CN101134232A - 离心复合耐磨锤具的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

离心复合耐磨锤具的工艺方法，其锤具是由两种材料离心浇铸复合成，由中频炉熔制出中低碳合金钢水，在电渣炉中熔制出高铬铸铁水，温度控制在1500～1600℃；将离心浇注的复合铸件于600～1050℃热处理4～5小时，在280℃以下回火处理2～3小时。本发明制造件工作部是高纯度优质金属，组织细密，是普通高锰锤头的5～8倍，无氧化隔层，省去了浇冒的重量，使铁水利用率提高20～30％；锤柄强韧耐用，是两种合金材料的最优结合；工艺稳定，适宜工业化批量生产。

Description

离心复合耐磨锤具的制作工艺
技术领域
本发明涉及一种离心复合法制作耐磨锤具的工艺方法，特别是高铬铸铁与中低碳合金两种或三种金属材料在离心机上复合成抗磨锤具的方法。
背景技术
破碎机是冶金、矿山、建材、电力、公路等行业破碎物料的通用设备，其易损、量大的关键部件是锤头，特别是振打锤头(大头锤)。因其与物料直接撞击，即要有锤头的高硬度，以适应耐磨，又要有锤柄的高韧性，承受多次冲击。单一金属是不适合的。为此，第三代抗磨件广泛采取双金属复合。目前，复合方法大致有四种：虽有应用，但都存在致命弱点。一是双金属液复合：该方法需要人为控制凝固顺序，缺乏有效的控制方法，不能把握百分之百的冶金结合，工艺难度高而铁水利用率低，采用隔板式容易接不牢。采用双金属同注容易混流。为此，双液复合不太理想。二是两次浇注法：首先是制备锤柄，然后浇注抗磨金属，此法因预热工艺复杂，包裹厚度因件而异，设计繁琐，工件易裂，锤头容易脱落，浪费铁水，工况不安全。三是机械结合法：此法是把锤头和锤柄分别制备，用机械手段结合。此法因其复杂而不安全，已被厂家废弃。四是电渣熔铸：此法虽然有安全的结合强度，使用性能优于上述三种方法，但其生产效率低，不便商业化生产。目前各行业都需要高效、简便、性价比优越的复合耐磨锤具，以满足上百万吨的市场需求。
发明内容
本发明的目的是克服上述各复合方法之缺陷，提供一种集电渣熔炼、中频冶炼、离心复合多项技术，将双金属(多金属)离心复合制成耐磨锤具的工艺方法。该复合锤头金属纯度高，在整体成型中，无混流，无疏松、缩孔等缺陷。
本发明技术解决方案是：综合电渣熔炼、中频冶炼和离心机造型为一体的制作方法，将高铬铸铁与中低碳合金复合制成耐磨锤具。本发明离心复合耐磨锤具的工艺方法，其锤具是由两种材料离心浇铸复合而成，锤柄材质为中低碳合金钢，锤头材质为高铬铸铁，其特征是通过离心机浇铸复合包括下列步骤：
(1)由中频炉熔制出中低碳合金钢水，在电渣炉中熔制出高铬铸铁水，温度控制在1500～1600℃；
(2)在离心机浇口处分别浇注，浇注高铬铸铁的离心机转速为120～800转/分，浇注量为10～30kg/分，浇注中低碳合金钢的离心转速为120～600转/分，浇注量为20～40kg/分，离心机外场力公称压力为30～100；
(3)将离心浇注的复合铸件于600～1050℃热处理4～5小时，在280℃以下回火处理2～3小时。
本发明锤柄材质为35SiMn或40CrMo，锤头材质为Cr15～Cr20系列高铬铸铁，锤头与锤柄的体积比为2∶3。复合铸件的热处理工艺为：以80℃/小时的升温速度升温至600±5℃，保温2～2.5小时；继续升温至1050±5℃保温2～2.5小时；再降至室温淬火处理，最后升温至280±5℃，保持2～3小时回火处理。离心机根据工件的尺寸差别而采用120～800转/分，外场力保持在30～100公称压力，造型模具可采用砂型铁型。
本发明是利用电渣熔炼法去除金属材料中的有害元素(氧、硫)及非金属夹杂物使金属提高纯度，增强耐磨性。而用中频冶炼完成锤柄部分的中碳合金钢，即保证了钢水质量，又降低电耗。离心机由其转速及工作半径决定离心力的大小。使铸件基本保证按顺序凝固，强化了补缩力，因比重不同，钢水中的夹杂物浮于铸液表面，从而使铸件质密和纯净。从根本上解决了沙型或其它重力浇注所产铸件的先天不足(疏松、缩、气孔、夹渣等)。
表1：试样(锤头)化学分析结果
  试样号   C   Si   Mn   S   P   Cr   Ni   Mo
  1   2.80   0.56   0.55   0.032   0.020   19.70   0.60   0.68
  2   2.82   0.45   0.53   0.015   0.016   19.73   0.60   0.65
表2：非金属夹杂物分析结果
试样号   非金属夹杂物直径(μm)   非金属杂物含量(%)   CB1056-89评级
  1   8-12   0.009-0.014   1-2级
  2   ≥20   0.0034-0.0040   2-3级
表3：机械性能测试结果
试样号   σ0.2(N/mm3)   σb(N/mm3)   ψ(%)   σ(%) AK HRC
  1   655   820   16   56   8.2   67.5
  2   750   840   20   65   11.3   62.3
从上述检测结果表明：
1、贵重金属用于工作部，电渣熔炼又使其得以净化，其综合抗磨性能得到加强，质量好于同一材质的普通铸件或锻件，使用性能是高锰钢的5～8倍。
2、在离心机上，两种材质的钢水，虽然分别浇注，但是当第一种浇注完毕后，第二次钢水直接续注，两者之间，由于离心辅面效应的作用，不会混流，因无间断，两层之间也无氧化层面。从而保证接合面是百分之百的冶金结合。
3、由于离心力的作用，使铸腔得到外场力强制充填、补缩、排渣，使铸件纯净、质密，提高了工件使用寿命。
用本发明制造的锤具主要特点：
1、锤头部是由电渣熔铸而成的，性能优异，是普通高锰锤头的5-8倍。锤柄是中碳合金钢，强韧耐用，是两种合金材料的优势结合；
2、锤头，锤柄两种金属材质是在液态下，借助离心力的辅面效应冶金结合，没有氧化隔层，安全可靠；
3、离心机所产生的外场力作用，使铸件材质净化和质密，是普通铸造法不可比拟的；
4、因为省去了浇冒口的重量，使铁水利用率提高20-30%，降低了成本；
5、只要电渣炉、中频、离心机匹配，就可以批量生产，工艺简化，成品率高，节约造型材料和人工，降低铸造成本。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步描述。
(1)用电渣熔炼工艺在有衬坩锅中熔炼锤头所用高合金材料，材质为Cr15Mo2Cul，熔炼温度控制在1500～1600℃；
(2)用中频冶炼炉冶炼锤柄材料，经化验符合35SiMnMo钢水，冶炼温度为1500～1550℃保温备用；
(3)在立式离心机台面上，固定锤头造型胎具(砂型、铁型)，离心机从120转/分起，在离心机浇口处均匀注入高铬合金，浇注量为10～30kg/分，然后加速至400～800转分；再注入中碳钢水，控制转数由120转/分至400～600转/分，浇注量控制为20～40kg分，直到注满型腔为止，待注毕后，继续旋转5～15分钟，开具脱模，一次成型。
(4)将铸件清整后，按高铬铸铁热处理工艺进行调质处理，将锤具入窑，以80℃/小时的升温速度升温至600℃，保温2小时，继续升温至1050℃，保温2小时，再降至室温淬火，最后升温至280℃，保持2小时回火处理。

Claims (3)

1.离心复合耐磨锤具的工艺方法，其锤具是由两种材料离心浇铸复合而成，锤柄材质为中低碳合金钢，锤头材质为高铬铸铁，其特征是通过离心机浇铸复合包括下列步骤：
(1)由中频炉熔制出中低碳合金钢水，在电渣炉中熔制出高铬铸铁水，温度控制在1500～1600℃；
(2)在离心机浇口处分别浇注，浇注高铬铸铁的离心机转速为120～800转/分，浇注量为10～30kg/分，浇注中低碳合金钢的离心转速为120～600转/分，浇注量为20～40kg/分，离心机外场力公称压力为30～100；
(3)将离心浇注的复合铸件于600～1050℃热处理4～5小时，在280℃以下回火处理2～3小时。
2.按照权利要求1所述的离心复合耐磨锤具的工艺方法，其特征是锤柄材质为35SiMn或40CrMo，锤头材质为Cr15～Cr20系列高铬铸铁，锤头与锤柄的体积比为2∶3。
3.按照权利要求1或2所述的离心复合耐磨锤具的工艺方法，其特征是将复合铸件以80℃/小时的升温速度升温至600±5℃，保温2～2.5小时；继续升温至1050±5℃保温2～2.5小时；再降至室温淬火处理，最后升温至280±5℃，保持2～3小时回火处理。
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