CN103785817B

CN103785817B - 一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法

Info

Publication number: CN103785817B
Application number: CN201410025411.6A
Authority: CN
Inventors: 荣守范; 赵兴明; 郭继伟; 朱永长; 刘士斌
Original assignee: Jiamusi University
Current assignee: Jiamusi University
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103785817A

Abstract

本发明涉及一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，采用中碳低合金钢作为齿柄部位，采用中碳中铬钢作为齿尖部位，二者通过双液复合铸造技术复合，其具体步骤为：原料的准备→铸型的制备→熔化两种金属→浇注第一种金属→浇注第二种金属→表面清理→热处理→最终清理→检测使用后的材料性能→对材料进行物相组成及组织结构的分析→装机进行力学性能的测试及分析。该发明方法从根本上解决了铲齿易断裂、磨损等现象，并具有较好的工艺性、较高的使用寿命和生产成本较低等。且该工艺方法生产的铲齿因使用性能的提高，不仅节约了大量资源，而且减少了铲齿因报废而反复安装或检修的时间，提高了生产效率，符合低碳环保理念，具有重大的社会意义。

Description

一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法

技术领域

本发明涉及一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，属于铲齿生产方法技术领域。

背景技术

铲齿是挖掘机上的重要部件也是挖掘机上消耗最大、最容易损坏的部件。目前，各国都进行了大量研究以提高铲齿的寿命和降低生产成本。在选材方面，从高锰钢发展到低合金钢，并开发了不同类型的复合材料使铲齿的耐磨寿命有了很大提高，如表面堆焊、铸镶和铸渗等。由于硬度和韧性是一对矛盾体，二者不可同时提高，所以单一材质的铲齿往往保证了一种性能而减弱了另一种性能，造成铲齿的断裂或者快速磨损。复合镶铸铲齿是采用在铸型型腔中放硬质合金，然后浇注铁液一次成型。同时使硬质合金和铲齿体之间达到冶金结合，显著提高硬质合金和铲齿体之间结合力。也能简化工艺，降低成本，并显著提高使用寿命。但是，镶铸铲齿在铸造过程中容易出现缩松、夹杂等缺陷，严重影响其使用。复合堆焊铲齿是用电焊或气焊法把金属熔化，堆在铲齿易磨损部位的焊接法。通常用来修复磨损和崩裂部分，厚度很难任意厚。反复修补成本较大，浪费了大量因报废而反复安装或检修的时间。复合铸渗是在电渣重熔工艺基础上，把电渣重熔精炼金属与铸造成型工艺结合成一体获得优质铸件的方法，近年来得到了很快的发展。电渣重熔的缺点是电耗较高，目前通用的渣料含CaF₂较多，在重熔过程中，污染环境，必须设除尘和去氟装置。而且工艺复杂，造成不必要的时间浪费。

发明内容

本发明的目的是为了克服现役铲齿易断裂、易磨损、工艺复杂、生产效率低、成本较高、能耗较高等缺陷的不足，提供一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，将高耐磨性的齿尖和高韧性的齿柄复合在一起，并使复合界面达到完全的冶金结合的一种铲齿生产工艺方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，采用中碳低合金钢和中碳中铬钢材质，通过双液金属复合铸造技术的工艺方法将两种材料复合来生产一种铲齿的工艺方法。

进一步地，采用中碳低合金钢和中碳中铬钢材质；齿柄的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.35％；Cr：1.5％；Mn：1.8％；Si：1.2％，余量为Fe；齿尖的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.45～0.55％；Cr：5.5％；Mn：1.2％；Ni：0.5％；Mo：0.2～0.3％；Si：1.2～1.3％，余量为Fe。

进一步地，通过双液双金属复合铸造技术的工艺方法将两种材料复合。

进一步地，先浇注齿尖，待表面凝固一薄层再浇注齿柄。

进一步地，两种金属复合得到一个完全的冶金结合界面区。

上述双液金属复合铸造铲齿的生产方法，采用中碳低合金钢作为齿柄部位，采用中碳中铬钢作为齿尖部位，二者通过双液复合铸造技术复合，其具体步骤为：原料的准备→铸型的制备→熔化两种金属→浇注第一种金属→浇注第二种金属→表面清理→热处理→最终清理→检测使用后的材料性能→对材料进行物相组成及组织结构的分析→装机进行力学性能的测试及分析。

上述双液金属复合铸造铲齿的生产方法，具体过程为：首先在砂箱内放入冷铁，然后在浇注齿尖的浇口浇注第一种金属液中碳中铬钢液，以制备高耐磨性齿尖部位，待表面冷却凝固一薄层后，再通过浇注齿柄的浇口浇注第二种金属液中碳低合金钢液，以制备高韧性齿柄部位，而设置在砂箱顶部的冒口用于排气、排渣、补缩、保温，形成完全冶金结合的复合界面；将浇注完成的工件清砂后，在920～980℃保温1.5小时，然后放入硝酸盐270～320℃保温1～3小时热处理，完全清理后即可使用。

该发明的有益效果在于：由于断裂区主要位于齿柄部位，磨损区主要位于齿尖部位，通过采用两种不同性能的材料复合，使铲齿具有较高的韧性和硬度，其主要性能为齿柄部位：HRC36～40，ak＞60J/cm²；齿尖部位：HRC46～55，ak＞30J/cm²；复合界面达到完全的冶金结合。因此在使用过程中，不易出现快速磨损与断裂等失效，大大地提高了使用寿命。该发明方法从根本上解决了铲齿易断裂、磨损等现象，并具有较好的工艺性、较高的使用寿命和生产成本较低等。且该工艺方法生产的铲齿因使用性能的提高，不仅节约了大量资源，而且减少了铲齿因报废而反复安装或检修的时间，提高了生产效率，符合低碳环保理念，具有重大的社会意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。

图1为本发明实施例装置主视方向结构示意图。

图2为本发明实施例装置侧视方向结构示意图。

图中标记说明：1、冒口；2、浇注齿尖的浇口；3、浇注齿柄的浇口；4、高韧性齿柄；5、冷铁；6、高耐磨性齿尖。

具体实施方式

实施例：

一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，采用中碳低合金钢作为齿柄部位，采用中碳中铬钢作为齿尖部位，二者通过双液复合铸造技术复合，其具体步骤为：原料的准备→铸型的制备→熔化两种金属→浇注第一种金属→浇注第二种金属→表面清理→热处理→最终清理→检测使用后的材料性能→对材料进行物相组成及组织结构的分析→装机进行力学性能的测试及分析。

如图1、图2所示，首先在砂箱内放入冷铁5，然后在浇注齿尖的浇口2浇注第一种金属液中碳中铬钢液，以制备高耐磨性齿尖6部位，待表面冷却凝固一薄层后，再通过浇注齿柄的浇口3浇注第二种金属液中碳低合金钢液，以制备高韧性齿柄4部位，而设置在砂箱顶部的冒口1用于排气、排渣、补缩、保温，这样会形成完全冶金结合的复合界面。将浇注完成的工件清砂后，在920～980℃保温1.5小时，然后放入硝酸盐270～320℃保温1～3小时热处理，完全清理后即可使用。

上述采用中碳低合金钢和中碳中铬钢材质；齿柄的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.35％；Cr：1.5％；Mn：1.8％；Si：1.2％，余量为Fe；齿尖的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.45～0.55％；Cr：5.5％；Mn：1.2％；Ni：0.5％；Mo：0.2～0.3％；Si：1.2～1.3％，余量为Fe。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，其特征在于：采用中碳低合金钢和中碳中铬钢材质，通过双液金属复合铸造技术的工艺方法将两种材料复合来生产一种铲齿的工艺方法；采用中碳低合金钢和中碳中铬钢材质；齿柄的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.35％；Cr：1.5％；Mn：1.8％；Si：1.2％，余量为Fe；齿尖的成分及含量按质量百分比分别为：C：0.45～0.55％；Cr：5.5％；Mn：1.2％；Ni：0.5％；Mo：0.2～0.3％；Si：1.2～1.3％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的双液金属复合铸造铲齿的生产方法，其特征在于：先浇注齿尖，待表面凝固一薄层再浇注齿柄。

3.根据权利要求1所述的一种双液金属复合铸造铲齿的生产方法，其特征在于：两种金属复合得到一个完全的冶金结合界面区。

4.根据权利要求1所述的双液金属复合铸造铲齿的生产方法，其特征在于：具体过程为：首先在砂箱内放入冷铁，然后在浇注齿尖的浇口浇注第一种金属液中碳中铬钢液，以制备高耐磨性齿尖部位，待表面冷却凝固一薄层后，再通过浇注齿柄的浇口浇注第二种金属液中碳低合金钢液，以制备高韧性齿柄部位，而设置在砂箱顶部的冒口用于排气、排渣、补缩、保温，形成完全冶金结合的复合界面；将浇注完成的工件清砂后，在920～980℃保温1.5小时，然后放入硝酸盐270～320℃保温1～3小时热处理，完全清理后即可使用。