[实用新型]一种硬质合金的熔敷结构

说明书

本实用新型公开了一种硬质合金的熔敷结构，由外至内依次包括硬质合金层、结合层和金属基体，所述金属基体上具有沟槽，所述沟槽的尺寸沿朝向所述金属基体的方向逐渐变小，所述结合层包括容纳在所述沟槽内的沟槽层以及位于所述沟槽层与硬质合金层之间的平面层。多个连续沟槽形成锯齿状，使得结合层与下方的基体金属层牢牢地结合在一起。本实用新型的硬质合金的熔敷结构，采用带有锯齿沟槽的硬质合金与基体金属的结合层，改变结合层结构形态，锯齿沟槽层沿金属基体的厚度方向向下延伸，改善其受剪切力作用状态，达到阻止缺陷在结合层扩展的目的。

技术领域

本实用新型属于金属热加工成型技术领域，可应用于通用机械、容器制造或维修行业，具体涉及一种硬质合金锯齿沟槽状结合层的熔敷结构。

背景技术

在通用机械、容器制造或维修行业，常有硬质合金熔敷工作，在基体金属上熔敷硬质合金，作为机械、容器设备中的耐磨面使用。以阀门密封面为例，经过长期的开关启停及高温高压的运行工况影响，密封面产生擦伤、腐蚀、裂纹，甚至整体脱落导致阀门密封失效，这其中裂纹和密封面整体脱落缺陷危害最大。

密封面开裂和脱落情况发生的一个重要原因是密封面金属(硬质合金)与基体金属结合力不足。现有硬质合金熔敷工艺方法包括焊条(丝)堆焊、超音速火焰喷涂(HVOF)、等离子转移弧粉末堆焊(PTA)。这些方法都是将硬质合金熔融后平铺在基体金属表面，结合层随熔化热源移动而形成，虽有起伏但基本上都是平面状态(如附图1中的黑线区域)，边界单一平直，可以很好应对垂直于结合层的应力状态，但是当有平行于结合层的剪切力作用时，其受力状态会非常差。

硬质合金与基体金属性能差异巨大，基体金属一般兼顾满足设备的整体性能，而硬质合金因为工作的功能要求，只突出其在工作条件下的硬度和抗磨擦性能，两种金属的结合层在很薄的厚度范围内有很大的物理性能变化，尤其是熔融金属熔敷冷却后，结合层会有很大的残余应力。

硬质合金密封面正常工况下受到撞击、挤压、摩擦作用，其受力为正向压力和剪切力，剪切力的受力方向基本与结合层平行，结合层两侧的金属组织及力学性能是连贯的，一旦有缺陷在结合层萌生，在外部剪切力的作用下，很容易沿结合层发生缺陷扩展，严重的会导致密封面整体脱落。

实用新型内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种改进的硬质合金的熔敷结构，通过改变结合层结构形态改善受剪切力的作用状态。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种硬质合金的熔敷结构，由外至内依次包括硬质合金层、结合层和金属基体，所述金属基体上具有沟槽，所述沟槽的尺寸沿朝向所述金属基体的方向逐渐变小，所述结合层包括容纳在所述沟槽内的沟槽层以及位于所述沟槽层与硬质合金层之间的平面层。多个连续沟槽形成锯齿状，使得结合层与下方的基体金属层牢牢地结合在一起。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述沟槽(层)的深度为0.02～2.30mm。能在厚度为1mm～10mm范围的堆焊层获得与之良好匹配的沟槽，沟槽深度比堆焊层厚度大2％～23％。

根据本实用新型的一些优选实施方面，相邻所述沟槽(层)之间的距离(两个沟槽最低点之间的距离)为0.8～4.0mm。针对不同厚度的堆焊层，在此范围内均匀分布的沟槽间距可以良好应对于不同摩擦频次的工况状态。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述沟槽(层)的截面为波谷状；每个波谷状的所述沟槽的侧边与水平面的夹角为15～75°，该角度能够可以有效的将剪切力转化为锯齿间的拉、压力，加强表层硬质合金与下方金属基体的结合力。当每个沟槽的形状为波谷状(波浪状的下半部分)的时候，将波谷的最低点以及位于该最低点两侧的两个最高点之间形成三角形，该三角形的两个侧边与水平面的夹角为15～75°，优选为30-60°。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述平面层的厚度为0.2～0.6mm(除去沟槽的平面层)，使得能够在不同厚度范围内，良好结合堆焊层和沟槽。