高精度铸钢陶瓷环复合衬套的制造技术研究 淄博赢驰陶瓷

在现代工业装备中，面对日益严苛的工况环境，传统单一金属材料已难以满足耐磨、耐腐蚀与结构强度的综合性能需求。铸钢陶瓷环复合衬套作为一种新型高性能复合结构件，凭借其优异的综合性能，正广泛应用于矿山机械、冶金设备、水泥工业及大型泵阀系统中。本文以直径30mm的铸钢陶瓷环复合衬套为例，重点探讨其高精度制造工艺，特别是陶瓷内衬在C11公差等级（公差带小于0.3mm）下的实现路径与关键技术控制要点。

该复合衬套采用“外钢内陶”结构设计，外层为高强度铸钢壳体，提供良好的机械承载能力和连接接口；内层为高纯度氧化铝（Al₂O₃≥95%）陶瓷环，具备极高的硬度（HRA≥88）、低摩擦系数和优异的耐酸碱腐蚀性能。两者通过过盈配合或机械锁紧方式结合，形成牢固的整体结构，在高温、高磨蚀环境下可显著延长设备使用寿命。

实现复合衬套高精度的核心在于陶瓷环的尺寸控制。对于内径为φ30mm的陶瓷环，C11级精度要求其公差范围控制在+0.110mm至-0.190mm之间（总公差≤0.3mm），这对陶瓷材料的成型、烧结及后加工提出了极高要求。由于陶瓷在烧结过程中存在15%-20%的线性收缩，且收缩率受原料粒度、成型压力、烧结温度曲线等多种因素影响，必须实现全过程控制。

赢驰陶瓷采用等静压成型工艺制备陶瓷坯体，确保坯体密度均匀，减少烧结变形。随后，坯体进入精密烧结阶段。公司通过优化烧结工艺，在高温隧道窑中实施分段控温：从室温至600℃进行排胶处理，600℃至1200℃为氧化阶段，1200℃至1650℃为主烧结区，保温时间严格控制在2小时以内，冷却过程采用程序化缓冷，防止热应力开裂。

为提升尺寸一致性，公司引入高精度模具补偿算法，根据历史收缩数据动态调整模具尺寸，并在烧结后采用数控内圆磨床进行精密加工，确保内径尺寸稳定达到C11标准。每批次产品均经过三坐标测量仪检测，实测数据显示，陶瓷环内径公差控制在φ30±0.14mm以内，圆度误差≤0.015mm，完全满足装配与使用要求。

此外，铸钢壳体采用精密铸造工艺制造，内孔经车削与研磨处理，确保与陶瓷环的过盈配合量在设计范围内。装配过程中采用热套工艺，将铸钢件加热后迅速套入陶瓷环，冷却后形成紧密结合，有效传递载荷并防止相对滑动。

实际应用表明，该复合衬套在连续运行6000小时后，陶瓷内表面仍保持光滑，无明显磨损痕迹，显著优于传统铜基或合金钢衬套。

综上所述，通过材料优选、工艺优化与精密加工的协同控制，φ30mm铸钢陶瓷环复合衬套已实现C11级高精度稳定生产，为工业关键部件的长寿命、高可靠性运行提供了有力支撑，具有广阔的市场应用前景。