第三柱钉23、第四柱钉24时，其高度差小于2mm。
43.耐磨结构在生产使用过程中，基体1上的第三柱钉23与第四柱钉24受到挤压时，对耐磨结构基体产生应力。相较于使用单一横截面规格的柱钉的耐磨结构，由于第三柱钉23与第四柱钉24横截面规格的不同，第三柱钉23与第四柱钉24对基体1造成的应力向基体1内部传递的深度和范围也不同，第三柱钉23与第四柱钉24分别在基体1内部产生的应力同样会相互影响，使得基体1内部的应力得到重新分布，进而可以改善并降低基体1内部所受到的集中高应力，降低应力集中对基体1的影响，起到保护耐磨结构的作用。
44.如图6所示，在本发明第五实施例中，柱钉2包括第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25。第一柱钉21与第二柱钉22长短不同，横截面规格相同。第五柱钉25的横截面规格不同于第一柱钉21及第二柱钉22。第五柱钉25的横截面尺寸小于第一柱钉21及第二柱钉22的横截面尺寸。第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25相互交错形成错位阵列镶嵌于所述基体1上。
45.多个第一柱钉21与多个第二柱钉22分别成行排列，第一柱钉21形成的行列与第二柱钉22形成的行列以相互交错的方式形成错位阵列。第五柱钉25设置于第一柱钉21与第二柱钉22形成的错位阵列的两侧的缺口位置。由于第一柱钉21与第二柱钉22采用交错的方式形成错位排列，在基体1的工作面上靠近端面的两侧位置，第一柱钉21形成的行列之间或者第二柱钉22形成的行列之间会存在较大的缺口，所述缺口位置镶嵌截面尺寸相对较小的第五柱钉25。第五柱钉25既可以弥补所述缺口位置耐磨性能不足的问题，也可以重新调整基体1内部的应力分布，提升耐磨结构的抗疲劳、抗剥落性能。
46.本发明以上实施例中，基体1上还可以堆焊有耐磨合金层，耐磨合金层包括以钛、钨、铌、钒、铬、钼等金属的碳化物中的一种或几种的组合为硬质相的合金材料。耐磨合金层堆焊形成于第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25之间的间隙。可以理解的，耐磨合金层可以高出第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25，也可以齐平，或者也可以低于第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25。耐磨合金层高出第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25时，其高度差小于10mm。耐磨合金层低于第一柱钉21、第二柱钉22及第五柱钉25时，其高度差小于2mm。
47.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。