CN105107576B - 一种反击式破碎机板锤及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反击式破碎机板锤及其制造方法，其特征在于：板锤以合金钢为材质，在板锤用于打击物料的磨损工作部位内间隔排列有表面镀镍陶瓷棒；制作时，首先采用消失模铸造工艺制作板锤铸件，然后再对板锤铸件进行淬火、回火，即完成。本发明板锤的合金钢工作部位淬火回火组织为马氏体+碳化物M₇C₃+残余奥氏体，硬度46～52HRC，冲击韧性15～30J/cm²(10×l0×55mm无缺口试样)，陶瓷棒工作部位硬度HRC≥70，具有较高综合耐磨性能，使用寿命为高铬铸铁(Cr26MoNiCu)板锤的2～3倍。

Description

一种反击式破碎机板锤及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种反击式破碎机板锤及其采用消失模铸造工艺的制造方法。

背景技术

反击式破碎机具有结构简单、破碎比大、效率高等优点，广泛应用于矿山、砂石、建材等行业。板锤是反击式破碎机关键而又易磨损的零件之一，以楔块固定式安装固定于破碎机的转子上。破碎物料入料粒度500～1500mm，破碎机工作时，高速旋转的转子带动板锤以25～40m/s的线速度物料撞击物料，冲击力很大，板锤磨损十分严重，因此要求板锤具有较高的耐磨性和抗冲击能力。

目前反击式破碎机板锤主要是以高铬铸铁(Cr26MoNiCu)为材料，其虽具有很高的硬度和一定的韧性，对中低硬度物料具有较高的耐磨性，但对高硬度物料就显得力不从心。

因此，如何提高反击式破碎机板锤的耐磨性和抗冲击能力亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高综合耐磨性能的反击式破碎机板锤及其制造方法。本发明针对高硬度物料的特性，结合反击式破碎机板锤工作运转特点，对板锤主要磨损工作部位与非主要磨损工作部位材料分别进行设计，采用消失模铸造工艺对两种材料进行冶金复合，通过试验设计的最佳热处理工艺，研制出具有较高综合耐磨性能的金属陶瓷复合板锤，使用寿命为高铬铸铁(Cr26MoNiCu)的2～3倍。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明反击式破碎机板锤，其特点是：反击式破碎机板锤以合金钢为材质，在反击式破碎机板锤用于打击物料的磨损工作部位内间隔排列有表面镀镍陶瓷棒。

所述表面镀镍陶瓷棒垂直于板锤磨损工作部位的外表面插入到磨损工作部位内，且所述表面镀镍陶瓷棒的端面高出所述磨损工作部位的外表面1～3mm。

所述合金钢的化学成分为C 0.4～0.6％，Cr 4～6％，Mo 0.3～1.0％，Si 0.5～1.0％，Mn 0.5～1.0％，S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe；

所述表面镀镍陶瓷棒是按如下方法获得：由20～50目的Al₂O₃颗粒和20～50目的ZrO₂颗粒按质量百分比75～85％：15～25％混合，均匀打散后进行表面镀镍，镀镍厚度20～200μm；然后烘干，再加入自熔性合金粉末和粘结剂并混合均匀，放入模具内经40～60Mpa压力成型；将成型棒体放入真空烧结炉内以真空度0.01～0.02Pa、温度1200℃～1400℃高温致密细化烧结1～2h，即获得表面镀镍陶瓷棒；所述自熔性合金粉末的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的5～20％；所述粘结剂的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的1～5％。

上述反击式破碎机板锤的制造方法是：

(1)采用消失模铸造工艺制作板锤铸件

首先，按照板锤形状制作泡沫模具，将表面镀镍陶瓷棒间隙排列镶入到泡沫模具的预留位置；在模具表面涂覆耐火涂料并烘干；

然后，将泡沫模具置于砂箱中，填上干石英砂并进行振动压实，对砂箱内抽真空；

最后，将熔化的合金钢水在负压下浇注到模具区域，泡沫模具气化，合金钢水占据模具位置，将表面镀镍陶瓷棒包裹，在高温合金钢水的热作用下，陶瓷棒表面金属(Ni)和分散合金(自熔性合金粉末)与钢水发生冶金反应；待合金钢水凝固冷却后，与表面镀镍陶瓷棒冶金复合成型，即获得板锤铸件；

(2)对板锤铸件进行热处理

将板锤铸件先在980℃淬火后，再在300℃回火，即完成制造。

优选的，所述负压是0.02～0.06MPa。

优选的，对板锤铸件进行热处理的具体步骤是：

淬火：先升温至150℃并恒温1h，再升温至300℃并恒温1h，再升温至500℃并恒温1h，再升温至700℃并恒温1h，最后升温至980℃并恒温2～4h；

回火：当淬火温度降温至150～250℃时，升温至300℃并恒温4～6h，然后空冷至室温。

在上述步骤中，合金钢是采用中频电炉熔炼生产，熔炼前加入石灰石和碎玻璃复合造渣剂，待大部分炉料熔化后扒渣，然后加入锰铁、硅铁脱氧调整成分，插入铝丝进行终脱氧后出炉浇注。出炉温度控制为1540～1580℃。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的板锤具有较高综合耐磨性能，性价比高，适用于较高冲击、高硬度物料破碎工况条件；其使用寿命为高铬铸铁(Cr26MoNiCu)板锤的2～3倍，大大降低了金属材料消耗，同时减少了更换板锤所需要的人工、材料等费用，具有较高的经济效益和社会效益。

本发明采用试验设计的980℃淬火+300℃回火最佳热处理工艺后：板锤合金钢工作部位淬火回火组织为马氏体+碳化物M₇C₃+残余奥氏体，硬度46～52HRC，冲击韧性15～30J/cm²(10×l0×55mm无缺口试样)；陶瓷棒工作部位硬度HRC≥70，具有较高综合耐磨性能。

附图说明

图1为本发明板锤的主视图；

图2为本发明板锤的左视图；

图3为本发明板锤的俯视图；

图4为本发明板锤在制造过程中进行热处理的路线图；

图中标号：1板锤；2固定卡块；3磨损工作部位；4表面镀镍陶瓷棒。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，反击式破碎机的板锤1是通过固定卡块2安装固定于破碎机的转子上。为提高板锤的综合耐磨性能，本实施例针对板锤运转工况条件和磨损失效规律，对板锤的主要工作磨损部位与非主要工作磨损部位材料分别进行设计：如图2和图3所示，板锤整体是以合金钢为材质，在板锤用于打击物料的磨损工作部位3内间隔排列有表面镀镍陶瓷棒4。表面镀镍陶瓷棒4垂直于板锤磨损工作部位3的外表面插入到磨损工作部位3内，且表面镀镍陶瓷棒的端面4以高出磨损工作部位的外表面1～3mm最优。

作为板锤主成分的合金钢的化学成分为C 0.4～0.6％，Cr 4～6％，Mo 0.3～1.0％，Si 0.5～1.0％，Mn 0.5～1.0％，S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。

为确保陶瓷棒与钢水冶金结合，表面镀镍陶瓷棒是按如下方法获得：由20～50目的Al₂O₃颗粒和20～50目的ZrO₂颗粒按质量百分比75～85％：15～25％混合，均匀打散后进行表面镀镍，镀镍厚度20～200μm；然后烘干，再加入自熔性合金粉末和粘结剂并混合均匀，放入模具内经40～60Mpa压力成型；将成型棒体放入真空烧结炉内以真空度0.01～0.02Pa、温度1200℃～1400℃高温致密细化烧结1～2h，即获得表面镀镍陶瓷棒；自熔性合金粉末的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的5～20％；粘结剂的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的1～5％。

上述反击式破碎机板锤的制造方法是：

(1)采用消失模铸造工艺制作板锤铸件

首先，按照板锤形状制作泡沫模具，将表面镀镍陶瓷棒间隙排列镶入到泡沫模具的预留位置；在模具表面涂覆耐火涂料并烘干；

然后，将泡沫模具置于砂箱中，填上干石英砂并进行振动压实，对砂箱内抽真空；

最后，采用中频电炉熔炼生产，熔炼前加入石灰石+碎玻璃复合造渣剂，待大部分炉料熔化后扒渣，然后加入锰铁、硅铁脱氧调整成分，插入铝丝进行终脱氧后出炉。出炉温度控制为1540～1580℃，钢水镇静若干分钟后浇注，浇注前将浇包预热至700～800℃，钢水倒入浇包后立即在钢水表面抛撒聚渣剂，使得残余钢渣迅速聚集，进一步净化钢液，同时形成一层保温覆盖膜有利于铸件浇注成型，浇注温度控制在1480～1520℃。钢水浇注时，砂箱内真空在负压0.02～0.06MPa。熔化的合金钢水浇注到模具区域，泡沫模具迅速气化，合金钢水占据模具位置，将表面镀镍陶瓷棒包裹。在高温合金钢水的热作用下，陶瓷棒表面金属和分散合金与钢水发生冶金反应；待合金钢水凝固冷却后，与表面镀镍陶瓷棒冶金复合成型，即获得板锤铸件；

(2)对板锤铸件进行热处理

为发挥陶瓷棒硬度高(HRC≥70)的优势，需要确保与其冶金复合的合金钢工作部位具有较高的冲击韧性，同时具有较高的硬度。结合板锤合金钢工作部位合金元素多的特点，我们试验设计了980℃淬火+300℃回火最佳热处理工艺(如图4所示)。

热处理后板锤合金钢工作部位淬火回火组织为马氏体+碳化物M₇C₃+残余奥氏体，硬度46～52HRC，冲击韧性15～30J/cm²(10×l0×55mm无缺口试样)，陶瓷棒工作部位硬度HRC≥70，具有较高综合耐磨性能，使用寿命为高铬铸铁(Cr26MoNiCu)板锤的2～3倍。

以上实例为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，此等均应落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种反击式破碎机板锤，其特征是：反击式破碎机板锤以合金钢为材质，在反击式破碎机板锤用于打击物料的磨损工作部位内间隔排列有表面镀镍陶瓷棒；

所述表面镀镍陶瓷棒垂直于板锤磨损工作部位的外表面插入到磨损工作部位内，且所述表面镀镍陶瓷棒的端面高出所述磨损工作部位的外表面1～3mm；

所述合金钢的化学成分为C 0.4～0.6％，Cr 4～6％，Mo 0.3～1.0％，Si 0.5～1.0％，Mn 0.5～1.0％，S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe；

所述表面镀镍陶瓷棒是按如下方法获得：由20～50目的Al₂O₃颗粒和20～50目的ZrO₂颗粒按质量百分比75～85％：15～25％混合，均匀打散后进行表面镀镍，镀镍厚度20～200μm；然后烘干，再加入自熔性合金粉末和粘结剂并混合均匀，放入模具内经40～60Mpa压力成型；将成型棒体放入真空烧结炉内以真空度0.01～0.02Pa、温度1200℃～1400℃高温致密细化烧结1～2h，即获得表面镀镍陶瓷棒；

所述自熔性合金粉末的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的5～20％；

所述粘结剂的添加量占Al₂O₃颗粒和ZrO₂颗粒总质量的1～5％。

2.一种权利要求1所述反击式破碎机板锤的制造方法，其特征是按如下步骤进行：

(1)采用消失模铸造工艺制作板锤铸件

首先，按照板锤形状制作泡沫模具，将表面镀镍陶瓷棒间隙排列镶入到泡沫模具的预留位置；在泡沫模具表面涂覆耐火涂料并烘干；

然后，将泡沫模具置于砂箱中，填上干石英砂并进行振动压实，对砂箱内抽真空；

最后，将熔化的合金钢水在负压下浇注到泡沫模具区域，泡沫模具气化，合金钢水占据泡沫模具位置，将表面镀镍陶瓷棒包裹，在高温合金钢水的热作用下，表面镀镍陶瓷棒表面金属和分散合金与钢水发生冶金反应；待合金钢水凝固冷却后，与表面镀镍陶瓷棒冶金复合成型，即获得板锤铸件；

(2)对板锤铸件进行热处理

将板锤铸件先在980℃淬火后，再在300℃回火，即完成制造。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是：

所述负压是0.02～0.06MPa。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是：对板锤铸件进行热处理的具体步骤是：

淬火：先升温至150℃并恒温1h，再升温至300℃并恒温1h，再升温至500℃并恒温1h，再升温至700℃并恒温1h，最后升温至980℃并恒温2～4h；

回火：当淬火温度降温至150～250℃时，升温至300℃并恒温4～6h，然后空冷至室温。