CN105195713A - 液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法。所述方法在铸型内设置机械加工的非工作面固态金属，之后用工作面的液态金属包覆固态金属，待液态金属冷却凝固后，实现与固态金属冶金和机械结合达到铸接成型之目的。本发明工作面金属材料的优良性能满足了工、模具的使用要求，而非工作面金属材料也满足了内部的性能要求，因而大大降低了整个工、模具的制造成本。本发明不仅应用于轧辊、模具、锤头的制造和修复，还可用于碾轮磨煤机的磨辊套、扇形底盘、面粉厂磨面机碾磨小麦的磨辊以及往复式泥浆泵的缸套等零部件的制造与修复。

Description

液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法

技术领域

本发明涉及一种黑色金属铸造技术领域，特别是涉及一种液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法。

背景技术

液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法，是一种采用铸造的方法将液态金属通过浇注铸接在固态金属上，达到冶金和机械结合，即部分固态金属被液态金属熔化待液态金属冷却凝固后实现二者的铸接。固态部分和液态部分的化学成分可以相同也可以不同，当化学成分不同时，一般固态部分是价格较低的结构钢或球墨铸铁，而液态部分则是价格较高的合金钢或高铬铸铁。

工业生产中，很多工、模具工作中出现的失效是由于工作面的损伤，例如磨损、剥落、腐蚀、热疲劳等(以下简称损伤)。工、模具由于尺寸精确度要求较高，工作面一经损伤即停止使用，有的报废不能再用，有的需要修复后再使用。

例如，轧钢生产使用的热轧辊(热轧时用的轧辊，以下简称轧辊)，被轧钢材的始轧温度为1200--1250℃，终轧温度为800--850℃，轧辊和高温钢材挤压和摩擦，必然造成磨损和热疲劳，轧辊在工作一定时间后，就要进行重车，但重车率是有限的，一经超过重车率的尺寸，轧辊就报废。有的还没有达到重车率的量就因剥落而提前报废。

对于报废的轧辊，有的可以进行修复，使其恢复尺寸和力学性能而重新使用。

现在使用的修复手段主要是用堆焊的方法。

堆焊的优点是焊层和基体能达到冶金结合，连接较牢固，但缺点是堆焊过程时间长，即劳动生产率不高，堆焊所用焊接材料成本高，由于是多层多道堆焊，焊接缺陷较多。

采用铸接技术将损伤的轧辊经过适当的机械加工作为固态部分放进铸型，将熔化的液态金属浇入铸型，用液态包覆固态，凝固后取出铸件，其尺寸和形状达到新轧辊毛坯的要求，再进行热处理和机械加工达到新轧辊尺寸和力学性能要求，即可以作为新轧辊使用。所述铸接工艺的优点在于：和堆焊相比节省了修复的时间，提高了劳动生产率，作为包覆层，液态金属其成本低于堆焊中的焊接材料的成本，液态金属凝固后和固态金属的冶金和机械结合可达到使用要求，即不脱落。

这种铸接技术，同样可以应用于铝合金汽车轮毂的低压铸造模具、矿石破碎机的锤头、面粉厂用磨麦机磨辊、火力发电厂碾轮磨煤机上的磨辊套、扇形底盘以及往复式泥浆泵缸套等易损件的修复或者生产。

发明内容

为此，本发明提供一种液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法。该发明采用铸造方法将上述工件的内、外部分铸接在一起，由于其外部金属材料的优良性能满足了使用要求，而内部廉价的金属材料可以满足内部的性能要求，这就降低了轧辊、模具、锤头的制造成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液态包覆固态进行铸接轧辊、模具、锤头的方法，所述方法在铸型内用液态金属包覆固态金属，待液态金属冷却凝固后，实现与固态金属的冶金和机械结合达到铸接成型的目的；所述方法即可用于轧辊、模具、锤头的修复，也可以用于新的轧辊、模具和锤头的制造。

所述液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头的方法，其具体步骤如下：

步骤1：选择轧辊、模具、锤头工作面金属材料和非工作面金属材料，对非工作面金属材料在固态下进行机械加工，用于铸接时形成冶金和机械结合；

步骤2：制造铸型；

步骤3：将步骤1机械加工成型的固态部分放入炉内加热并保温；

步骤4：熔化冶炼工作面金属材料；

步骤5：将步骤3加热并保温的固态部分放入铸型，并合箱；

步骤6：向步骤2的铸型中，浇注步骤4熔化冶炼的液态金属材料；

步骤7：液态金属材料冷却、凝固后打开铸型，取出铸件并清砂处理。

所述工作面部分选用价格高、性能优良的金属材料；所述非工作面部分选用价格低、性能适用于内部要求的金属材料。

对制造的或修复的轧辊、模具、锤头工作面材料与非工作面材料可采用不同的金属材料，也可采用相同的金属材料。

本发明的有益效果是：采用本发明对轧辊、模具、锤头等铸接，既保证和提高了使用寿命，又降低了生产成本。作为工件外部即工作面部分可以采用价格高、性能优良的金属材料，工件内部即非工作面部分采用价格低、性能达到内部要求的金属材料。内部金属材料为固态，而外层金属材料熔化为液态，用铸造的方法将内、外部分铸接在一起达到冶金和机械结合，这样外部金属材料优良的性能满足了工、模具使用的要求，而内部廉价的金属材料也满足了内部的性能要求，因而大大降低了整个工、模具的制造成本。所述铸接技术除可应用于轧辊、模具、锤头的制造，也可应用于其修复。本发明还可用于碾轮磨煤机的磨辊套、扇形底盘、面粉厂磨面机碾磨小麦的磨辊以及往复式泥浆泵的缸套等零部件的制造与修复。

附图说明

图1是铸接后完整的轧辊铸件毛坯的结构示意图；

图2是工作面剥落失效的轧辊的结构示意图；

图3是剥落失效的轧辊机械加工后的结构示意图；

图4是轧辊铸接合箱时的结构示意图；

图5是双金属铝合金车轮模具铸件毛坯的主视图；

图6是双金属铝合金车轮模具铸件毛坯的俯视图；

图7是双金属铝合金车轮模具铸接前固态部分的结构示意图；

图8是双金属铝合金车轮模具铸接合箱时的结构示意图；

图9是双金属破碎机锤头的主视图；

图10是双金属破碎机锤头的俯视图；

图11是双金属破碎机锤头固态部分的主视图；

图12是双金属破碎机锤头固态部分的俯视图；

图13是双金属破碎机锤头铸接合箱时的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

报废轧辊的修复和双金属轧辊(外层与内层金属材料成分不同)的制造

经长期使用，造成表面剥落而报废的轧辊(见图2)铸接后完整的轧辊铸件毛坯(见图1)。

步骤1：

步骤1.1对于表面已剥落成分为球墨铸铁的轧辊进行机械加工，去掉剥落部分，再将其加工出用于铸接的凹槽和孔，所述凹槽为沿辊身加工的螺旋形连续的凹槽，凹槽的截面为矩形；所述孔为在上述凹槽上加工的等距离径向盲孔。(见图3)；

步骤1.2对于新制造的轧辊，可在其固态部分即与液态金属进行铸接的面上加工出有利于铸接的凹槽和孔，所述凹槽和孔同步骤1.1的凹槽和孔相同(见图3)；

步骤2：制作铸接用的铸型；

步骤3：将固态部分放入加热炉进行加热和保温；

步骤4：融化和冶炼工作面金属材料，对于修复可采用球墨铸铁；对于制造新轧辊可以采用合金铸铁；

步骤5：将固态部分吊装入铸型，并合箱，准备浇注(见图4)；

步骤6：浇注步骤4融化的液态金属；

步骤7：液态金属冷却、凝固后打开铸型，取出铸件并清砂处理，铸接后得到完整的轧辊铸件毛坯(图1)；

步骤8：对轧辊铸件毛坯进行热处理，之后机械加工到新轧辊尺寸要求。

双金属轧辊既可以保证和提高轧辊的使用寿命，又降低其生产成本；铸接修复的轧辊与堆焊修复工艺相比节省了修复的时间，提高了生产效率。

实施例2

低压铸造铝合金车轮双金属模具的铸接

汽车车轮(即轮毂)多是由铝合金制造，而大多数是采用低压铸造的方法成型。低压铸造铝合金车轮时，铸型都是金属型，被称为铝合金低压铸造模具(以下简称模具)。

低压铸造铝合金车轮时，液态铝合金浇注温度是700℃，以表压为0.7个大气压的压力压入铸型(即模具)，这样在低压铸造铝合金车轮时，模具内腔要不断受到700℃液态铝合金的冲刷，而且受到挤压力的作用，因而造成模具的磨损。为了使模具的温度不能太高，每铸造一个车轮，对模具就要进行冷却降温，一个铝合金车轮的低压铸造时间大约是4分钟左右，所以模具要受到不断的加热和冷却的交替作用，模具容易产生热疲劳。模具一旦磨损和剥落就要进行修复，严重了要报废。现在采用的模具都是单金属的，即模具的整体是一种成分的。由于模具的失效只是发生在与液态铝合金接触的内腔(以下简称工作部分)，而不与铝合金接触的部分(以下简称非工作部分)是不发生上述损伤的。为了提高模具的使用寿命，降低其制造成本，可以采用本发明的铸接技术，采用两种成分不同的合金铸接在一起，制成双金属模具。即工作部分选用价格高但具有耐磨耐腐蚀、抗热疲劳能力强的金属材料，而非工作部分选用价格低廉的球墨铸铁或一般结构钢。这样的双金属模具在制造过程中，首先将非工作部分的固态加工成型，放入铸型，合箱后将液态的合金注入铸型，凝固后取出铸接的铸件，使铸件的尺寸和形状与模具毛坯相同，然后进行热处理和机械加工。铸接的双金属模具，工作部分耐磨、耐腐蚀、抗热疲劳能力强，提高了模具的使用寿命。由于非工作部分金属材料价格低廉，所以整个模具的金属材料成本有所降低。

步骤1：低压铸造铝合金车轮双金属模具的铸件(见图5、图6)，其工作面的金属材料H13价格高、性能优良，非工作面的金属材料45钢价格低，性能适用于其需要。铸接时呈固态。对非工作面的45钢下料，并进行机械加工，加工出的孔和台用于其与液态金属实现冶金和机械结合(如图7)；

步骤2：制造铸型；

步骤3：将45钢的固态部分放入加热炉内进行加热和保温；

步骤4：熔炼H13钢；

步骤5：将固态部分吊放入铸型，合箱，准备浇注(如图8)；

步骤6：浇注液态金属，冷却凝固后打开铸型，取出铸件，清砂处理；

步骤7：进行热处理和机械加工。

实施例3

破碎矿石用双金属锤头的铸接

步骤1：破碎机锤头(如图9、图10)

用于矿石破碎的锤头，锤头表面与矿石接触容易磨损和剥落，而锤头内部不与矿石接触。现在锤头全部是用高铬铸铁铸造。采用本发明的铸接技术，对于锤头内部(不与矿石接触的部分)选用35钢(如图11、图12)，锤头的外部(与矿石接触部分)选用高铬铸铁。制造时先将固态35钢机械加工后，放入铸型，再将融化的液态高铬铸铁浇入铸型，冷却凝固后取出铸接锤头，再经热处理即可使用。

破碎机锤头的非工作面即锤头内部选用35钢价格便宜，锤头的工作面选用高铬铸铁，具有高硬度、高耐磨性。内部的35钢在铸接时呈固态，并与液态的高铬铸铁进行铸接，制造成双金属的锤头。

步骤1：将破碎机锤头的固态35钢进行机械加工，加工出的孔和台用于双金属的冶金和机械结合，固态部分的具体结构如图11、图12；

步骤2：制造铸型，用于双金属锤头的铸接；

步骤3：将固态部分放入加热炉，对其加热并保温；

步骤4：熔化与冶炼高铬铸铁；

步骤5：将固态部分放入铸型并合箱，准备浇注(见图13)；

步骤6：浇注液态高铬铸铁，冷却凝固后，打开铸型，取出铸件，清砂处理。

应用本发明，可对面粉厂磨面机磨辊、火力发电厂碾轮磨煤机的磨辊套、扇形底盘进行双金属铸接生产和修复。

应用本发明，还可对往复式泥浆泵缸套进行双金属铸接生产。

Claims (3)

1.一种液态包覆固态进行铸接轧辊、模具、锤头的方法，其特征在于：所述方法在铸型内用液态金属包覆固态金属，待液态金属冷却凝固后，实现与固态金属的冶金和机械结合达到铸接成型的目的；所述方法用于轧辊、模具、锤头的修复和制造，所述液态包覆固态铸接轧辊、模具、锤头方法的步骤如下：

步骤1：选择轧辊、模具、锤头工作面金属材料和非工作面金属材料，对非工作面金属材料在固态下进行机械加工，用于铸接时形成冶金和机械结合；

步骤2：制造铸型；

步骤3：将步骤1机械加工成型的固态部分放入炉内加热并保温；

步骤4：熔化冶炼工作面金属材料；

步骤5：将步骤3加热并保温的固态部分放入铸型，并合箱；

步骤6：向步骤2的铸型中，浇注步骤4熔化冶炼的液态金属材料；

步骤7：液态金属材料冷却、凝固后打开铸型，取出铸件并清砂处理。

2.根据权利要求1所述的液态包覆固态进行铸接轧辊、模具、锤头的方法，其特征在于：所述工作面金属材料选用价格高、性能优良的材料；所述非工作面金属材料选用价格低、性能适用于内部要求的材料。

3.根据权利要求1或2所述的液态包覆固态进行铸接轧辊、模具、锤头的方法，其特征在于：所述轧辊、模具、锤头工作面金属材料与非工作面金属材料可采用不同的材料，也可采用相同的材料。