CN104213035A - 一种双液双金属复合锤头及其铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双液双金属复合锤头及其铸造工艺，其采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到900℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理。本发明通过复合金属的制作工艺，利用耐磨可抗冲击性能较好的材料制造锤头，提高锤头的使用寿命，利用韧性较好的材料制造锤柄，提高锤柄的抗冲击能力，利用两种不同材料的性能来满足锤头和锤柄的使用要求，从而使锤头综合性能大大提高。

Description

一种双液双金属复合锤头及其铸造工艺

技术领域

本发明涉及锤头的铸造工艺，具体涉及一种双液双金属复合锤头铸造工艺。

背景技术

锤头是破碎机的关键部件，其端部磨损程度决定出料粒度的大小，因此通常被设计成头部和柄两部分头部分，头部直接与物料发生撞击，要求有较高的硬度和耐磨性，起连接作用的锤柄不直接参与磨损，只需具备相应韧性和强度。生产中常采用高铬铸铁(KmTBCr26)做锤头与铸钢(ZG270—500)做锤柄的复合铸造。

近年来，为了解决传统锤头耐磨性不足的问题，又开发了双金属材质复合锤头，即锤柄部位采用了低合金钢或中碳钢材质，取其强度、韧性优良的特点；锤头部位采用了高铬铸铁硬度高的性能，以达到耐磨目的。其铸造工艺步骤分为两次铸造。第一步用砂铸或真空铸造完成锤柄铸件部分；第二步再通过砂铸或真空铸造方式将预制好的锤柄放在型腔内，用高铬铸铁金属液将含在锤头部位内的锤柄进行浇注，即用高铬铸铁材质的金属液将锤柄部位包裹、成型。这种方法是液固复合铸造。其不足之处是工序多、时间长，清整打磨量大，尤其是锤头包裹锤柄部位容易出现质量缺陷。从而造成了在破碎生产作业中经常出现锤头与锤柄结合处开裂和锤头击打部位金属脱落的情况。

因此，许多人集中研究液-液铸造工艺。但是这种工艺其现场操作困难更大，质量更难稳定。报道虽然很多，但不能在大生产中应用，距离批量生产出质优价廉的锤头，相差甚远。

发明内容

本发明的目的是就以上现有技术的缺陷提供了一种双液双金属复合锤头铸造工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双液双金属复合锤头，

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.38~0.48%，Mn：0.8~1.2%，Si：0.4~0.8%，Cr：0.8~1.2%，Mo：0.6~0.9%，Ni：0.8~1.0%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：：C：2.4~3.6%，Mn：1.3~1.6%，Si：0.3~0.5%，Cr：18~23%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

所述锤柄原料中的变质剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.025%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成。

所述锤头原料中的催化剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.02%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成。

双液双金属复合锤头的铸造工艺，其特征是采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头。

双液双金属复合锤头的铸造工艺，其特征是当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到900℃—1200℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理。

所述的热处理为：将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，980℃—1050℃保温4—5小时后空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温4—6小时后进行空冷。

所述热处理中淬火工艺中的空冷步骤之前采用先喷雾15—20分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷。

本发明的有益效果为：

（1）通过复合金属的制作工艺，利用耐磨可抗冲击性能较好的材料制造锤头，提高锤头的使用寿命，利用韧性较好的材料制造锤柄，提高锤柄的抗冲击能力，利用两种不同材料的性能来满足锤头和锤柄的使用要求，从而使锤头综合性能大大提高。

（2）由于液液复合高铬铸铁耐磨锤头的锤柄与锤头结合性好、完美得具备了韧硬兼优的使用性能，比现有高锰钢、中合金铸造、道轨钢锻造、液固复合铸造锤头相比，提高了使用寿命，减少了用户频繁更换锤头的时间和维修费用，减轻了作业人员的劳动强度，并为国家节省了大量的钢铁资源。

（3）利用回火、空冷热处理工艺，提高了铸件的韧性和硬度，从先进的工艺上保障了产品质量的优良。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

一种双液双金属复合锤头：

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.38%，Mn：0.8%，Si：0.4%，Cr：0.8%，Mo：0.6%，Ni：0.8%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：C：2.4%，Mn：1.3%，Si：0.3%，Cr：18%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

本发明的铸造工艺，包括以下步骤：

对100公斤优质钢铁进行成分检测，根据检测结果，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标，在合格的优质钢铁中加入0.7公斤硅铁、0.8公斤锰铁、23.5公斤的铬铁、0.2公斤镍矿，0.021公斤钼铁；

采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到900℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理；将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，980℃保温4小时，而后用喷雾喷15分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温4小时后进行空冷。

实施例2

一种双液双金属复合锤头：

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C： 0.48%，Mn：1.2%，Si：0.8%，Cr：1.2%，Mo：0.9%，Ni：1.0%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：C：3.6%，Mn：1.6%，Si：0.5%，Cr：23%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

本发明的铸造工艺，包括以下步骤：

对100公斤优质钢铁进行成分检测，根据检测结果，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标，在合格的优质钢铁中加入0.7公斤硅铁、0.8公斤锰铁、23.5公斤铬铁、0.2公斤镍矿，0.021公斤钼铁；

采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到1200℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理；将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，1050℃保温5小时，而后；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷；用喷雾喷15分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷。

实施例3：

一种双液双金属复合锤头：

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.4%，Mn：0.9%，Si：0.6%，Cr：0.9%，Mo：0.7%，Ni：0.9%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：C：2.8%，Mn：1.4%，Si：1.4%，Cr：19%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

本发明的铸造工艺，包括以下步骤：

对100公斤优质钢铁进行成分检测，根据检测结果，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标，在合格的优质钢铁中加入0.7公斤硅铁、0.8公斤锰铁、23.5公斤铬铁、0.2公斤镍矿，0.021公斤钼铁；

采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到1000℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理；将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，1000℃保温4小时，而后用喷雾喷15分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温4小时后进行空冷。

实施例4：

一种双液双金属复合锤头：

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.43%，Mn：1.1%，Si：0.6%，Cr：1.0%，Mo：0.8%，Ni：0.9%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：C：3.0%，Mn：1.5%，Si：0.4%，Cr：20%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

本发明的铸造工艺，包括以下步骤：对100公斤优质钢铁进行成分检测，根据检测结果，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标，在合格的优质钢铁中加入0.7公斤硅铁、0.8公斤锰铁、23.5公斤铬铁、0.2公斤镍矿，0.021公斤钼铁；

采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到1100℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理；将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，1050℃保温4小时，而后；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷；用喷雾喷20分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷。

实施例5：

其锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.46%，Mn：1.1%，Si：0.7%，Cr：1.1%，Mo：0.8%，Ni：1.0%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，变质剂：1.225%，余量为铁；

其锤头的原料按重量百分比包括以下组分：C：3.5%，Mn：1.5%，Si：0.5%，Cr：22%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.22%，余量为铁。

本发明的铸造工艺，包括以下步骤：

对100公斤优质钢铁进行成分检测，根据检测结果，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标，在合格的优质钢铁中加入0.7公斤硅铁、0.8公斤锰铁、23.5公斤铬铁、0.2公斤镍矿，0.021公斤钼铁；

采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到1200℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理；将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，1000℃保温5小时，而后；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷；用喷雾喷20分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温5小时后进行空冷。

实施例1-5所述的一种双液双金属复合锤头，其中，所述锤柄原料中的变质剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.025%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成；所述锤头原料中的催化剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.02%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成。

上述实施例中，实施例5为本发明的最佳实施例。

表一：物理性能测试结果（锤柄部位）

表二：物理性能测试结果（锤头部位）

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种双液双金属复合锤头，其特征在于：

锤柄的原料按重量百分比包括以下组分：C：0.38~0.48%，Mn：0.8~1.2%，Si：0.4~0.8%，Cr：0.8~1.2%，Mo：0.6~0.9%，Ni：0.8~1.0%，P：≤0.04%，S：≤0.04%，变质剂：1.225%，余量为铁；

锤头的原料按重量百分比包括以下组分：：C：2.4~3.6%，Mn：1.3~1.6%，Si：0.3~0.5%，Cr：18~23%，Mo：1.5%，Ni：1.8%，P：≤0.07%，S：≤0.07%，变质剂：1.22%，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的一种双液双金属复合锤头，其特征在于：所述锤柄原料中的变质剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.025%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成。

3.根据权利要求1所述的一种双液双金属复合锤头，其特征在于：所述锤头原料中的催化剂是由V—Fe：0.3%、Ti—Fe：0.3%、Re：0.2%、B—Fe：0.02%、Si—Ca：0.3%、球化剂：0.1%组成。

4.一种双液双金属复合锤头的铸造工艺，其特征在于：主要包括如下步骤：

（1）采取平做立浇，有两个外浇口，顶部设有冒口，锤头部分（耐磨处）设有冷铁，让该部金属液快速凝固，使其组织致密，砂型为自砂型，先浇注锤柄后浇注锤头；

（2）当低合金钢浇注到指定位置时，即停止注浇，停止数秒，加入已备好的变质剂后再停止数秒，当钢液达到900℃—1200℃时，再从另个浇注口浇注高合金铸铁，直到浇满冒口，撒盖保温剂，经充分冷却至室温后再开箱，清砂打磨后送到热处理。

5.根据权利要求4所述的一种双液双金属复合锤头的铸造工艺，其特征在于：

步骤（2）所述的热处理为：将锤头进行淬火工艺，先加热到350℃保温1小时，650℃保温1.5小时，980℃—1050℃保温4—5小时后空冷；然后后进行回火工艺，将锤头加热到400℃保温4—6小时后进行空冷。

6.根据权利要求5所述的一种双液双金属复合锤头的铸造工艺，其特征在于：

所述热处理淬火工艺中的空冷步骤之前采用先喷雾15—20分钟，当锤头变为暗红时，继续吹风20分钟，当时锤头为黑红时，停风空冷。