WC/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析_第1页
WC/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析_第2页
WC/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析_第3页
WC/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析_第4页
WC/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析_第5页
已阅读5页,还剩5页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、wc铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析铸造技术foundrytechnoiogyvoi.26no.11nov.2005wo/铁基表面复合材料渣浆泵过流件的失效分析蒋业华,李祖来,周荥,卢德宏,周荥锋(昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093)摘要:采用负压铸渗or_艺制备了wc/铁基表面复合材料的渣浆泵过流件内盖,分析研究了其在实际工况使用时的磨损失效机理.结果表明:所制备的渣浆泵过流件内盖,基本上能达到整体复合,复合面比较平整,表面质量较好,复合层厚度能保证在3mm以上,在实际工矿下使用7o天后失效.基体对增强颗粒的支撑效应和颗粒对基体的阴影效应非常明显,内盖大平面复合部分区域的缺

2、陷和内盖圆柱立面复合效果较差是内盖发生失效的主要原因.关键词:铁基复合材料;渣浆泵过流件;中蚀磨损;负压铸渗;失效分析中图分类号:tb331;tg148文献标识码:a文章编号:10008365(2005l1i-1o2o一04refractorinessanalysisofthewetpartsofslurrypumpforwcparticlesreinforcedironmatrixsurface-layercompositesjiangymhua,lizu-lai,zhourong,iude-hong,zhourongfeng(departmentofmechanicalengineerin

3、g,kunminguniversityofscienceandtechnology,kunming,650093,china)abstract:withcastingpenetratinginnegativepressuretechnologies,thewetpartsofslurrypumpinwcparticlesreinforcedsteelmatrixsurfacelayercompositesweresuccessfullygained.themechanismofwearrefractorinessinpracticalworkingconditionsisanalysedand

4、studied.itgainedthattheinteriorlidofslurrypumpisbasicallymultiplicateinwholeandthecompositesurfacearesmoothingandhavethebettersurfacequalitywiththicknessofabout3mm.theinteriorlidisinvalidin70daysinpracticalworkingconditions.itisobviousthebracingeffectofbaseforreinforcedparticlesandshieldingeffectofr

5、einforcedparticlesforbase.thedeficiencyinthesomelocalitiesofthebigplaneoftheinteriorlidandthedifferenceincompositeeffectincolumnedsurfacearethemainreasonsleadingtointeriorlidinvalid.keywords:ironmatrixcomposites;wetpartsofslurrypump;erosionabrasion;castingpenetratinginnegativepressure;ivalidationana

6、lysis在金属基体中加入陶瓷颗粒增强相获得的金属基复合材料可以大大提高材料的综合性能,因而在近年来得到了广泛的研究_1.铁基复合材料通常就是把较硬的,较脆的,高模量的陶瓷颗粒,均匀分布在硬度较低的但具有一定韧性的钢或铁基上,从而得到既保持钢铁热稳定性好,延展性好的特点,又具有陶瓷材料高硬度,高耐火度和良好抗蠕变性能的一种复合材料,此种材料一般是作为耐磨,耐热,耐蚀材料而开发的引.本文在对渣浆泵,原矿输送管,水轮机叶轮等零件的服役条件分析的基础上,针对磨损只在材料表面发生,整体复合材料成本高,回用困难等特点,结合云南锡业集团公司矿浆浆料工况,选择陶瓷颗粒与基体,采收稿日期:20050706:修

7、订日期:20050808基金项目:云南省应用基金项目(2002e0007q)作者简介:蒋业华(1968一),安徽巢湖市人,教授.主要从事耐磨材料研究开发.email: 用负压铸渗液态成型的方法,制备wc/铁基表面复合材料,制备出渣浆泵过流件_3,对其做了工业实验和失效分析,并对其冲蚀磨损性能进行了研究_4.1渣浆泵过流件的制备及试验方法1.1渣浆泵过流件的制备根据前期研究_5,基于浇注方法简单可靠,设备投资少,能实现异型曲面复合的要求,选用负压铸渗法.即将加入粘结剂的复合层颗粒铺覆在铸型(砂芯)表面,在负压状态下,将金属液注入型腔,铁液渗透进入颗粒微孑l之

8、间,颗粒在高温铁液熔合下发生一定程度的熔化,溶解,扩散,并与铁液呈冶金结合形成复合材料.负压一方面加大了铁液的渗透动力,增加了铸渗深度,另一方面保证了复合层中粘结剂产生气体的排出,有利于复合层品质的提高.基体材质采用ht300,成分叫()为:3.2c,1.6si,0.4mn,<0.06p,<0.06s.中频炉熔炼,经孕育后再浇注,浇注温度14601520.增强颗粒选用4060目碳化钨颗粒,再加入同目数的高碳铬铁粉,体积分数为铸造技术1l/2:;03蒋业华等:w/铁基表面复台材料渣浆泵过流件的失效分析27,加入4的水玻璃作为牯结刺根据内盖的实际形状驶应用要求.采用砂型负压铸渗液态成型

9、的方法制备陶瓷碳化钨颗粒增强灰铸铁基表面复合材料1.2试验过程将试生产出的内盖经机加工后.安装于云锡公司大屯选厂氧硫车间54泵上使用,此泵用于排出,500mlyi旋流器沉砂用+矿物粒度为0.074o.200tettii.安装后设备运行正常.来其它事故修理而停机磨损面形貌用el本电子的jsm5600iv扫描电镜分析.2试验结果与分析2.1试验结果生产出的内盖见翻1,灰俦铁与碳化鹤颗粒基本上能达到整体复合.复台面比较平整.表面质量较好.复台层厚度能保证在3iilli1上.但是在大平面上有两块黑色区域,_见i中的a,b区域.在这两个区域复台的不致密经实际工况测试.此内盖共计使用0天图1试生产出的内盖

10、片fig1rhephoioofheinleri)rlidproduced2.2过流件失效宏观分析图2为磨损失效后的内盖照片.可以看出其液流压力较高区(即相对工作状志时的芈部分)磨损严重,穿孔.磨损部位主要集中在内盖网托立面上在泵正常工作时,浆料依靠高速转动的叶轮旱螺旋路线进入内盖的圆柱克而(见2中的箭头方向).进而完成浆料的输送.在整个液流流墨打过中.内盏的大平面与叶轮的距离很小,浆料对盖大平面进行冲蚀磨损.而冲击压力和冲击速度是影响冲蚀磨损效果的重要因素.尤其是压力影口自非常剧烈.刊图2进行分析发现.首先.膳损后的内盖大平面外边缘位置较低.这是因为在外边缘处.浆料的冲蚀速睦fi对内侧要高的多

11、,虽然压力相对较小.但是冲蚀速率大.产牛了外边缘磨损加剧现象;其次.内盏的失效是先从压力高的区域(图2中的b区域1开始的,由于在复台的过程中.内盖圆柱立面的铣液处于上升的过程+铁渣降温很快,导致这一部分的复台效果不如内盖太平面.再加上此区域为液流压力较高区.加陕了磨损的速率.高速的浆科钻人复合层与基体的非致密部分,导致磨损先从基体开始.基体的强度相对于矿石低很多.因而耐磨性很差,基体受到严重磨损.进而磨穿.复台层发生脱落而由于内盖立拄面复合层的脱落使得太平面的内边缘与基村的结合力变小.随着磨损的进行.继而在大平面中某一区域(圈2中a区域)首先发生片状脱落现象.经过分析.图2中a区域正对应着图1

12、中的a,或b某一区域.囝2曙损失艘后的内盏照片fig2fhephom0ftheinterior-lidafterabrasmnreraclorines从图2还可以看出.复台层厚度在3mn1以七,表面光亮;在经过70天的冲蚀磨损后,除因基体被磨穿而脱落的复合层外,其余复台层基本没有磨损.复合层颗粒铺粉分型线依然清晰可见.说明所生产的复合材料的耐冲蚀磨损性能足优良的据此推测.若生产的内盖复台层完全致密.没有如图1所见的缺陷.其耐冲蚀磨损性能一定优于只前所使用的高铬诗铁.仍然具有取代现使用材质的优势因此.今后研究的重点在于对内盖的产复台工艺方面进一步改进和完善.从而生产出性能优良的产品.促进所研制复

13、合材料的规模化和产业化2.3过流件失效微观分析圈3是所制备渣浆泵过流件复合层光学显激组织照片+复合层巾的基体组织为高铬铸铁.基体由面块状的奥氏体和自条状碳化物组成.测试基体组织中各相的艇微硬度,结果见表1肇体q奥氏体足铬含量超过15形成的.这种奥氏体硬度高,抗膳蚀性好.住冲蚀磨损条件下对提高复台材料而寸磨陛是有利的.根据r.d.richardson的理论.当材料硬度与磨料硬度之比hh0.8时材料的睹损率急剧下降.即材料的耐磨性会得到提高与矿石相比.由于复合材料复合层中商硬度的碳化物大小和分布可能不均匀,导致基傩组织的硬度较低.因此只有尺寸较大的wc颗g,22vc】l26n.1ln(v2005粒

14、才能对材料晌耐磨性起较大作用囤3复台层光学显微组织踊l1s2.jfig3themicroslruttllreofcomp:>silelyer表i铁基复合材料的显微硬度iab.1t1enlicrohr(hlessllrtheirenhtriiosltc图为磨损失效后的内盖冲蚀磨损彤貌sem照片.从图4看出.在基体上有微切削痕迹,但没有明显的犁淘出现.而在wc颗粒的表面尤其是迎向磨粒的方向被密的很亮,并遍布着大量的显微凹坑分析冲蚀磨损过程:在磨损初期.wc颗粒与基恽处在同一个平面上.晕受冲击和接触磨料的几率相同.由于基庠硬度较磨料的低,所以在冲击条件下,磨料率先在基体上进行刀削.使其产生显微

15、四削,犁淘等.而wc颗粒硬度高.能够有效地减轻和阻止磨粒的徽切削作用,但是叉会加剧疲劳磨损的进行.使得在颗粒表面产生显徽凹坑因此酸损较小.随着磨损过程的进行,由于基体率先麝损而相对于wc颥粒下凹.表面只剩下裸露出来的浮雌状硬质相w(2颗粒.此时复台材料再被磨损时载茼便怍用在w颗粒.下凹的基体与松散磨料相接触的机会将会大大减小,磨料难以切人基体.对基体产田削,犁淘作用的几率和程度大大降低,因此住磨损坫束后的磨损形貌上没有发现明显的犁沟,体没有出现龟裂现象和微裂纹.形貌比较完整,同时也匪明了摹体得到了良好的保护ia1cb1图4摩损失效后的内盖冲蚀磨损形貌fig4theer>sicmw.rns

16、urfaceinteriejrlidafterabrasionrefractorjnesswc颗粒对基休的保护作用是较好的基体对wc支撑能力为前提的.,一方叫.如果wc颗粒与基悼的结合强度不够.刚会导致wl!牡在磨粒的反复撞击下被连根拔起.导致w【颗粒的优势丧失:另一方面.wc啊粒为脆材料.在磨损过程中易产冲击裂纹.若基怵强韧忡过低,山于荩抗裂纹扩展能力不足.在蹭粒出功的作j_l=j下会产生黻裂纹,从而使得对w【颗粒的支撑能力下降随着磨拟的进行.裂纹将扩展直至wc颗粒整个剥落f1=i起不到抵抗磨粒磨损的作用.进而导致材料fr:j失效本试骑采;=】的蕊铸铁基体具有良好的握韧性,且与wc增强悱发生

17、相互作用和界面反应.在率课题涉驶到的工下.未发现wc颗粒整体剥落现象.说l1月擎倬对w【.颗粒具有较好的支撑能力3结论(1)采用负压铸渗工艺制备了wc/铁基表面复台材料的渣浆泵过流件内盖.基本上能达到整体复合.复合面比较平整.表面质量较好,复合层厚度能保证在:mm上.但是在大平面上有两块黑色区域.在这两个区域复台的不致密(2)经实际工况测试.此内盖共计使用7c)天.内盖圆柱立面复合效果不如内盖天平豳.高速的浆料钻人复合层与基体的非致密部分.导致磨损先从灰铁基体开始,基体受到严蕈瞻损,进耐磨穿.复合层脱落.最后内盖失效()蟮体对颗粒的.芏撑效应和颗粒对基体的阴影教应非常明显.wc颗粒较好地抵抗了

18、磨粒的冲击和切削作用,基体材料遭受冲击和切削几率减小,程度减轻.没有出现电裂现象.因此基体材料得到良好保护复台材料的耐冲蚀瞻损性能优于目前所使用的高铬铸铁.具有取代现使用材质的优势铸造技术11/20o5蒋业华等:wc/铁基表面复合材料遵坌堑:参考文献1孙国雄,廖恒成,潘冶等.颗粒增强金属基复合材料的制备技术和界面反应与控制j.特种铸造及有色合金,1998(4):12-17.2蒋业华,周荣,卢德宏,等.渣浆泵用wc/铁基表面复合材料的研究j.铸造,2002(3):170172.4蒋业华,周荣,邢建东.wc/铁基表面复合材料抗冲蚀磨损性能研究j.摩擦学,2002,(4)增刊:294297.5蒋业华

19、,周荣,邢建东,等.不同颗粒粒度表面复合材料的耐冲蚀磨损性能j.铸造,2003(9):664667.6蒋业华,周荣,张玉勤,等.颗粒体积分数对wc/铁基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响j.铸造,2002(7):428430.7richardsonrcd.thewearofmetalsbyhardabrasivesj.wear,1967(10):291.河北省冀朔市华北铸钉铸造工具总厂:本单位为一般纳税人,增值发票税率179/6一握华北手永远是朋友冀州市华北铸钉铸造工具总厂是生产铸钉(泥芯撑),羊毛掸笔,硬扫笔,圆水笔的专业厂家.建厂3o多年来,技术设备先进,产品销往全国各地,深受用户欢迎.本厂始终承诺:诚信至上,守信誉,质高价低,实行三包.交货及时,代办发运,可供图订做.欢迎国内外来人来电选购.常用铸造工具规格(材质为不锈钢或弹簧钢)/mm一名称型号规格名称型号规格名称型号规格名称型号规格刮刀2#16045秋叶1#18030三角光子2#5030东北压勺1#270x50.尖刮刀3

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论