[发明专利]立轴冲击器的多材料磨损部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种立轴冲击器的磨损部件，所述磨损部件包括至少两种或多种材料，至少一种所述材料是基于聚合物的材料，诸如基于弹性体的材料。耐磨损插入件包括一种或多种耐磨损材料，这种插入件经硫化成为这种类型的基于聚合物的材料。此外，磨损部件可在需要的情况下包括支承结构或连接结构，例如用于将该磨损部件连接至冲击器的其他部件。

背景技术

立轴冲击器(VSI)是一种冲击式破碎机。立轴冲击器通常用于碾碎岩石或其他矿物，或者其也可用于各种循环过程。典型的立轴冲击器使得在其中被碾碎的矿物相对于其他过程和使用具有有利的形状。

立轴冲击器的磨损部件的磨损会在成本方面带来明显的影响。正在持续地努力从而改善各个部件的耐磨性和效率。立轴冲击器的元件，诸如转子靴和其他部件，直接面对进入破碎机的材料的高流速，换句话说，馈送材料，构成在立轴冲击器的整个寿命中的显著成本因素。此外，改善耐磨性会对生产率和过程的质量，以及各部件的材料的使用寿命以及它们对环境的作用产生有益效果。

人们已经努力通过改变过程条件也通过进一步研制磨损部件本身而将磨损部件的有用寿命延长。部件的耐磨性可基本上通过改变磨损部件的几何尺寸、结构和材料而被改变。在采矿行业，材料的磨损是由矿物流或矿物颗粒相对于磨损表面的移动而引起的，导致磨损表面的腐蚀。在这些条件下，材料的磨损被认为是具有研磨作用，但是如果研磨性耐磨可被充分地改善，那么部件表面的疲劳在这些应用中也起到明显的作用。一般地，研磨磨损的机制可分为通过塑料变形导致表面材料损失而形成表面，以及基于易碎故障的机制，诸如通过断裂而剥落已变形的表面部分，或者在没有变形的情况下使材料断开。

尤其地，由于多材料组合形成相对于研磨颗粒流的物理障碍，并且由于不同组合的材料会由于不同的磨损机制而同时磨损，所以它们在减小材料的磨损方面是有效的，这对于整个磨损部件是有利的。使用多材料可提供更高的局部表面硬度值，同时改善部件的局部坚韧性，这二者都是破碎机部件的最实际实施方案中所需的属性。采用单一材料组的一个部件，例如铸铁，无法满足这些要求。单一材料组的多个部件通常由于化学组分、生产过程以及以热处理为例的其他处理而发生变化。目的是作用于微结构，在特定的限制值内。

如所知的那样，单一材料组(含铁的材料)的部件或者金属陶瓷多材料部件使用于立轴冲击器的磨损部件中。在金属陶瓷部件中，金属的属性与陶瓷的耐磨性相结合。陶瓷一般具有高强度和硬度，但是低坚韧性。包括金属陶瓷材料的这种部件中的关键因素是选择具有充分坚韧性的金属材料从而避免部件的灾难性破裂。

一般地，多材料部件相对于单材料部件来说在制造技术和设计方面都具有更大的挑战性。尤其地，各个材料之间的边界表面的强度值必须足够高从而避免部件的损坏和磨损的增加。部件的各种材料组必须对磨损具有正向协同效果。

多材料部件的设计和制造在许多方面都具有挑战性。实现部件的优化性能是长时间设计和测试过程才能得到的，这些设计和测试过程用于发现各种材料组和几何尺寸的正确比例，从而在磨损方面带来最佳的可能实现方式。此外，不同的制造技术为各个材料和几何尺寸的比例设定要求。采用陶瓷、金属或金属陶瓷的强度和耐磨部件必须在实际应用中延缓磨损并且实现适当的磨损分布，而坚韧材料必须为该结构提供足够的坚韧属性。

破碎机的典型磨损部件，诸如破碎机靴，包括基于铁的金属，例如铸铁，具有最终需要加入的陶瓷插入件。立轴冲击器的多材料磨损部件，其中，传统地，耐磨插入件布置在基于铁的框架材料上，如各个专利出版物中所公开的那样，诸如US 6171713B1、EP1305116B1、WO03/011466A1和US6601789.。用于立轴冲击器的靴的各种插入件几何尺寸，其中框架采用基于铁的合金或者铸铁，还有插入件是陶瓷的，都记载在US 6171713B1和EP1305116B1中。WO03/011466A1主要涉及立轴冲击器的磨损部件的插入件的几何尺寸方面，基于铁的基部材料和硬金属插入材料被提及为典型的材料。US 6601789主要涉及将插入件定位在破碎机靴中并且基于各种已知的连接和机制方法。如该出版物所述的，基部材料可以采用多个不同合金其中的一个，诸如铸铁，插入件可以包括若干不同种类的陶瓷材料。