CN104588589B - 一种挖掘机斗齿的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机斗齿的铸造工艺，属于挖掘机配件的加工方法技术领域，所述工艺包括以下步骤：(1)制砂箱，砂箱包括上砂箱和下砂箱，下砂箱上设有斗齿型腔，斗齿型腔的周围设置有电热管，上砂箱和下砂箱合模后固定安装于一由动力装置驱动的转动台上；(2)冶炼；(3)浇铸，吊出钢包进行浇铸，浇铸时启动动力装置，转动台转动，同时控制下砂箱的温度，然后倒入斗齿型腔1/4的钢水量，随流在混合箱中加入第一合金，浇入浇口杯中，混合箱中继续倒入钢水，随流在混合箱中加入第二合金；(4)成型，冷凝成型后转动台停止转动，开箱出模。本发明解决了目前斗齿的齿尖与齿根材质均匀、使用寿命短的技术问题，广泛应用于挖掘机斗齿生产中。

Description

一种挖掘机斗齿的铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种工程机械配件的铸造工艺，更特别地涉及一种挖掘机斗齿的铸造工艺，属于挖掘机配件的加工方法技术领域。

背景技术

斗齿是挖掘机上的重要部件，也是易损件，其是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。由于斗齿磨损失效部分是齿尖，只要更换齿尖即可。

目前斗齿大都是通过铸造工艺批量成型的，斗齿坯件铸造完成后，透热锻造是斗齿成型环节最为重要的一个节点，透热锻造选择中频感应加热设备就可以完成(透热是对金属由外到内整体进行加热，是金属锻造成型前的热处理，锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松，焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件)。

在铸造过程中，斗齿的齿尖和齿根材料是一致的，只是铸造完成后再采用透热锻造改变一下齿尖的硬度和强度，但是这种提高并没有从根本上解决问题，使用时齿尖部位首先接触物料表面时，由于速度较快，斗齿尖部分受到较强烈的冲击，随着挖掘深度的加大，斗齿受力情况会有所改变。当斗齿切割物料时，斗齿与物料发生相对运动，在表面产生很大的正挤压力，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力。如果物料为较硬的岩石块、混凝土等，摩擦力将是很大的。这个过程反复作用的结果在斗齿工作面产生不同程度的表面磨损，进而产生深度较大的犁沟。因此，斗齿的材质直接影响到斗齿的使用寿命的长短，而从斗齿的失效原因分析，斗齿的各个位置的材质最好不一致，但这就给斗齿的铸造带来一个技术难题。

因此，开发一种新的挖掘机斗齿的铸造工艺，提高斗齿的使用寿命，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础所依。

发明内容

为了克服上述所指出的现有斗齿的铸造缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种挖掘机斗齿的铸造工艺，以解决目前斗齿的齿尖与齿根材质均匀、使用寿命短的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种挖掘机斗齿的铸造工艺，所述挖掘机斗齿的铸造工艺包括以下步骤：

(1)制砂箱：所述砂箱包括上砂箱和下砂箱，所述上砂箱上设有浇口杯和浇道，所述下砂箱上设有斗齿型腔，所述斗齿型腔的周围设置有电热管，所述上砂箱和下砂箱合模后固定安装于一由动力装置驱动的转动台上；

(2)冶炼：温度达1560℃时，喂硅钙钡芯线进行浸入脱氧处理，控制钙重量百分比含量为0.0015-0.0025％，喂线过程钙产生的蒸汽压使渣形成泡沫渣，调整渣的碱度在2.8-3.2之间，用碳化硅、硅铁、硅钙合金扩散脱氧，保持白渣时间为8-12分钟；

(3)浇铸：吊出钢包进行浇铸，浇铸时启动动力装置，转动台转动，同时控制下砂箱的温度，然后倒入斗齿型腔1/4的钢水量，随流在混合箱中加入第一合金，浇入浇口杯中，混合箱中继续倒入钢水，随流在混合箱中加入第二合金，保证浇铸过程连续，直至浇铸完成；

(4)成型：冷凝成型后转动台停止转动，开箱出模。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为一种改进，在步骤(2)中，优选地，控制钙重量百分比含量为0.002％。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为一种改进，在步骤(2)中，优选地，保持白渣时间为10分钟。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为一种改进，在步骤(3)中，所述混合箱的底部倾斜设置，所述混合箱的箱底低端设有一钢水出口，所述钢水出口朝向所述浇口杯，合金和钢水的加入位置位于所述混合箱的箱底高端。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为进一步的改进，所述第一合金成分(质量分数，％)为0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.48Si，即按照质量分数％计，所述第一合金成分为0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.48Si。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为进一步的改进，所述第二合金成分(质量分数，％)为0.20C、0.68Cr、0.26Mn、0.57Mo，即按照质量分数％计，所述第二合金成分为0.20C、0.68Cr、0.26Mn、0.57Mo。

在本发明的所述挖掘机斗齿的铸造工艺中，作为进一步的改进，还包括步骤(5)正火处理。

采用了上述技术方案后，本发明的铸造工艺取得了诸多有益效果，例如：

(1)由于浇铸时随流先后加入第一合金和第二合金，并且砂箱一直在转动，在离心力的作用下，斗齿表面和芯部的材质不一致，并且斗齿的端部和根部的材质也不一样，保证了斗齿成型后不同工作部位所具有的韧性、强度、刚性和耐磨性的各项要求。

(2)由于混合箱的底部倾斜设置，混合箱的箱底低端设有一钢水出口，钢水出口朝向浇口杯，第一合金、第二合金和钢水的加入位置位于混合箱的箱底高端，第一合金和第二合金在混合箱中从箱底高端向低端流淌的过程也是混合和孕育的过程。

(3)由于下砂箱中设置了电热管，通过电热管的温度控制钢水的冷凝时间，避免了冷凝先后出现缩松。

(4)由于浇铸和冷凝过程中转动台一直在转动，在离心力的作用下，增加了钢水的致密度，改善了铸件的组织和性能。

(5)由于铸造成型后，对铸件进行适当的正火，以改善组织和性能，提高使用寿，对铸件进行合理的热处理后，在相同的工况条件下，斗齿的使用寿命提高了近2倍。

附图说明

图1是本发明实施例一中的砂箱的结构示意图；

图2是本发明实施例一的浇铸过程示意图；

图3是本发明实施例二中的砂箱的结构示意图；

图4是本发明实施例三中的砂箱的结构示意图；

其中，在图1、图2、图3和图4中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部件。

图中：1、下砂箱，2、上砂箱，3、斗齿型腔，4、电热管，5、浇口杯，6、转动台，7、混合箱，8、钢水出口，9、钢包，10、合金漏斗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例一

如图1和图2共同所示，本发明所提供了一种挖掘机斗齿的铸造工艺，包括以下步骤：(1)制砂箱，砂箱包括上砂箱2和下砂箱1，上砂箱2上设有浇口杯5和浇道，下砂箱1上设有斗齿型腔3，斗齿型腔3为锥台形，斗齿型腔3的周围设置有电热管4，上砂箱2和下砂箱1合模后固定安装于一由动力装置驱动的转动台6上，斗齿型腔3的回转中心与转动台6的回转中心相一致，浇道采用直浇道，以保证钢水的顺利的浇铸；(2)冶炼，温度达1560℃时，喂硅钙钡芯线进行浸入脱氧处理，控制钙重量百分含量为0.0015-0.0025％，喂线过程钙产生的蒸汽压使渣形成泡沫渣，调整渣的碱度在2.8-3.2之间，用碳化硅、硅铁、硅钙合金扩散脱氧，保持白渣时间为10分钟；(3)浇铸，吊出钢包9进行浇铸，浇铸时启动动力装置，转动台6按照图中箭头方向转动，同时控制下砂箱1的温度，保温，然后倒入斗齿型腔31/4的钢水量，随流在混合箱7中加入第一合金，将第一合金放入合金漏斗10中，边加入钢水边加入第一合金，浇入浇口杯5中，第一合金成分(质量分数，％)为0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.48Si，钢水和第一合金在离心力作用下分布在斗齿型腔3的外壁上，得到了高强度、高硬度及耐磨性高的斗齿，表面硬度达到HRC60-64，以适应斗齿在挖掘过程中反复承受滑动摩擦和强力挤压负荷，混合箱7中继续倒入钢水，随流在混合箱7中加入第二合金，将第二合金放入合金漏斗10中，边加入钢水边加入第二合金，第二合金成分(质量分数，％)为0.20C、0.68Cr、0.26Mn、0.57Mo，使得芯部具有优良的强度与韧性合理匹配，以保证其强度合理、韧性好，第一合金加完后需要连续加第二合金和钢水，保证浇铸过程连续，直至浇铸完成，混合箱7的底部倾斜设置，混合箱7的箱底低端设有一钢水出口8，钢水出口8朝向浇口杯5，第一合金、第二合金和钢水的加入位置位于混合箱7的箱底高端，第一合金和第二合金在混合箱7中从箱底高端向低端流淌的过程也是混合和孕育的过程，以保证斗齿成型后韧性、强度、刚性和耐磨性的各项要求；(4)成型，通过电热管4的温度控制冷凝时间，保证斗齿表面和芯部的冷凝时间一致，冷凝成型后转动台6停止转动，开箱出模；(5)正火处理，以改善组织和性能，提高使用寿命。

通过上述工艺制作的斗齿，表面和芯部的材质不一致，并且端部和根部的材质也不一致，这样最大限度的发挥了斗齿各部位的作用，提高了斗齿的表面刚性和耐磨性，同时也提高了斗齿芯部和根部的韧性，避免了斗齿工作过程中受冲击发生断裂的现象。

实施例二

如图3所示，本发明所提供了一种挖掘机斗齿的铸造工艺，其工艺与实施例一基本相同，其区别在于，斗齿型腔3为扁平状，斗齿型腔3与转动台6的回转中心偏心设置，这样在浇铸时，耐磨和加硬的合金材质单面堆积，尤其适用于破土型的斗齿和铲土型的斗齿，将斗齿的下表面硬度和耐磨性大幅提高，延长了该类型斗齿的使用寿命。

实施例三

如图4所示，本发明所提供了一种挖掘机斗齿的铸造工艺，其工艺与实施例二基本相同，其区别在于，在回转中心的周边偏心设置若干个扁平状的斗齿型腔3，浇道采用径向设置的平浇道和竖向设置的直浇道，同时浇铸成型若干个斗齿，大大提高了斗齿的成型效率，实现了批量生产，进一步降低了生产成本。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制砂箱：所述砂箱包括上砂箱和下砂箱，所述上砂箱上设有浇口杯和浇道，所述下砂箱上设有斗齿型腔，所述斗齿型腔的周围设置有电热管，所述上砂箱和下砂箱合模后固定安装于一由动力装置驱动的转动台上；

(2)冶炼：温度达1560℃时，喂硅钙钡芯线进行浸入脱氧处理，控制钙重量百分比含量为0.0015-0.0025％，喂线过程钙产生的蒸汽压使渣形成泡沫渣，调整渣的碱度在2.8-3.2之间，用碳化硅、硅铁、硅钙合金扩散脱氧，保持白渣时间为8-12分钟；

(3)浇铸：吊出钢包进行浇铸，浇铸时启动动力装置，转动台转动，同时控制下砂箱的温度，然后倒入斗齿型腔1/4的钢水量，随流在混合箱中加入第一合金，浇入浇口杯中，混合箱中继续倒入钢水，随流在混合箱中加入第二合金，保证浇铸过程连续，直至浇铸完成；

(4)成型：冷凝成型后转动台停止转动，开箱出模；

所述第一合金成分以％计的质量分数为0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.68Si；

所述第二合金成分以％计的质量分数为0.20C、0.68Cr、0.26Mn、0.57Mo。

2.如权利要求1所述的挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于：在步骤(2)中，控制钙重量百分比含量为0.002％。

3.如权利要求1或2所述的挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于：在步骤(2)中，保持白渣时间为10分钟。

4.如权利要求1或2所述的挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于：在步骤(3)中，所述混合箱的底部倾斜设置，所述混合箱的箱底低端设有一钢水出口，所述钢水出口朝向所述浇口杯，第一合金、第二合金和钢水的加入位置位于所述混合箱的箱底高端。

5.如权利要求1或2所述的挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于：还包括步骤(5)正火处理。