[发明专利]制造受磨元件的方法、受磨元件以及用于制造受磨元件的临时聚集结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造受磨元件的方法，例如用于对矿物质、建筑残骸废料、金属废料进行破碎或研磨或者用于其他类似处理的工具，以及通过所述方法所得到的受磨元件。

本发明还涉及一种中间支撑结构，其作为该受磨元件的初期制作步骤的一个基底，并且核心是由临时聚集结构获得的。

背景技术

已知有几种制造受磨元件的方法，其中，所述元件大体上包括一具有出色的刚性和稳固性的金属基质，以及一个或多个由具有高耐磨性的陶瓷材料制成的核心。

一种已知方法是通过将熔化的金属材料浇铸或离心铸造至模具中由陶瓷材料制成的插入物或饼状物上来制作受磨元件。

然而，这种已知的方法无法获得这样的元件：其机械特性可适用于任何用途或领域，特别是那些对压力强度和压力连续性等压力性能有特别要求的用途或领域，此外，该元件需要具有硬度、韧性和耐高温性，这些特性无法通过这些已知的方法获得。

另一个已知的方法是通过将熔化的金属材料浇铸至金属氧化物和/或金属碳化物的陶瓷插入物上，该陶瓷插入物表现为通过烧结或热压制成的一带穿孔结构，因此，在浇铸期间，该熔化的金属材料可渗入孔和插入物自身的空隙中。

但是，第二种方法的制作成本比较高，特别是不仅陶瓷插入物的制作和预成型的成本较高，且陶瓷插入物不得不基于所需要的使用形状来进行烧结。

此外，由于需要烧结工艺来保持陶瓷粉末的理想构造，因此插入物成型的可能性是有限的，这导致生产出的产品的构造相对于理想构造而言不是多了就是少了。

在某些情形下，这个缺陷使得生产成本增加，而在其他情形下，使得所制造的元件的质量有所降低。

众所周知，受磨元件源于粉末，用于在基质的浇铸步骤中采用金属材料的热量来形成碳化钛。

本发明的一个目的是完善一种得到受磨元件的方法，受磨元件例如机械构件、研磨工具或破碎工具等，这些元件具有较高的耐磨性和出色的韧性，且能够承受巨大的压力，包括热压力和持久压力。

本发明的另一个目的是完善一种得到受磨元件的方法，相对于已知方法来说成本降低、插入物构造的精度更好，并且机械品质更好。

本发明更进一步的目的是制作一种结构，该结构能制造具有出色的硬度和韧性的受磨元件，该结构还能够克服基于已知的目前工艺水平所制造的元件在制造成本和机械品质方面的缺陷。

申请人已经对本发明进行了设计、测试和实施，本发明克服了目前工艺水平的缺陷并实现前述目的和优点。

发明内容

本发明的在独立权利要求中阐述了本发明并说明了其特征，与此同时，在附属权利要求中对本发明的其他特点以及主要的发明构思进行了说明。

根据上述目的，一种用于制造受磨元件的方法，包括金属基质和至少一个由硬材料制成的核心，其中：

-第一步骤，一临时聚集结构上设有至少部分张开的孔，并且在受热时能够挥发或者无论如何都至少能被部分消除；

-第二步骤，粘合剂与金属粉末的混合物均匀地分布在所述临时聚集结构的整个内表面和外表面上，所述金属粉末含有硬金属或其前体；

-第三步骤，通过受控加热的热作用来破坏所述临时聚集结构，以便使至少一部分的所述临时聚集结构挥发掉，使所述核心释放一些内部容积，与此同时，根据所述临时聚集结构的构造对所述混合物进行固化；

-第四步骤，所述核心放置于模具中，从而仅部分地占据所述模具的空置容积；

-第五步骤，将熔化的金属材料浇铸到所述模具内，该金属占据了所述核心内部和外部的空置容积和已被释放出的容积，从而固定核心并由此形成一体件。

根据本发明，所述核心的几何构造与最终元件或者最终元件的所有部分的需求相一致。

根据本发明，所述临时聚集结构具有一海绵型的相互连通开孔结构，这些开孔在结构中以随机或有序的方式分布。

因此，液态粘合剂和金属粉末的混合物被用于渗入所述临时聚集结构的内部，并且因此基本上覆盖了其中的每一个凹陷。

根据第一实例，所述混合物是通过以下步骤渗入所述临时聚集结构内部的：弹性地挤压所述自身结构，并将其浸入所述液态粘合剂中，然后在粘合剂内让其扩展膨胀。

根据另一个实例，将所述临时聚集结构引入一环境中，在该环境中，首先形成真空，然后再放入所述混合物。

本发明，所述熔化的金属材料既渗入相互连通的孔所形成的空隙中，同时也渗入那些由于消除了所述临时聚集结构而产生的空隙中，这些熔化的金属材料至少部分地包覆金属粉末，或者无论如何都将它们限定在原始的网状位置处。