CN103990777B - 双金属复合破碎机锤头的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨金属材料技术领域，它公开了双金属复合破碎机锤头的生产工艺，包括熔炼，耐磨层铸型，铸造锤柄，熔炼钢液，铸造锤头消失模，浇注，冷却和热处理等步骤。本发明在锤头前端焊接有耐磨层，提高了破碎机锤头的耐磨性，提高了锤头的使用寿命，满足破碎机对锤头的抗冲击性。本发明生产工艺简单，锤柄与锤头连接紧密，使用时不易脱落，锤头硬度好，强度高，韧性好。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨金属材料技术领域，尤其涉及到双金属复合破碎机锤头的生产工艺。
背景技术
锤式破碎机是建材、冶金、化肥等工业部门广泛使用的生产设备，而锤头是消耗量很大的易磨损件。锤头的工作表面与物料接触，产生高应力磨损。由于被破碎物料一般是岩石、金属矿石等坚硬物体，零件的磨损是比较严重的。通过对锤头表面微观形貌分析，锤头的磨损过程属于变形和冲蚀磨损综合作用的结果。这是由于锤头表面的高速运转，锤头的运动惯性对物料进行打击和挤压破碎。在相对运动的过程中，这些物料与零件表面相互作用，不只是滑动，还有冲击、滚动、冲刷等方式。当磨料硬度超过材料硬度，磨料的棱角将刺入材料表面使材料发生塑性流动而挤压到凹坑的四周，材料变形到一定程度，磨料粒被压碎。多个颗粒与坑周围变形材料相接触，又使之变形，发生塑性流动，加工硬化程度进一步增高。当超过材料的应变疲劳极限时形成磨削脱落。
过去工厂一般采用高锰钢制造锤头，锤头在破碎过程中由于高锰钢加工硬化的特性能够保持很好的耐磨性能。虽然高锰钢的加工硬化特性能提高零件的耐磨性，但是许多工况条件下其耐磨性能仍达不到要求。普通高锰钢锤头在低冲击应力作用下，锤头表层加工硬化效果差，其磨损发生过程是微粒的撞击使表面一薄层金属塑性变形，多次变形的材料破裂剥落。同时，磨粒动能转变为热能，使材料软化甚至被粘着撕下。目前，高铬铸铁基本上取代高锰钢制造耐磨零件。这些零件改用高铬铸铁后，使用寿命比高锰钢零件一般延长50％至200％，而锤头是高速冲击和挤切方式破碎物料，如果整体采用高铬铸铁还是问题，主要是难于避免零件在工作过程中的脆性断裂。如果为了保护零件的韧性而采用碳钢，则由于其强度、硬度太低而使得其使用寿命非常短，但其韧性特别好，用作锤柄材料是完全合适的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双金属复合破碎机锤头的生产工艺，以克服现有技术锤头易断裂，强度、硬度太低而使得其使用寿命非常短等缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种双金属复合破碎机锤头的生产工艺，其特征在于，双金属复合破碎机锤头结构为：包括相连接的锤柄和锤头，所述锤头前端焊接有耐磨层；
制备方法具体包括以下步骤：
(1)熔炼：熔炼含C量为2.3—3.1％，含Si量为0.3—0.8％，含Mn量为0.6—1.2％，含Cr量为18—22％，含Ca量为0.6—1.2％，含B量为0.8—1.2％，含P量≦0.05％，含S量≦0.05％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1450—1500℃，浇注温度为1480℃，浇注之前进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.27—0.35％，含Mn量为0.5—0.8％，含Si量为0.2—0.37％，含P量≦0.03％，含S量≦0.03％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至400—600℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1480—1500℃，并保温6—8小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到900—950℃，保温2—3小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至200—250℃，保温1.5—2小时，出炉自然冷却即可。
优选的，所述高铬铸铁含C量为2.5—3.1％，含Si量为0.3—0.7％，含锰量为0.6—1.0％，含Cr量为18—22％，含Ca量为0.6—1.0％，含B量为0.8—1.0％，含P量≦0.05％，含S量≦0.05％。
优选的，所述变质处理是将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用铁皮或者锡箔纸包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理。
本发明在锤头前端焊接有耐磨层，提高了破碎机锤头的耐磨性，提高了锤头的使用寿命，满足破碎机对锤头的抗冲击性。本发明生产工艺简单，锤柄与锤头连接紧密，使用时不易脱落，锤头硬度好，强度高，韧性好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例一：
(1)熔炼：熔炼含C量为3.1％，含Si量为0.7％，含锰量为1.0％，含Cr量为22％，含Ca量为1.0％，含B量为1.0％，含P量0.05％，含S量0.05％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1500℃，浇注温度为1480℃，浇注之前，将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用铁皮包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.35％，含Mn量为0.8％，含Si量为0.37％，含P量0.03％，含S量0.03％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至600℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1500℃，并保温8小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到950℃，保温3小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至250℃，保温2小时，出炉自然冷却即可。
实施例二：
(1)熔炼：熔炼含C量为2.5％，含Si量为0.3％，含锰量为0.6％，含Cr量为18％，含Ca量为0.6％，含B量为0.8％，含P量0.04％，含S量0.04％，的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1450℃，浇注温度为1480℃，浇注之前，将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用锡箔纸包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.27％，含Mn量为0.5％，含Si量为0.2％，含P量0.02％，含S量0.02％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至400℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1480℃，并保温6小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到900℃，保温2小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至200℃，保温1.5小时，出炉自然冷却即可。
实施例三：
(1)熔炼：熔炼含C量为2.8％，含Si量为0.5％，含锰量为0.8％，含Cr量为20％，含Ca量为0.8％，含B量为0.9％，含P量0.03％，含S量0.03％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1470℃，浇注温度为1480℃，浇注之前，将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用铁皮包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.30％，含Mn量为0.7％，含Si量为0.30％，含P量0.01％，含S量0.01％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至500℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1490℃，并保温7小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到930℃，保温2小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至230℃，保温1.7小时，出炉自然冷却即可。
实施例四：
(1)熔炼：熔炼含C量为2.6％，含Si量为0.4％，含锰量为0.7％，含Cr量为19％，含Ca量为0.7％，含B量为0.85％，含P量0.02％，含S量0.02％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1460℃，浇注温度为1480℃，浇注之前，将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用锡箔纸包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.28％，含Mn量为0.9％，含Si量为0.35％，含P量0.015％，含S量0.015％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至450℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1485℃，并保温6.5小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到920℃，保温2.5小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至220℃，保温1.9小时，出炉自然冷却即可。
实施例五：
(1)熔炼：熔炼含C量为3.0％，含Si量为0.6％，含锰量为0.9％，含Cr量为21％，含Ca量为0.9％，含B量为0.9％，含P量0.005％，含S量0.005％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1490℃，浇注温度为1480℃，浇注之前，将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用锡箔纸包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.33％，含Mn量为0.75％，含Si量为0.33％，含P量0.005％，含S量0.005％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至555℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1495℃，并保温7.5小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到940℃，保温3小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至240℃，保温1.9小时，出炉自然冷却即可。
为进一步说明本发明的性能，将本发明与现有双金属复合破碎机锤头做出了对比，如下表：
本发明在锤头前端焊接有耐磨层，提高了破碎机锤头的耐磨性，提高了锤头的使用寿命，满足破碎机对锤头的抗冲击性。本发明生产工艺简单，锤柄与锤头连接紧密，使用时不易脱落，锤头硬度好，强度高，韧性好。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种双金属复合破碎机锤头的生产工艺，其特征在于，双金属复合破碎机锤头结构为：包括相连接的锤柄和锤头，所述锤头前端焊接有耐磨层；
制备方法具体包括以下步骤：
(1)熔炼：熔炼含C量为2.3—3.1％，含Si量为0.3—0.8％，含Mn量为0.6—1.2％，含Cr量为18—22％，含Ca量为0.6—1.2％，含B量为0.8—1.2％，含P量≦0.05％，含S量≦0.05％的高铬铸铁合金液，并将高铬铸铁合金液浇注成耐磨层，出铁温度为1450—1500℃，浇注温度为1480℃，浇注之前进行变质处理；以上含量均为重量百分比；
(2)将步骤(1)所得的耐磨层进行打磨处理；
(3)铸造锤柄，进行打磨；
(4)熔炼含C量为0.27—0.35％，含Mn量为0.5—0.8％，含Si量为0.2—0.37％，含P量≦0.03％，含S量≦0.03％的钢液；
(5)制作锤头消失模：按照锤头尺寸进行制作锤头消失模，将步骤(2)所得耐磨层放置在锤头消失模对应位置上，在复合表面涂上一层抗氧化保护剂，将锤柄套上锤头消失模，预热至400—600℃，然后放入砂箱中密封，抽负压；
(6)浇注金属液：将步骤(4)中所得的钢液浇入砂箱中，浇注温度为1480—1500℃，并保温6—8小时；
(7)冷却：将完成浇注的砂箱进行风冷，冷却之后开箱，进行打磨；
(8)热处理：将步骤(7)所得的锤头加热到900—950℃，保温2—3小时，出炉强制风冷淬火；再将锤头加热至200—250℃，保温1.5—2小时，出炉自然冷却即可。
2.根据权利要求1所述的双金属复合破碎机锤头的生产工艺，其特征在于，所述高铬铸铁含C量为2.5—3.1％，含Si量为0.3—0.7％，含锰量为0.6—1.0％，含Cr量为18—22％，含Ca量为0.6—1.0％，含B量为0.8—1.0％，含P量≦0.05％，含S量≦0.05％。
3.根据权利要求1所述的双金属复合破碎机锤头的生产工艺，其特征在于，所述变质处理是将稀土破碎至粒度小于15mm的小块，在280℃下烘干用铁皮或者锡箔纸包裹后放在钢包底部，采用包内冲入法对高铬铸铁液进行变质处理。
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