一種碳化鎢顆粒耐磨層結構及其加工方法與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳化鎢顆粒耐磨層結構及其加工方法與應用，屬于機械設備耐磨技術領域。
【背景技術】
[0002]隧道是修建在地下或水下并鋪設鐵路供機車動車輛通行的建筑物。根據(jù)其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。道路隧道的建設過程主要為隧道規(guī)劃、勘測、設計、貫通控制測量和施工等工作隧道開挖開挖方法分為明挖法和暗挖法，隧道的掘進主要由盾構機與TBM(Tunnel Boring Machine)隧道掘進機完成，是利用回轉刀具開挖，同時破碎洞內圍巖及掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、先進的隧道施工機械，盾構設備及刀具以及TBM設備及刀具的耐磨性能對隧道掘進有著至關重要的影響，掘進設備與刀具的磨損失效嚴重影響隧道正常施工，加大施工成本；采礦機械是保證煤炭正常生產(chǎn)的關鍵設備，然而設備在生產(chǎn)中由于礦用刀具的磨損失效，導致礦用刀具的更換頻繁，給煤炭生產(chǎn)企業(yè)帶來了經(jīng)濟損失；旋挖鉆機以及路面銑刨機在日常作業(yè)過程中，鉆具以及路面銑刨齒的磨損失效，嚴重影響施工周期，造成施工成本的增加，同時其他一些機械設備也會因為組成部件的耐磨性能而影響設備的使用壽命。
[0003]目前針對上述問題，大多采用在機械的關鍵位置增設高鉻耐磨層，來增加機械設備的使用壽命，但高鉻耐磨層作為普通的耐磨層，其耐磨性能還有待提高，其在施工過程中仍存在易磨損現(xiàn)象。近年來，在很多機械設備上開始采用碳化鎢形成耐磨層，利用碳化鎢所具有的高耐磨性，在機械設備的工作面上形成的碳化鎢耐磨層可以很好地保護機械設備，延長機械設備的使用壽命。
[0004]中國專利文獻CN202579581U公開了一種磁力泵止推軸承，在該軸承上的環(huán)形槽內堆焊有碳化鎢耐磨層，通過利用碳化鎢焊條直接在環(huán)狀基層的環(huán)形槽內堆焊碳化鎢耐磨層。該方法形成的碳化鎢耐磨層與環(huán)狀基層連接可靠，不會出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。但該方法需要用到碳化鎢焊條，而碳化鎢焊條中的碳化鎢粒度均遠小于1mm，無法實現(xiàn)粗顆粒碳化鎢顆粒耐磨層的制備，且碳化鎢的含量一定，無法根據(jù)需要進行調整。
[0005]中國專利文獻CN101016826B提供了一種金剛石鉆頭的鉆頭體及其制作方法，該方法通過在骨芯外面包覆碳化鎢耐磨層，碳化鎢耐磨層經(jīng)過燒結有粘結金屬經(jīng)高溫熔滲燒結而成，并由鋼芯燒結為一體。該方法得到的碳化鎢耐磨層工藝過程復雜，對工藝過程中的各工藝參數(shù)要求較高，使用到的碳化鎢粉需要經(jīng)過多道工藝步驟，該方法無法應用于多種不同的場合。
[0006]針對目前現(xiàn)有耐磨層加工方法中存在的問題，我們采用新型的耐磨技術，以碳化鎢粗顆粒與焊絲同步焊接的方式，讓碳化鎢顆粒與焊絲同步焊接形成一種新型耐磨層，這種新型耐磨層的應用，能大大提高設備以及刀具的耐磨性能，保證上述各類施工的正常運行并節(jié)約施工成本。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種以碳化鎢粗顆粒為原料，采用與焊絲同步焊接的方式得到的碳化鎢顆粒耐磨層結構。
[0008]本發(fā)明還提供一種上述碳化鎢顆粒耐磨層結構的加工方法。
[0009]本發(fā)明的技術方案如下:
[0010]一種碳化鎢顆粒耐磨層結構，包括金屬基體和碳化鎢顆粒，通過焊接熔融在工件表面形成焊接熔池得到所述的金屬基體，通過同步焊接的方式向焊接熔池內注入所述的碳化鎢顆粒，將所述的碳化鎢顆粒包覆設置于金屬基體內。
[0011]優(yōu)選的，所述金屬基體為通過中低碳鋼焊絲焊接熔融在工件表面形成焊接熔池得到的金屬基體。
[0012]進一步優(yōu)選的，所述中低碳鋼焊絲為Φ 0.5mm-Φ 4mm的中低碳鋼焊絲。
[0013]優(yōu)選的，所述碳化鎢顆粒為純度為80-97%、粒徑為0.5-5mm的碳化鎢顆粒。
[0014]一種碳化鎢顆粒耐磨層結構的加工方法，包括步驟如下，
[0015](I)取純度為80-97%、粒徑為0.5_5mm的碳化鎢顆粒，備用；
[0016](2)取Φ 0.5mm-Φ 4mm的中低碳鋼焊絲，備用；
[0017](3)將步驟⑵中的中低碳鋼焊絲以25-80cm/min的移動速度焊接到待加工工件的工作面上，當焊絲在工件表面堆焊形成焊接熔池的同時，由定量輸送裝置上的噴嘴以10-1OOOmmVmin的速度噴出碳化鎢顆粒進入到焊接熔池；當焊絲前移時，后面的熔池降溫凝固，把碳化鎢顆粒包裹在焊接熔敷金屬中，隨著熔池的移動，定量輸送裝置上的噴嘴也以與焊槍同樣的速度同步移動，由此逐步形成包含碳化鎢顆粒的耐磨層。
[0018]優(yōu)選的，步驟(3)中，使用焊槍在焊接電壓25-45V下對焊絲進行熔融。此設計的優(yōu)點在于，焊絲在此焊接電壓下的熔融效果最好，形成的熔池溫度高，熔池能夠將碳化鎢顆粒緊緊包裹，對碳化鎢顆粒的包裹性好，由此形成的碳化鎢耐磨層使用壽命更長。
[0019]優(yōu)選的，在盾構設備及盾構刀具的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0020]優(yōu)選的，在TBM設備及TBM刀具的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0021]優(yōu)選的，在采礦機械及礦用刀具的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0022]優(yōu)選的，在旋挖鉆機鉆具的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0023]優(yōu)選的，在路面銑刨機及路面銑削刀具的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0024]優(yōu)選的，在挖掘機鏟斗及斗齒的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0025]優(yōu)選的，在推土機鏟斗及斗齒的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于:
[0027]1.本發(fā)明碳化鎢顆粒耐磨層的加工方法，以碳化鎢顆粒為原料，采用焊絲同步焊接的方式在各種設備及刀具上焊接形成碳化鎢顆粒耐磨層，該方法不同于傳統(tǒng)的通過碳化鎢焊條焊接或者原位燒結的方式在設備工作面得到碳化鎢耐磨層的做法，為在設備上形成耐磨層提供了新途徑。
[0028]2.本發(fā)明碳化鎢顆粒耐磨層的加工方法，施工不需要激光設備的昂貴投資，只需普通焊機結合定量送料設備即可，施工范圍廣、限制小，施工成本大大降低，且單層成型厚度較激光融敷方法大大增加。
[0029]3.通過本發(fā)明方法得到的碳化鎢顆粒耐磨層較傳統(tǒng)的碳化鎢耐磨層，其耐磨性能更好，使用壽命更長，對設備能夠形成更好的保護。
[0030]4.本發(fā)明方法步驟簡單，易于操作，效率高，能夠在短時間內得到碳化鎢顆粒耐磨層，且該方法應用范圍廣，操作簡便，能夠在多種不同的設備及工件上形成該碳化鎢顆粒耐磨層，局限性小。
【附圖說明】
[0031]圖1為實施例3中盾構刀具焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0032]圖2為圖1中的沿A-A線的剖視圖；
[0033]圖3為實施例4中TBM刀具全斷面焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0034]圖4為實施例4中TBM刀具刀圈焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0035]圖5為實施例4中TBM刀具刀體焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0036]圖6為實施例5中礦用刀具焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0037]圖7為實施例5中礦用刀具焊接碳化鎢顆粒耐磨層的結構示意圖；
[0038]其中:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10均為碳化鎢顆粒耐磨層。
【具體實施方式】
[0039]下面通過實施例并結合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0040]實施例1:
[0041]本發(fā)明提供的一種耐磨層的加工方法，以碳化鎢顆粒為原料，包括步驟，
[0042](I)取純度為97%、粒徑5mm碳化鎢顆粒，將碳化鎢顆粒裝入到定量輸送裝置中，以備后用；
[0043](2)將Φ0.5mm的中低碳鋼焊絲裝入焊接設備，使用焊槍準備焊接；
[0044](3)使用焊槍在焊接電壓45V下將焊絲以80cm/min的速度焊接到待加工工件的工作面上，當焊絲在工件表面堆焊形成焊接熔池的同時，由定量輸送裝置上的噴嘴以10mm3/min噴出碳化鎢顆粒進入到焊接熔池；當焊絲前移時，后面的熔池降溫凝固，把碳化鎢顆粒包裹在焊接熔敷金屬中，隨著熔池的移動，定量輸送裝置上的噴嘴也以與焊槍同樣的速度同步移動的速度同步移動，由此逐步形成包含碳化鎢顆粒的耐磨層。
[0045]通過此方法得到的化鎢粗顆粒的耐磨層，較以往方法得到的耐磨層硬度高、耐磨性好，使用壽命長。
[0046]普通高鉻耐磨層硬度約HRC60，碳化鎢顆粒硬度可達HRC70(HRA86.5)以上，因此碳化鎢顆粒和普通高鉻耐磨層相比具有極高的耐磨性，但純碳化鎢韌性差，受沖擊容易碎裂。本發(fā)明正是碳化鎢顆粒的高耐磨性出發(fā)，用韌性很好的金屬包裹耐磨性極好的碳化鎢顆粒形成耐磨性極好且耐沖擊的碳化鎢顆粒耐磨層。
[0047]在碳化鎢顆粒耐磨層受到摩擦時，碳化鎢顆粒耐磨層中的碳化鎢顆粒與摩擦物接觸，融敷金屬會隨著碳化鎢顆粒的磨損而磨損，由于碳化鎢顆粒硬度高，耐磨性好，因此耐磨層整體的耐磨性大大提高。
[0048]根據(jù)耐磨性能對比試驗，碳化鎢顆粒耐磨層是高鉻耐磨層耐磨性能的3?5倍；根據(jù)在四川某工地的試用試驗，碳化鎢顆粒耐磨層截齒壽命達到普通耐磨層截齒的2倍以上。
[0049]利用該方法得到的碳化鎢顆粒耐磨層結構，包括金屬基體和碳化鎢顆粒，通過焊接熔融在工件表面形成焊接熔池得到所述的金屬基體，通過同步焊接的方