CN102962114B - 一种破碎锤头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种破碎锤头的制造方法，本发明的制备方法采用钎焊的方法将硬质合金棒钎镶在锤头母体的内部，使用1#和2#焊接在锤头母体外部的磨损部位焊接耐磨合金层，锤头具有内部和外部整体抗冲击磨损的特性。本发明的锤头内部钎镶有硬质合金棒，具有锤头内部不会先被磨损掏心的整体更高抗磨损的特征，本发明的锤头外部焊接有5～25mm厚度的耐磨合金层，且具有无裂纹、结合强度高、抗冲击磨损能力强的特点，因此，比双金属复合型锤头具有更高的整体抗冲击磨损使用寿命。

Description

一种破碎锤头的制造方法

技术领域

本发明属于破碎机械领域，涉及一种破碎锤头及其制造方法，特别是涉及一种锤头内部钎镶硬质合金棒和外部焊接耐磨合金层结构的锤头及其制造方法。

背景技术

破碎锤头是破碎机的核心部件，主要用于破碎矿物原料，破碎锤头在破碎机内高速旋转运行，与矿物原料之间反复碰撞冲击摩擦过程中，使破碎锤头头部被逐步磨损变小而失效报废，由于破碎锤头的使用寿命长短直接影响物料的破碎质量和生产效率及成本，需要频繁更换新锤头来满足生产的需要，所以，破碎行业一直迫切需求高使用寿命的破碎锤头产品，而破碎锤头制造行业也一直在不断地努力制造高寿命的锤头。

众所周知，高使用寿命的破碎锤头必须满足高的耐磨性能和高的抗冲击能力，但是，往往受制造工艺和材料的限制，要同时满足即抗冲击又抗耐磨特性的要求则有很大的难度，所以人们通过不同的途径来提高破碎锤头的使用寿命，通过多年来不断的努力，目前已有多种类型的抗耐磨锤头出现，体现在于上百种的公开专利和报道文献，这也进一步表明了提高破碎锤头使用寿命的重要性。

根据相关资料(参见“矿山机械”2005年论文“破碎机锤头生产工艺发展现状”和发明专利)分析可知，解决破碎锤头使用寿命的途径主要是从锤头的选材和制造工艺两方面进行，所以目前的破碎锤头主要体现为两大类型：一类是一种材质(单质)结构的破碎锤头，这类锤头是通过选择不同的材料来达到不同的使用寿命，典型的产品有：碳结钢，低合金钢，中、高锰钢，抗磨高、中、低合金铸铁，这类单质锤头优点是：由于锤头为一体结构和同一种材质，锤头具有整体抗冲击磨损的特性，通常采用锻造和铸造的方法制造，且制造成本低，所以仍是目前普遍使用的低中档产品；缺点是：由于在制造工艺和所用材料方面有一定的局限性，所以制造更高抗冲击磨损使用寿命的破碎锤头受到限制。另一类是复合和组合型破碎锤头，是将几种不同性能的材料，通过复合和组合的工艺方法制造成多种结构形式的破碎锤头，其特点是能明显地拓宽材料的选择范围，能将性能各异的材料有效地加工成一体，能充分发挥材料本身的各自优势，从而显著地提高破碎锤头的使用寿命。复合锤头典型的代表有双金属复合浇铸、双金属复合堆焊、电渣熔铸的锤头。组合锤头典型的代表有耐磨合金镶铸、焊接镶嵌，硬质材料骨架熔炼烧结、机械组合的锤头。

(1)双金属复合型锤头：采用复合浇铸(见中国专利CN201020670052.7。下同)或堆焊的方法，在锤头的头部外表面复合一层耐磨材料，耐磨材料多为硬度较高的合金以提高耐磨性，优点是：由于锤头头部外表面复合了一层耐磨材料，所以比锻造和铸造的单质合金锤头要抗耐磨，且造价适中，是目前普遍使用的中高档产品。缺点是：耐磨复合层属于铸造结晶组织，脆性大，所以耐磨复合层厚度受限不能很厚大，通常＜10mm，否则容易碎裂掉块。另外，锤头磨损最严重的部位是锤头的两端角和端面，当端面的耐磨复合层被磨损掉后，高出的锤头母体会很快被磨损，造成锤头端面的中心部位被磨损成凹形的掏心现象，侧面凸出的没有被磨掉的耐磨复合层在冲击作用下容易碎裂掉块，失去了耐磨的作用。为了解决上述锤头耐磨复合层厚度不足和磨损掏心的问题，有人发明了在锤头头部开槽(CN200920269292.3)和打孔(CN201010517769.2)，在槽和孔内堆焊满耐磨材料来制造较厚大耐磨焊层的双金属复合锤头，优点是：比外表面浇铸和堆焊的双金属复合锤头的耐磨复合层厚度大，从而增加了锤头头部的体积磨损能力和减少了磨损掏心的程度，在很大程度上提高了锤头的使用寿命；缺点是：槽或孔的深度不能太深，否则很难进行堆焊工艺的实施，所以限制了堆焊耐磨材料的深度，当耐磨材料磨损后，剩余的锤头母体仍不抗磨损，所以仍不能有效地解决锤头整体磨损的问题。

(2)镶嵌组合硬质合金型锤头：采用浇铸或焊接镶嵌的方法，在锤头的头部镶嵌耐磨合金棒(CN200910264654.4、CN201010277137.3、CN200910066037.3、CN85202576.U、CN90104778.3)，或陶瓷支架(CN201020601008.0)，该方法实际上与上面所述的开槽、打孔堆焊耐磨材料的双金属复合锤头相近，区别在于用硬质合金材料替代了堆焊耐磨材料。优点是：由于镶嵌的硬质合金材料比堆焊耐磨材料具有更高的抗耐磨损性能，所以比双金属复合锤头使用寿命高。缺点是：由于硬质合金是镶嵌在锤头中，虽然和锤体有一定的结合力，但强度不高，在冲击磨损过程中，由于硬质合金周围的母体先会被磨损和冲击后变形而消弱结合强度，往往会造成硬质合金松动脱落，高出的硬质合金受冲击而破碎掉块，另外，当硬质合金被磨损后，同样存在剩余的锤头母体不抗磨损的问题。有些专利(CN201010277137.3和CN200910264654.4)是采用镶铸的方法将硬质合金棒铸造在锤头中，通过硬质合金棒能延生到锤头的内部，来解决上述锤头整体的耐磨性问题。这两个专利出于同一人，且方法近于雷同，其中的区别在于锤头母体选材不同和硬质合金棒粗细有别。这种锤头明显地存在着一些缺点，其一是在高温浇铸过程中，硬质合金棒易被烧坏，即使没有烧坏，则在高温淬火(高锰钢是水韧处理)过程中，由于锤头母体发生冷缩变形，细长的合金棒易发生碎裂；其二是假如合金棒完好地镶铸在锤头中，合金棒与锤头母体之间为机械结合，在使用过程中通过反复冲击，合金棒至少在头部会造成松动；其三是合金棒的排布方向垂直于工作面(侧面)，硬质合金棒端头不是朝着破碎冲击力的方向，而锤头头部的两端角和端面因受力最大先被磨损，所以，该合金棒是侧面受力磨损，会出现合金棒半圆面高磨损的现象，容易被冲击松动和碎裂；其四是锤头外表面仍是基体材料易被磨损，高出的硬质合金棒所产生的后果同上述结果一样，所以这种方法生产的锤头，很难充分发挥硬质合金材料耐磨的特性。还有一种浇铸镶嵌硬质合金棒的锤头，是河北省瑞泰合金耐磨材料有限公司和邢台市鑫清特钢在网站上公开的产品，是用浇铸的方法将硬质合金棒镶铸在锤头外表面起到耐磨的作用，与双金属复合锤头的原理接近，区别在于用硬质合金材料替代了堆焊和浇铸的耐磨复合层，优点是：比双金属复合锤头抗磨损，且制造工艺简单。缺点是：锤头内部仍不抗磨损，与双金属复合锤头存在同样的磨损掏心问题，另外硬质合金棒受冲击力大时非常容易碎裂和撞掉，所以只有在冲击力小的工况下使用才能体现出耐磨的特性。

(3)硬质增强相锤头：将硬质颗粒材料(CN200820081155.2)或管状粉料硬质材料骨架(CN200910024057.4)，或硬质合金粉料棒(CN200810232495.5)，或合成粉料陶瓷棒(CN201010266195.6)，用浇铸的方法把这些材料铸造在锤头中，通过冶金反应形成耐磨增强相，优点是：熔化或熔融的硬质材料形成的硬质相，具有分布均匀的抗耐磨特性，抗冲击能力强，解决了锤头磨损掏心的技术问题，锤头整体抗磨损能力强。缺点是：制造工艺复杂而难控制，造价高，虽然比双金属复合锤头耐磨焊层的耐磨性能高，但耐磨程度仍不如硬质合金材料，使用价值不大，所以目前很少有人使用。

(4)机械组合型锤头：将锤柄和锤头采用机械连接的方法组合在一起，(代表性的专利有CN200620087272.0，CN200420010040.6，CN201020280563.8，CN200820211521.1，CN200920157584.8，CN02262453.8)优点是：锤柄和锤头能分别选择不同的材质，能随时更换被磨损的组件；缺点是：组件多，分体结构复杂，机械连接的薄弱环节在使用中容易损坏，造价也高，所以目前多用于大型破碎锤头。

从上述综合分析可知，硬质合金材料比耐磨复合材料具有更高的抗耐磨性，且容易获得，所以人们通过各种方法将硬质合金材料用于破碎锤头的制造业中，从而肯定了硬质合金制造锤头的优势，但目前这些制造方法仍存在着一定的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决锤头产生磨损掏心的问题，解决硬质合金棒与锤头母体结合强度低的问题，解决钎镶完硬质合金棒的锤头母体外部的磨损部位仍存在不抗磨损的问题，进而提出一种破碎锤头及其制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种破碎锤头，包括锤头母体、硬质合金棒和耐磨合金层，所述硬质合金棒钎镶在锤头母体的钎镶孔中，耐磨合金层固定在锤头母体外部的磨损部位。所述硬质合金棒的材质为钨钴合金或钨钛合金。所述硬质合金棒的直径为Ф6～Ф15mm、长度为12～55mm。

所述耐磨合金层包括加固焊缝、网格式增强焊道和耐磨焊层，所述加固焊缝固定在锤头母体和硬质合金棒之间，所述网格式增强焊道固定在锤头母体的外部，所述耐磨焊层固定在网格式增强焊道的外部。所述耐磨合金层的厚度为5～25mm。

一种破碎锤头的制造方法，一、在锤头母体上加工出钎镶孔，所述钎镶孔的孔向设定与锤头母体的中心线成45°角，朝着冲击磨损的受力方向，钎镶孔的孔径比所选硬质合金棒的直径大0.2～0.3mm，钎镶孔的孔深比所选硬质合金棒的长度少3～5mm；二、将膏状铜基钎料涂覆在硬质合金棒的表面和钎镶孔中；三、将硬质合金棒钎镶在锤头母体的钎镶孔中，硬质合金棒的端头高出钎镶孔的外面；四、用1#焊条将高出的硬质合金棒端头与锤头母体焊接在一起，焊接成一圈加固焊缝；五、使用1#焊条，在锤头母体外部的磨损部位焊接第一层网格式增强焊道，在焊好的网格式增强焊道上面使用2#焊条焊接耐磨焊层，在焊好的耐磨焊层上再用1#焊条焊接一层网格式增强焊道，然后再用2#焊条在网格式增强焊道上焊接耐磨焊层。

所述1#焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 0.08～0.10％，Cr 9.5～12.0％，Ni2.5～4.0％，Mn 15.0～18.0％，V 0.5～0.8％，Mo 0.4～0.6％，Nb 0.6～0.7％，稀土合金0.3～0.5％和余量的Fe。

所述2#焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 3.0～4.0％，Cr 35～40％，Ni 5～7％，W 8～15％，Mn 4～6％，Si 2.5～3.5％，B 3～4.0％，V 0.25～0.30％，Mo 0.3～0.4％，Nb 0.5～0.6％和余量的Fe。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的破碎锤头在锤头母体内部钎镶有多根硬质合金棒，同时在锤头母体的外表面磨损部位焊接有5～25mm厚度的耐磨合金层，所以具有如下显现的优点。

(1)与双金属复合锤头相比，本发明的锤头内部钎镶有硬质合金棒，具有锤头内部不会先被磨损掏心的整体更高抗磨损的特征，本发明的锤头外部焊接有5～25mm厚度的耐磨合金层，且具有无裂纹、结合强度高、抗冲击磨损能力强的特点，因此，比双金属复合型锤头具有更高的整体抗冲击磨损使用寿命。

(2)与镶铸硬质合金棒的锤头相比，本发明的锤头内部钎镶有直径Ф6～Ф15mm、长度12～55mm的硬质合金棒，按照锤头受冲击磨损失效体积的大小和受力方向，能方便地钎镶在不同方位、不同间距、不同直径和长度的硬质合金棒，由于硬质合金棒头部始终朝着冲击力的方向，所以能使硬质合金棒达到最佳的抗冲击磨损效能。本发明的锤头外部还焊接有5～25mm厚度的耐磨合金层，解决了锤头母体、硬质合金棒和耐磨合金层之间结合强度低的问题，提高了破碎锤头的抗冲击能力，解决了硬质合金棒在冲击磨损过程中易松动脱落、碎裂掉块的关键问题，充分地发挥了硬质合金材料抗磨损的特性，同时增强了锤头外部的整体磨损能力，因此，比镶铸硬质合金棒的锤头具有更高的整体抗冲击磨损使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的破碎锤头的主剖面示意图；

图2是破碎锤头的侧面剖面示意图；

图3是破碎锤头的横断面剖面示意图；

图4是破碎锤头的立体结构示意图；

图5是扁形破碎锤头的主剖面示意图；

图6是扁形破碎锤头的横断面剖面示意图；

图7是扁形破碎锤头的侧面剖面示意图；

图8是成品破碎锤头的图片。

附图标记说明：

1-锤头母体；2-硬质合金棒；3-耐磨合金层；4-端角；5-端面；6-侧面；7-正面；8-加固焊缝；9-网格式增强焊道；10-耐磨焊层；11-钎镶孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1～图4所示，本实施例所涉及的一种破碎锤头及其制造方法，包括锤头母体1、硬质合金棒2和耐磨合金层3，所述硬质合金棒2钎镶在锤头母体1的钎镶孔11中，耐磨合金层3固定在锤头母体1外部的磨损部位。

锤头在破碎机内高速旋转运行来破碎物料，由于锤头各部位接触物料的多少和承载冲击力的大小是不同的，所以造成冲击磨损的程度也不同，不均匀的磨损现象加速了锤头的失效，其磨损特征在于：锤头母体1承载着整个锤头的运行力，不许断裂和变形，要求有足够的强度、韧性和塑性。锤头头部的两端角4是接触物料最多的部位，也是承受碰撞力最大的部位，是最先被磨损和磨损量最大的部位，正常磨损的锤头头部呈圆形的现象说明了这一问题，所以两端角4要求有更高的抗冲击耐磨性能。锤头头部的端面5和两侧面6也是接触物料较多和承受碰撞力较大的部位，但冲击和磨损程度次于端角4部位，所以这两个部位也要求有足够的抗冲击磨损性能。锤头头部的两正面7是接触物料和承受碰撞力相对小的部位，但也存在着一定的冲击和磨损，所以也需要有抗冲击磨损的性能。根据锤头各部位的磨损特征，本发明选用了不同性能的材料分别用于破碎锤头的各个部位，以提高锤头的抗冲击磨损能力，能使破碎锤头显著地提高其整体使用寿命。

根据锤头母体1的尺寸形状，采用铸造、锻造、钢板下料加工的方法制造，大型锤头采用铸造法，中型和小型锤头采用锻造和铸造法，扁形锤头采用钢板下料加工的方法，具有生产效率高和加工成本低的优点。考虑锤头承载力量的大小和制造方法及可焊接性的因素，适宜选用中碳钢和低合金钢作为锤头母体1的材料。

锤头头部的两端角4，采用钎焊的方法钎镶硬质合金棒2，硬质合金棒2选用容易获得的钨钴合金或钨钛合金的棒材，这两种硬质合金具有良好的抗冲击性，比铸造和焊接的耐磨材料具有更高的硬度和抗耐磨性能，用于破碎锤头的钎镶材料能显著提高耐磨寿命。硬质合金棒2的规格尺寸是根据锤头受冲击力和磨损面的大小及磨损程度来确定，选择范围为：直径Ф6-Ф15mm，长度12-55mm，受冲击力和磨损面大的锤头选择直径大的硬质合金棒2，磨损程度严重的锤头选择长度长的硬质合金棒2，由于长的硬质合金棒2延生到锤头的内部，所以锤头内部也具有同样高的抗磨损性能，同时能有效地解决锤头母体内部被磨损成凹形的掏心问题。

端面5和侧面6采用钎焊的方法钎镶硬质合金棒2，然后采用焊接的方法在上面焊接耐磨合金层3，耐磨合金层3包括加固焊缝8、网格式增强焊道9和耐磨焊层10。端面5和两侧面6所焊接的耐磨合金层3厚度为10～25mm，大型锤头和磨损量大的锤头，耐磨合金层3厚度要大。加固焊缝8和网格式增强焊道9使用1#焊条焊接完成，耐磨焊层10使用2#焊条焊接完成。

其中的锤头两正面7，采用焊接的方法焊接耐磨合金层3，耐磨合金层3包括网格式增强焊道9和耐磨焊层10，厚度为5～10mm，大型锤头和磨损量大的锤头，耐磨合金层3厚度要大。网格式增强焊道9使用1#焊条焊接完成，耐磨焊层10使用2#焊条焊接完成。

其中的1#焊条，是为耐磨合金层3的焊接设计的，焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 0.08～0.10％，Cr 9.5～12.0％，Ni 2.5～4.0％，Mn 15.0～18.0％，V 0.5～0.8％，Mo 0.4～0.6％，Nb 0.6～0.7％，稀土合金0.3～0.5％，余量为Fe，力学性能为：σb935MPa，δ₅44％，Akv(-40℃)53J，冲击前平均硬度HB188，冲击后平均硬度HB386，由于与同类的焊条合金成分的配比不同，所以具有强度高、塑性和韧性好及冲击硬化的综合性能。

其中的2#焊条，是为耐磨合金层3的焊接设计的，焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 3.0～4.0％，Cr 35～40％，Ni 5～7％，W 8～15％，Mn 4～6％，Si 2.5～3.5％，B3～4.0％，V 0.25～0.30％，Mo 0.3～0.4％，Nb 0.5～0.6％，余量为Fe，硬度HRC≥65，由于与同类的耐磨焊条合金成分的配比不同，所以焊缝中含有大量的(Cr、Fe)₇C₃(硬度HV1200-1800)硬质相和一定数量且硬度更高的WC(HV2400)、VC(HV2800)、Nb(HV2400)、Mo₂C(HV2200)、B₂C硬质相，由于这些高硬度的碳化物硬质相的存在，使焊缝具有更高的抗耐磨性能，虽然与国标GB/T 984一2001的EDRCrMoWCo-B-XX的堆焊焊条硬度相近，但由于配比合金成分的不同，焊缝中不仅含有一定数量的Ni、Mo、Nb、V增强韧性和塑性的合金成分，而且碳含量高，所生成的碳化物硬质相要多，所以具有强韧性好的抗冲击磨损的综合性能，而且与1#焊条具有冶金反应相溶性好的显著特点，同时还具有焊接无渣和焊缝成形光滑平整无明显焊波的特点(焊接熔池流动性好)。

其中的耐磨合金层3，使用1#和2#的焊条，采用多层交替(夹层)的焊接方法焊接成耐磨合金层3，这两种一软一硬的焊条配合焊接耐磨合金层3时冶金反应相溶性好，能解决焊接25mm厚度的耐磨合金层3不会产生焊接裂纹，保证耐磨合金层3有足够的抗冲击能力而不会碎裂掉块；能解决锤头母体1、硬质合金棒2、耐磨合金层3三者之间结合强度低的关键性技术问题。

所述的一种破碎锤头的制造方法，硬质合金棒2钎镶在锤头母体1的钎镶孔11中，耐磨合金层3焊接在锤头母体1外部磨损的部位，见附图1～图4。

其中的硬质合金棒2钎镶在锤头母体1的内部，包括锤头母体1加工钎镶孔11和钎镶孔11内钎焊硬质合金棒2。

其中的加工钎镶孔11，在锤头承受冲击磨损严重的端角4、端面5和侧面6的部位加工钎镶孔11。钎镶孔11的孔向设定与锤头中心线成45°，朝着冲击磨损的受力方向，让硬质合金棒2的端头来破碎物料，从而能避免硬质合金棒2横向受冲击时容易碎裂的问题。钎镶孔11的布局根据锤头头部的大小和形状来排布，头部大的锤头选择多行排布方式，头部窄的锤头选择单行排布方式，锤头两侧面6有斜度的锤头，通常是上小下大的形状，这种锤头上面磨损少，所以两侧面6能减少用钎镶硬质合金棒2，这种布局方式能实现硬质合金棒2均匀排列，能缩小硬质合金棒2之间的间距，能有效地减少硬质合金棒2周围母体先期被磨损的问题。钎镶孔11的孔径比所选硬质合金棒2直径加0.2-0.3mm，留有钎焊缝间隙的余量。钎镶孔11的孔深比所选硬质合金棒2长度减3-5mm，目的是让被钎焊后的硬质合金棒2的端头高出钎镶孔11的外面，能对上面焊接的耐磨合金层3起到支撑骨架的作用。用1#焊条将高出的硬质合金棒2端头与锤头母体1焊接在一起，焊接成一圈加固焊缝8，目的是增加硬质合金棒2和锤头母体1之间的结合强度，解决硬质合金棒2在冲击磨损过程中不会产生松动而脱落的问题。

其中的钎镶孔11内钎镶硬质合金棒2，采用钎焊的方法将硬质合金棒2钎镶在钎镶孔11中，钎料为膏状铜基钎料，膏状钎料比片状钎料容易实现孔内装配，且封装质量好，铜基钎料能满足钎焊的工艺要求，结合强度比银基钎料高和价格低。

其中的耐磨合金层3焊接在锤头母体1外部的磨损部位，耐磨合金层3包括加固焊缝8、网格式增强焊道9和耐磨焊层10，厚度为5～25mm。

其中的加固焊缝8，使用1#焊条，将钎焊完的硬质合金棒2露出的硬质合金与锤头母体1焊接在一起，焊接成一圈加固焊缝8，目的是加固硬质合金棒2与锤头母体1之间的结合强度，解决硬质合金棒2在承受大冲击磨损的工况下不会产生松动脱落的问题。

其中的网格式增强焊道9，使用1#焊条，先在锤头母体1外部的磨损部位焊接第一层网格式增强焊道9，在焊好的网格式增强焊道9上面焊接耐磨焊层10，继续焊接一层网格式增强焊道9，再焊接耐磨焊层10，这种一层一层(夹层)交替的焊接方式，根据所设计的耐磨合金层3的厚度大小来确定夹层焊接的层数。所述的网格式增强焊道9焊道的高度为2.5～3.5mm，宽度为6～10mm，两焊道边缘间的距离为8～12mm，焊接成菱形格式、方形格式。本发明设计有网格式增强焊道9的目的在于：为耐磨合金层3的焊接过程提供一个骨架桥梁的增强作用和合金过渡层的缓冲作用，效果是：①提高了耐磨合金层3与锤头母体1之间的结合强度，解决了焊接25mm厚大耐磨合金层3所产生的起层剥离的关键技术问题；②缓冲和分散了耐磨合金层3中的破碎冲击力，当锤头承受较大破碎力的工况下，硬而脆的耐磨焊层10容易碎裂掉块，网格式增强焊道9的存在，在一定程度上能起到释放冲击力的作用，从而减少耐磨焊层10碎裂的问题，解决了耐磨合金层3承受冲击力时所产生的脱落掉块的问题；③增强了耐磨焊层10的合金化，焊接耐磨焊层10时会熔化部分网格式增强焊道9，熔化的有益合金成分会过渡溶入耐磨焊层10的底部，增强了耐磨焊层10的塑性和韧性，从而提高了耐磨焊层10与锤头母体1、下层耐磨焊层10与上层耐磨焊层10之间的结合强度和韧度，解决了焊接厚大耐磨合金层3时容易产生裂纹的技术问题。

其中的耐磨焊层(10)，使用2#焊条，在焊接完的网格式增强焊道(9)上面焊接，每次的耐磨焊层(10)焊接厚度限制在3～6mm范围内，保证耐磨焊层(10)不会产生焊接裂纹和保持高的抗冲击磨损能力。耐磨焊层(10)的焊接层数时根据所设计的耐磨合金层(3)的厚度大小来确定，但耐磨合金层(3)的最外面必须是耐磨焊层(10)。

实施例1：针对破碎铁矿石的锤头为例，要求头部的磨损长度在50mm后失效报废，本发明制造的破碎锤头如图1～图4所示，具体实施如下：

(一)本发明选用ZG35钢，采用铸造的方法加工成如图1～图4所示形状的锤头母体1。

(二)用钻床打孔的方法，在锤头母体1的两端角4、端面5和两侧面6的部位加工钎镶孔11，钎镶孔11为多行排布方式，孔向设定与锤头中心线成45°，朝冲击力的方向，钎镶孔11的孔径均为Ф15.2mm，深度分别为50mm×28个、35mm×8个。孔内不许有油和污物。

(三)硬质合金棒2选用YG15C钨钴合金，直径均为Ф15mm，长度分别为55mm×28根、40mm×8根，用丙酮清洗干净，然后用喷砂机对表面进行粗化处理，粗化处理能显著提高钎焊的结合强度和铺展性。

(四)将膏状铜基钎料涂覆在硬质合金棒2的表面和钎镶孔11中，将硬质合金棒2插入钎镶孔11中，采用的膏状铜基钎料比片状钎料容易实现内孔的装配，铜基钎料能满足硬质合金钎焊工艺的要求，而且铜基钎料比银基钎料钎焊强度高和价格便宜。

(五)将锤头端面朝上放置在井式炉中加热钎焊，钎焊后的锤头随炉冷却，由于被钎焊的硬质合金棒2与锤头的中心线为45°，锤头端面朝上放置的位置，在钎焊过程中硬质合金棒2不仅不会掉落，而且靠自重(硬质合金比重大)能自然地向钎镶孔11内滑进，能使钎料很好的润湿和气体及渣滓容易上浮排出，且省去了钎焊加压的工装夹具，采用炉中钎焊的方法，具有钎焊工艺成熟和操作方便的特点，而且井式炉中能放置很多锤头，具有钎焊效率高、生产成本低、没有废品率的显著特点。

(六)用Ф2.5mm的1#焊条，在高出的硬质合金棒2端头周围焊满加固焊缝8，焊接时采用该焊条允许的最小电流焊接，焊后的硬质合金棒2不会被焊裂，这样能将硬质合金棒2牢固地焊接在锤头母体1上，避免硬质合金棒2产生松动脱落的问题，另外，高出的硬质合金棒2端头又能为耐磨合金层3起到骨架支撑作用，使该部位的耐磨合金层3具有更高的抗冲击磨损性能。

(七)用Ф3.2mm的1#焊条，在锤头母体1的两端角4、端面5、两侧面6和两正面7的表面焊满网格式增强焊道9，焊道的高度为2.5～3.5mm，宽度为6～10mm，两焊道边缘间的距离为8～12mm，焊成菱形格式。

作为焊接耐磨复合层的锤头，通常是采用耐磨焊条在锤头磨损部位直接堆焊耐磨复合层，由于耐磨复合层硬度高，脆性大，所以不能堆焊的很厚，一般在10mm以内，否则会产生裂纹，严重的会产生起层剥离的问题，本发明的这层网格式增强焊道9作为一个过渡层来使用，由于强度高、韧性和塑性好，其优势在于：①提高了耐磨合金层3与锤头母体1之间的结合强度，解决了焊接25mm厚大耐磨合金层3所产生的起层剥离的关键技术问题；②缓冲和分散了耐磨合金层3中的破碎冲击力，当锤头承受较大破碎力的工况下，网格式增强焊道9的存在，在一定程度上能起到释放冲击力的作用，从而减少耐磨焊层10碎裂的问题，解决了耐磨合金层3承受冲击力时所产生的脱落掉块的问题；③增强了耐磨焊层10的合金化，焊接耐磨焊层10时会熔化部分网格式增强焊道9，熔化的有益合金成分会过渡溶入耐磨焊层10的底部，增强了耐磨焊层10的塑性和韧性，从而提高了耐磨焊层10与锤头母体1之间的结合强度和韧度，解决了焊接厚大耐磨合金层3时容易产生裂纹的技术问题。本发明也曾使用了塑性和韧性好的焊条用于网格式增强焊道9的焊接，在锤头承受大冲击磨损的情况下，耐磨合金层3产生了碎裂掉块，虽然碎裂的程度比直接堆焊耐磨焊层10要好，但不能满足破碎锤的使用要求，分析其原因是由于网格式增强焊道9强度低和没有冲击硬化的原因造成的，所以本锤头的制造使用1#焊条后解决了这一问题，设计的网格式增强焊道9高度为3±0.5mm。

(八)用Ф4.0mm的2#焊条，在焊完网格式增强焊道9的上面焊接耐磨焊层10，耐磨焊层10的作用是提高锤头的抗冲击磨损能力。每次焊接的耐磨焊层10厚度限制在3～6mm范围内，通过实际考核，耐磨焊层10厚度＜3mm时，由于耐磨焊层10大部分被网格式增强焊道9中的金属稀释，虽然塑性和韧性得到了提高，但硬度明显下降，影响了耐磨焊层10的抗磨损能力，耐磨焊层10厚度＞6mm后，耐磨焊层10虽然不会从网格式增强焊道9上面起层剥离，但会产生焊接裂纹，影响锤头的抗冲击能力。本发明也曾使用了硬度HRC65的“堆65”耐磨堆焊焊条，由于该焊条从配方来看为高铬铸铁型，焊缝组织中的硬质相多为(Cr、Fe)₃C(硬度HV800-1100)，对比2#焊条的焊缝组织可知，该焊条的焊缝硬度虽然相近，但耐磨性能相差较大，而且非常脆，一次焊接5mm后的焊缝均有焊接裂纹，焊接第二层时焊接裂纹更多，所以不适宜本发明的耐磨合金层3的焊接。所以本锤头的制造使用2#焊条后解决了这一问题，本锤头的耐磨焊层10每次焊接的厚度设计为5±1mm。

(九)本发明锤头的耐磨合金层3的厚度分别为：端面5设计为15～20mm，从中心部位到端角的耐磨合金层3焊接厚度呈逐渐增厚的方式；两侧面6设计为10～15mm，从端角部位往上面焊接的耐磨合金层3的厚度呈逐渐递减的方式；两正面7设计为9±1mm。本发明所设计的耐磨合金层3为不同厚度的理由，是根据锤头各部位磨损的程度来确定的，目的是使锤头整体达到抗冲击磨损使用能力的效果。由于耐磨合金层3总厚度设计的厚大，所以需要多层交替的焊接方法来完成，具体操作是在网格式增强焊道9上面焊接一层耐磨焊层10，在耐磨焊层10上面再焊接一层网格式增强焊道9，继续焊接一层耐磨焊层10，直到被焊接的耐磨合金层3达到了设计的要求为止，但最表面的焊层一定是耐磨合金层3。到此，破碎锤头产品制造完成。

采用这种制造方法生产的破碎锤头，加工容易，生产效率高和制造成本低，具有很高的抗冲击磨损的整体使用寿命。目前为水泥、钢铁和火电行业提供产品，在破碎矿石和煤炭的过程中，充分体现出比同类产品具有更高的使用寿命和高的性价比。

实施例2：以某钢厂破碎铁矿石的扁形破碎锤头为例，每组为250个锤头，要求锤头头部磨损100mm长度后失效报废(锤头距离可调节)，本实施例制造的锤头如图5～图7所示，具体实施如下：

(一)选用35CrMo钢板，板厚20mm。用等离子切割的方法，将钢板切割成如图5～图7所示尺寸形状的锤头母体1，也能用常规的火焰切割和其它机械加工的方法下料加工。采用钢板下料加工的方法具有省材省料、加工简便、生产效率高、制造成本低的显著特点。

(二)用钻床打孔的方法，在锤头母体1的端面5、两侧面6的部位加工钎镶孔11，钎镶孔11为单行排布方式，孔向设定与锤头中心线成45°，朝冲击力的方向，钎镶孔11的孔径均为Ф10.2mm，两侧面6的孔深为35mm×8个，端面5的孔深分别为22mm×1个、15mm×2个。

(三)硬质合金棒2选用市售的YT15钨钛合金棒，直径均为Ф10mm，长度分别为40mm×8根、25mm×1根、18mm×2根。

(四)将膏状铜基钎料涂覆在硬质合金棒2表面和钎镶孔11中，将硬质合金棒2插入钎镶孔11中，用中频焊接设备将锤头被焊接部位加热进行钎焊，焊接后的锤头插入保温灰中保温缓冷。这种结构的锤头也能用高频钎焊、火焰钎焊的方法焊接，但焊接效率不如中频钎焊。保温的目的在于减慢冷却速度，防止由于急冷而引起锤头收缩变形造成硬质合金棒2碎裂的问题。

(五)用Ф2.5mm的1#焊条，在高出的硬质合金棒2端头周围焊满加固焊缝8。用Ф3.2mm的1#焊条，在锤头母体1外表面焊接网格式增强焊道9。用Ф4.0mm的2#焊条，在焊完加固焊缝8和网格式增强焊道9的上面焊接耐磨焊层10，每次焊接的耐磨焊层10厚度设计为4±1mm，在耐磨焊层10的上面再焊接网格式增强焊道9和继续焊接耐磨焊层10，按上述的多层(交替)焊接的方法，将耐磨合金层3焊接完成。到此，扁形破碎锤头产品制造完成。这种锤头在钢厂用于破碎铁矿石，使用寿命是双金属复合锤头的八倍。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种破碎锤头的制造方法，其特征在于，一、在锤头母体(1)上加工出钎镶孔(11)，所述钎镶孔(11)的孔向设定与锤头母体(1)的中心线成45°角，朝着冲击磨损的受力方向，钎镶孔(11)的孔径比所选硬质合金棒(2)的直径大0.2～0.3mm，钎镶孔(11)的孔深比所选硬质合金棒(2)的长度少3～5mm；二、将膏状铜基钎料涂覆在硬质合金棒(2)的表面和钎镶孔(11)中；三、将硬质合金棒(2)钎镶在锤头母体(1)的钎镶孔(11)中，硬质合金棒(2)的端头高出钎镶孔(11)的外面；四、用1#焊条将高出的硬质合金棒(2)端头与锤头母体(1)焊接在一起，焊接成一圈加固焊缝(8)；五、使用1#焊条，在锤头母体(1)外部的磨损部位焊接第一层网格式增强焊道(9)，在焊好的网格式增强焊道(9)上面使用2#焊条焊接耐磨焊层(10)，在焊好的耐磨焊层(10)上再用1#焊条焊接一层网格式增强焊道(9)，然后再用2#焊条在网格式增强焊道(9)上焊接耐磨焊层(10)；所述1#焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 0.08～0.10％，Cr 9.5～12.0％，Ni 2.5～4.0％，Mn 15.0～18.0％，V 0.5～0.8％，Mo 0.4～0.6％，Nb 0.6～0.7％，稀土合金0.3～0.5％和余量的Fe；所述2#焊条熔敷金属的合金成分的质量分数为：C 3.0～4.0％，Cr 35～40％，Ni 5～7％，W 8～15％，Mn 4～6％，Si 2.5～3.5％，B 3～4.0％，V 0.25～0.30％，Mo 0.3～0.4％，Nb 0.5～0.6％和余量的Fe。

2.根据权利要求1所述的破碎锤头的制造方法，其特征在于，所述硬质合金棒(2)的材质为钨钴合金或钨钛合金。

3.根据权利要求1或2所述的破碎锤头的制造方法，其特征在于，所述硬质合金棒(2)的直径为Ф6～Ф15mm、长度为12～55mm。