CN101940968B - 一种组合式破碎机球形锤头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式破碎机球形锤头及其制造方法，该锤头包括球形锤端（1）和锤柄（2），由球形锤端（1）和锤柄（2）经连接杆（3）组合构成整体锤头，球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，锤柄采用钢号为45的圆钢经过金加工切削方法制成。本发明的破碎机球形锤头，既耐磨韧性又好，球形锤端快速更换，锤柄长期使用，不但提高生产效率，而且节约金属材料，特别适合制作可逆式中小型锤式破碎机锤头。

Description

一种组合式破碎机球形锤头及其制造方法

技术领域

本发明涉及破碎机锤头，具体涉及一种组合式破碎机球形锤头及其制造方法。

背景技术

锤式破碎机主要是靠冲击作用来破碎物料的。因此锤头是破碎机的主要受力件，也是最容易磨损的零件。每年全国因锤头破损要消耗数万吨的金属材料。如何提高锤头的使用寿命，减少耐磨材料的消耗，一直是科技工作者努力的目标。

在众多的锤式破碎机中，占绝对数量最多的中、小型锤式破碎机锤头的材质选择比较困难。该类锤头承受中等程度的冲击力，破碎硬度在中等及中等以下的脆性物料，选用高锰钢材质，冲击硬化得不到充分发挥，磨损快、寿命短；选用高铬铸铁材质，存在韧性差、易断裂、不安全；采用两种不同的材质复合铸造，不但铸造工艺过程复杂，而且生产效率低、劳动环境也非常恶劣。

通过上述分析可知，单一材质的锤头和复合铸造的锤头都存在一定的局限性，选用机械组合式锤头在能够保证可靠性的基础上，是有其独特的优势。

再说，破碎机在工作过程中，当锤头的两个工作面均磨损后，必须停机卸下所有不能再用的锤头。而拆卸数量众多锤头的工作，不仅劳动强度大，而且大大降低生产效率。并且浪费了未磨损的锤柄金属材料，同时更换下来磨损的锤头，如果是两种材料的镶嵌铸件，由于化学成分的质量分数相差较大，又给回收重熔带来不便。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种组合式破碎机球形锤头及其制造方法，由球形锤端和锤柄组合成整体锤头，该锤头的球形锤端能够快速更换，锤柄能够长期使用，不但提高生产效率，而且节约金属材料，特别适合制作可逆式中小型锤式破碎机锤头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该锤头包括球形锤端和锤柄，由球形锤端和锤柄经连接杆组合构成整体锤头，球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，锤柄采用钢号为45的圆钢经过金加工切削方法制成。

其中，球形锤端的上方设圆锥孔，球形锤端的下方垂直向设贯通球形锤端的台阶圆柱孔；锤柄的上方设安装孔，锤柄的下方设配合球形锤端的圆锥孔的圆锥体，锤柄上位于安装孔的下方水平向设贯通锤柄的小圆柱通孔，锤柄的垂直向中心位于安装孔的下方设长圆柱孔；连接杆上水平向设贯通孔，连接杆的底部设台阶；锤柄下端的圆锥体与球形锤端上方的圆锥孔相互配合连接锤柄和球形锤端，连接杆插入球形锤端的台阶圆柱孔和锤柄的长圆柱孔中，连接杆的台阶配合球形锤端的台阶圆柱孔，螺栓插入锤柄的小圆柱通孔和连接杆的贯通孔经螺母和弹簧垫圈固定球形锤端与锤柄。

其中，该锤头的球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，合金高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 3.02％～3.26％、Si 0.51％～0.69％、S 0.03％～0.04％、P 0.04％～0.06％、Mn 0.91％～1.32％、Cu 0.45％～0.61％、Cr 19.25％～21.36％、MO 0.42％～0.53％、V 0.14％～0.19％、W 0.51％～0.65％、RE 0.081％～0.12％、B 0.072％～0.093％、Fe 71.077％～74.567％。

其中，该锤头的锤柄采用钢号为45直径为80～90mm的成品圆钢材料。

本发明的锤头的制造方法是：该制造方法包括锤柄制作过程和球形锤端合金高铬铸铁的生产过程、消失模铸造过程、热处理过程以及球形锤端与锤柄的组装过程；

其中，锤柄的制作过程为：将直径为80～90mm的成品圆钢经过锯切下料成所需的长度，然后用摇臂钻钻切安装孔和安装螺栓的小圆柱通孔，接着用普通车床切削加工锤柄下端的圆锥体，圆锥体切削完工后，不需改变工件的安装位置，在车床尾架上装入钻头直接加工安装连接杆的长圆柱孔；

其中，合金高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1475℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1485℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.25％～0.35％的稀土、0.20％～0.30％的钒铁、0.20％～0.30％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；当在出铁过程中，将占铁液质量为1.00％～1.20％的碳化钨颗粒自始至终均匀地随流加入，出铁结束后，人工搅拌，静置2～3分钟将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头的球形锤端铸件；

其中，球形锤端消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型球形锤端聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料模的模具；然后，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模精度高、表面光洁，并还需将浇注系统、冒口粘贴在泡沫塑料模上；再将整个泡沫塑料模涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干后的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成球形锤端铸件，合金高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1440℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；

其中，球形锤端热处理过程为：浇注后，待球形锤端铸件冷却到960℃～970℃时，将球形锤端铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至200℃保温2h出炉空冷；

其中，球形锤端和锤柄的组装过程为：首先将由消失模铸造出来的球形锤端铸件清理干净，注意去除浇、冒口时，不能让其断口高出所在的面，特别要注意对球形锤端圆锥孔和台阶圆柱孔的清理，用砂轮机对其打磨平整；接着将球形锤端的圆锥孔套入锤柄下端的圆锥体中，并用榔头缓慢敲打，直至配合面完全贴合；然后将连接杆插入球形锤端的台阶圆柱孔和锤柄下端的长圆柱孔中，在锤柄安装孔下端的小圆柱通孔中插入螺栓，该螺栓要对准和穿过连接杆的贯通孔，在螺栓上安装螺母和弹簧垫圈拧紧；当球形锤端磨损需要换向或者更换时，只需拆下螺栓，转动或敲出磨损的球形锤端，当球形锤端完全磨损后，再换上新的球形锤端。

本发明具有以下优点：（1）锤头的工作部位设计成球形，既可减少冲击磨损，又可减少冲刷磨损，当物料冲击光滑的球面时，容易滑落而不容易形成冲击坑，同时光滑的球面可以减少物料在材料表面的切向力和法向力，从而减少物料插入材料表面的面积；（2）锤头的球形锤端采用合金高铬铸铁，使锤头具有足够的耐磨性，而锤头的锤柄采用钢号为45的圆钢，使其具有足够的强韧性，克服了单一材料制作锤头的缺点；（3）锤头的球形锤端采用消失模铸造制作，消失模铸造是一种近无余量的铸造工艺，不需金加工，能够铸出球形锤端的圆锥孔和台阶圆柱孔；（4）采用组合式的锤头结构，锤头的球形锤端与锤柄设计成圆锥体和圆锥孔相配合，贴合面无间隙，近似于镶嵌件，加上连接杆位于组合式锤头的中心部位，既避免了冲击磨损，又能可靠的连接；（5）当锤头的球形锤端磨损到一定程度后，将球形锤端转动45°或90°位置后继续使用，需要更换球形锤端时，拆下锤柄上的螺栓即可快速更换，既减轻劳动强度，又省工省时；（6）锤头的球形锤端材料重量占整个锤头重量45％左右，加上球形锤端又能转动45°或90°角度使用，球形锤端的材料利用率达到70％以上，而占55％左右的锤柄不需更换，可以长期使用，节约大量的锤柄材料，并且给回收重熔又带来方便。

附图说明

图1为本发明组合式破碎机球形锤头示意图

图中：1球形锤端，2锤柄，3连接杆，4圆锥孔，5台阶圆柱孔，6圆锥体，7长圆柱孔，8小圆柱通孔，9安装孔，10贯通孔，11台阶，12螺栓，13螺母，14弹簧垫圈。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实施例是对技术方案的限制。

实施例1：生产球直径为160mm的组合式破碎机球形锤头,该锤头的球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，合金高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 3.02％、Si 0.51％、S 0.03％、P 0.04％、Mn 0.91％、Cu 0.45％、Cr 19.25％、MO 0.42％、V 0.14％、W 0.51％、RE 0.081％、B 0.072％、Fe 74.567％；其中，该锤头的锤柄采用钢号为45直径为80mm的成品圆钢材料。

本发明的锤头的制造方法是：该制造方法包括锤柄制作过程和球形锤端合金高铬铸铁的生产过程、消失模铸造过程、热处理过程以及球形锤端与锤柄的组装过程；

其中，锤柄的制作过程为：将直径为80mm的成品圆钢经过锯切下料成所需的长度，然后用摇臂钻钻切安装孔和安装螺栓的小圆柱通孔，接着用普通车床切削加工锤柄下端的圆锥体，圆锥体切削完工后，不需改变工件的安装位置，在车床尾架上装入钻头直接加工安装连接杆的长圆柱孔；

其中，球形锤端合金高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1475℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1485℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.25％的稀土、0.20％的钒铁、0.20％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；当在出铁过程中，将占铁液质量为1.00％的碳化钨颗粒自始至终均匀地随流加入，出铁结束后，人工搅拌，静置2～3分钟将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头的球形锤端铸件；

其中，球形锤端消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头球形锤端聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料模的模具；然后，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模精度高、表面光洁，并还需将浇注系统、冒口粘贴在泡沫塑料模上；再将整个泡沫塑料模涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干后的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成球形锤端铸件，合金高铬铸铁铁液浇注温度为1440℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；

其中，球形锤端热处理过程为：浇注后，待球形锤端铸件冷却到970℃时，将球形锤端铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至200℃保温2h出炉空冷；

其中，球形锤端和锤柄的组装过程为：首先将由消失模铸造出来的球形锤端铸件清理干净，注意去除浇、冒口时，不能让其断口高出所在的面，特别要注意对球形锤端圆锥孔和台阶圆柱孔的清理，用砂轮机对其打磨平整；接着将球形锤端圆锥孔套入锤柄下端的圆锥体中，并用榔头缓慢敲打，直至配合面完全贴合；然后将连接杆插入球形锤端的台阶圆柱孔和锤柄下端的长圆柱孔中，在锤柄安装孔下端的小圆柱通孔中插入螺栓，该螺栓要对准和穿过连接杆的贯通孔，并在螺栓上安装螺母和弹簧垫圈拧紧；当球形锤端磨损需要换向或者更换时，只需拆下螺栓，转动或敲出磨损的球形锤端，当球形锤端完全磨损后，再换上新的球形锤端。

实施例2：生产球直径为190mm的组合式破碎机球形锤头, 该锤头的球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，合金高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 3.26％、Si 0.69％、S 0.04％、P 0.06％、Mn 1.32％、Cu 0.61％、Cr 21.36％、MO 0.53％、V 0.19％、W 0.65％、RE 0.12％、B 0.093％、Fe 71.077％；其中，该锤头的锤柄采用钢号为45直径为90mm的成品圆钢材料。

本发明的锤头的制造方法是：该制造方法包括锤柄制作过程和球形锤端合金高铬铸铁的生产过程、消失模铸造过程、热处理过程以及球形锤端与锤柄的组装过程；

其中，锤柄的制作过程为：将直径为90mm的成品圆钢经过锯切下料成所需的长度，然后用摇臂钻钻切安装孔和安装螺栓的小圆柱通孔，接着用普通车床切削加工锤柄下端的圆锥体，圆锥体切削完工后，不需改变工件的安装位置，在车床尾架上装入钻头直接加工安装连接杆的长圆柱孔；

其中，球形锤端合金高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1475℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1485℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.35％的稀土、0.30％的钒铁、0.30％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；当在出铁过程中，将占铁液质量为1.20％的碳化钨颗粒自始至终均匀地随流加入，出铁结束后，人工搅拌，静置2～3分钟将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头的球形锤端铸件；

其中，球形锤端消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头球形锤端聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料模的模具；然后，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模精度高、表面光洁，并还需将浇注系统、冒口粘贴在泡沫塑料模上；再将整个泡沫塑料模涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干后的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成球形锤端铸件，合金高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；

其中，球形锤端热处理过程为：浇注后，待球形锤端铸件冷却到960℃时，将球形锤端铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至200℃保温2h出炉空冷；

其中，球形锤端和锤柄的组装过程为：首先将由消失模铸造出来的球形锤端铸件清理干净，注意去除浇、冒口时，不能让其断口高出所在的面，特别要注意对球形锤端圆锥孔和台阶圆柱孔的清理，用砂轮机对其打磨平整；接着将球形锤端圆锥孔套入锤柄下端的圆锥体中，并用榔头缓慢敲打，直至配合面完全贴合然后；将连接杆插入球形锤端的台阶圆柱孔和锤柄下端的长圆柱孔中，在锤柄安装孔下端的小圆柱通孔中插入螺栓，该螺栓要对准和穿过连接杆的贯通孔，并在螺栓上安装螺母和弹簧垫圈拧紧；当球形锤端磨损需要换向或者更换时，只需拆下螺栓，转动或敲出磨损的球形锤端，当球形锤端完全磨损后，再换上新的球形锤端。

Claims (1)

1.一种组合式破碎机球形锤头，该锤头包括球形锤端（1）和锤柄（2），由球形锤端（1）和锤柄（2）经连接杆（3）组合构成整体锤头，球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，锤柄采用钢号为45的圆钢经过金加工切削方法制成；其中，球形锤端（1）的上方设圆锥孔（4），球形锤端（1）的下方垂直向设贯通球形锤端的台阶圆柱孔（5）；锤柄（2）的上方设安装孔（9），锤柄（2）的下方设配合球形锤端（1）的圆锥孔（4）的圆锥体（6），锤柄（2）上位于安装孔（9）的下方水平向设贯通锤柄的小圆柱通孔（8），锤柄（2）的垂直向中心位于安装孔（9）的下方设长圆柱孔（7）；连接杆（3）上水平向设贯通孔（10），连接杆（3）的底部设台阶（11）；锤柄（2）下端的圆锥体（6）与球形锤端（1）上方的圆锥孔（4）相互配合连接锤柄（2）和球形锤端（1），连接杆（3）插入球形锤端（1）的台阶圆柱孔（5）和锤柄（2）的长圆柱孔（7）中，连接杆（3）的台阶（11）配合球形锤端（1）的台阶圆柱孔（5），螺栓（12）插入锤柄（2）的小圆柱通孔（8）和连接杆（3）的贯通孔（10）经螺母（13）和弹簧垫圈（14）固定球形锤端（1）与锤柄（2）；其中，该锤头的球形锤端采用合金高铬铸铁消失模铸造而成，合金高铬铸铁的化学成分的质量份数为：C 3.02％～3.26％、Si 0.51％～0.69％、S 0.03％～0.04％、P 0.04％～0.06％、Mn 0.91％～1.32％、Cu 0.45％～0.61％、Cr 19.25％～21.36％、MO 0.42％～0.53％、V 0.14％～0.19％、W 0.51％～0.65％、RE 0.081％～0.12％、B 0.072％～0.093％、Fe 71.077％～74.567％；其特征在于该锤头的制造方法是：该制造方法包括锤柄制作过程和球形锤端合金高铬铸铁的生产过程、消失模铸造过程、热处理过程以及球形锤端与锤柄的组装过程；

其中，锤柄的制作过程为：将直径为80～90mm的成品圆钢经过锯切下料成所需的长度，然后用摇臂钻钻切安装孔和安装螺栓的小圆柱通孔，接着用普通车床切削加工锤柄下端的圆锥体，圆锥体切削完工后，不需改变工件的安装位置，在车床尾架上装入钻头直接加工安装连接杆的长圆柱孔；

其中，合金高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1475℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1485℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.25％～0.35％的稀土、0.20％～0.30％的钒铁、0.20％～0.30％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；当在出铁过程中，将占铁液质量为1.00％～1.20％的碳化钨颗粒自始至终均匀地随流加入，出铁结束后，人工搅拌，静置2～3分钟将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头的球形锤端铸件；

其中，球形锤端消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型球形锤端聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料模的模具；然后，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模精度高、表面光洁，并还需将浇注系统、冒口粘贴在泡沫塑料模上；再将整个泡沫塑料模涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干后的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将合金高铬铸铁铁液浇入消失模中形成球形锤端铸件，合金高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1440℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；

其中，球形锤端热处理过程为：浇注后，待球形锤端铸件冷却到960℃～970℃时，将球形锤端铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至200℃保温2h出炉空冷；

其中，球形锤端和锤柄的组装过程为：首先将由消失模铸造出来的球形锤端铸件清理干净，注意去除浇、冒口时，不能让其断口高出所在的面，特别要注意对球形锤端圆锥孔和台阶圆柱孔的清理，用砂轮机对其打磨平整；接着将球形锤端的圆锥孔套入锤柄下端的圆锥体中，并用榔头缓慢敲打，直至配合面完全贴合；然后将连接杆插入球形锤端的台阶圆柱孔和锤柄下端的长圆柱孔中，在锤柄安装孔下端的小圆柱通孔中插入螺栓，该螺栓要对准和穿过连接杆的贯通孔，在螺栓上安装螺母和弹簧垫圈拧紧；当球形锤端磨损需要换向或者更换时，只需拆下螺栓，转动或敲出磨损的球形锤端，当球形锤端完全磨损后，再换上新的球形锤端。

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