CN105242633B - 一种合金板锤的智能制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金板锤的智能制备方法,温度检测模块分别检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值,时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03,用于相关的计时;PLC根据中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值和预定计时信息,控制脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块进行相关操作;本发明能严格控制制备过程中各温度、时间及物料的放入剂量等各项参数,减小出错率,提高制备效率及合金板锤的品质,还大大减少了操作人员的工作,实现了制备过程的高度自动化,提高了制备效率。
Description
技术领域
本发明涉及控制领域,尤其是一种合金板锤的智能制备方法。
背景技术
板锤是破碎机用于破碎板锤的重要部件,板锤磨损是破碎机的主要失效形式,一般板锤的使用寿命短,消耗量大.需要储备大量的备件才能维持正常生产,生产成本高,造成板锤使用寿命短的原因一般有两个:一是板锤材料选择不当。板锤材料应该采用耐磨合金材料,可是现有的板锤一般都采用高锰钢制作,高锰钢锤式破碎机锤头具有韧性好,工艺性好,价格低,其主要特点是在较大的冲击或接触应力的作用下,表面层将迅速产生加工硬化,其加工硬化指数比其它材料高5—7 倍,耐磨性得到较大的提高,但是高锰钢锤头对破碎机整体性能要求较高,如果在实际工作中物理冲击力不够或接触应力小,则不能使表面迅速产生加工硬化,从而发挥不出其应有的耐磨性;因此又有人提出高铬合金破碎机板锤,高铬耐磨板锤特点是韧性好、强度高、工艺性好,有一定的硬度, 高烙锤头,在较大的冲击或接触应力作用下表面层将迅速产生剧烈的加工硬化.大大提高表面硬度和耐磨性能,但高铬合金韧性较差,在没有锤架支撑的情况下容易发生断裂。依然不能克服单一材料的缺点。高钒耐磨合金材料在国内已发展十年有余,其具有优良的耐磨性,良好的基体组织,优异的机械性能,因此作为新一代耐磨材料,高钒耐磨合金一直以来都备受关注,在国内,高钒耐磨合金材料正处于研制、开发和生产应用的起步阶段,现已被用于轧辊、球磨机衬板和转子体等多种耐磨件中,但应用在板锤上还是太少,为了提高板锤的耐磨性,板锤成分逐渐向高碳高钒方向发展。
高钒耐磨合金是以一种或多种碳化物为硬质相,以钢、铁等为粘结相,经配比后进行粉末冶金烧结而成的材料,在用其作易磨损工件时,在尚未达到预定的使用寿命时,就因破碎、断裂等发生早期失效,达不到预期的结果。通过硬质合金-铸钢镶嵌技术制造双金属复合材料,具有耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化等多种性能,工件整体具有良好的综合力学性能。硬质合金镶嵌技术已经得到了重视和广泛的研究,而应用范围还是太小,还未大面积应用,现有技术通过硬质合金镶嵌技术制造的合金板锤由于工艺上的缺陷,导致应用效果不太理想,因此,如何优化或者简化制备工艺,是本领域技术人员共同研究的课题。
而且,在合金板锤的制备过程中,各种温度、时间和物料的放入剂量需要严格把控,若是稍微出错,很可能造成制备合金板锤的质量问题;但在制备过程中各种需要计量的数据繁多,人工记忆和操作很容易出错,使得制备效率不高。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种合金板锤的智能制备方法,能严格控制制备过程中各温度、时间及物料的放入剂量等各项参数,减小出错率,提高制备效率及合金板锤的品质,还大大减少了操作人员的工作,实现了制备过程的高度自动化。
本发明采用的技术方案如下:
进一步地,一种合金板锤的智能制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
步骤1:在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢,金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁,温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值,并转化为数字信号001传递至PLC; 所述PLC接收数字信号001,当温度达到1610℃时,向脱氧模块传递执行信号201;所述脱氧模块接收执行信号201,向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂;预定时间1后,向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁;预定时间2后(快要熔炼结束时),向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼;使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求,然后微调钢液中的化学成分,准备浇注;
步骤2:将板锤表面打磨光滑,清洗干净,然后将板锤置入砂箱中,选用二氧化碳水玻璃砂工艺;造型时,将石英砂干混,同时,触发定时器01,当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101;所述PLC接收数字信号101,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员加入水玻璃,加入水玻璃湿混,同时,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102;所述PLC接收数字信号102,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员对其进行造型;
造型完成后,触发硬化装置,当硬化装置被触发后,阀门打开,二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化,进入流量为0.8m³/h,20s后,关闭阀门;箱内用定位销定位,箱外用合箱线定位,型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层;
步骤3:合金钢冶炼完成后,触发砂箱的加热器,当砂箱的加热器被触发器后,加热模块将砂箱加热至110℃;然后采用中间注入式浇注系统浇注,浇注温度为1540-1560℃,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103;所述PLC接收向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员打开砂箱,清理板锤表面,切除冒口,修整毛边,打磨切割处;
步骤4:铸造工艺完成后,进行热处理,即温度检测模块检测砂箱内温度值,并转化为数字信号002传递至PLC; 所述PLC接收数字信号002,当温度达到900℃时,向加热模块传递执行信号202;所述加热模块接收执行信号202,将加热器调节至保温模式,同时触发定时器02,当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104;所述PLC接收数字信号104,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;预定时间3后,触发热处理炉的加热器,将板锤放入热处理炉中加热至950℃,升温速率大于100℃/s,此时,向PLC传递数字信号501,所述PLC接收数字信号501,向报警模块传递执行信号402;所述报警模块接收执行信号402,发出警铃声,提醒工作人员再次触发定时器02,当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105;所述PLC接收数字信号105,向加热模块传递执行信号204;所述加热模块关闭该处的加热器,预冷到850℃,再油冷至200~250℃,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106;所述PLC接收数字信号106,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;最后放入回火炉中,触发回火炉中的加热器,加热至230~270℃,进行回火,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107;所述PLC接收数字信号107,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器,空冷至室温;
步骤5:将热处理完后的高钒耐磨合金板锤放入冷冻箱中,触发冷冻模块,冷冻模块被触发后,将其冷冻至-40℃,温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC,所述PLC接收数字信号003,当温度达到-40℃时,向冷冻模块传递执行信号301,同时,向时钟模块传递执行信号701;所述冷冻模块接收数字信号301,将制冷器调节至保温模式;所述定时模块启动定时器03,经5h后,向PLC传递数字信号108;所述PLC接收数字信号108,向冷冻模块传递执行信号302;所述冷冻模块接收执行信号302,关闭制冷器,然后取出恢复至室温;
步骤6:将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口,然后用耐磨焊条焊接,要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端,另一部分覆盖在板锤本体上,焊后清渣打磨,使其表面曲线圆滑过渡。
它的智能制备系统,其特征在于,它包括:温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块;
所述温度检测模块包括分别设于中频感应电炉中的温度检测仪01、设于砂箱的温度检测仪02和设于冷冻箱的温度检测仪03,分别用于检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值,并转化为数字信号001、002和003传递至PLC;
时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03,当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101;当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102;当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103;当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104;当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105;当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106;当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107;接收执行信号701,启动定时器03,5h后,向PLC传递数字信号108;
所述PLC分别与温度检测模块、时钟模块、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块连接,用于接收数字信号001,当温度达到1610℃时,向脱氧模块传递执行信号201;接收数字信号002,当温度达到900℃时,向加热模块传递执行信号202;接收数字信号003,当温度达到-40℃时,向冷冻模块传递执行信号301,同时,向时钟模块传递执行信号701;接收数字信号501,向报警模块传递执行信号402;接收数字信号101、102和103,向报警模块传递执行信号401;接收数字信号104、106和107,向加热模块传递执行信号203;接收数字信号105,向加热模块传递执行信号204;接收数字信号108,向冷冻模块传递执行信号302;
所述报警模块接收数字信号101、102、103和402,发出警铃声;
所述脱氧模块包括脱氧装置,用于接收执行信号201,向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂;预定时间1后,向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁;预定时间2后,向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼;
所述加热模块包括设于砂箱、热处理炉和回火炉的加热器,所述砂箱的加热器被触发器后,将其加热至110℃;所述热处理炉的加热器被触发后,将其加热至950℃,同时,向PLC传递数字信号501;接收执行信号202,将加热器调节至保温模式;接收执行信号203,关闭加热器;
冷冻模块包括设于冷冻箱的制冷器,用于接收数字信号301,将制冷器调节至保温模块;接收执行信号302,关闭制冷器。
进一步地,它还包括硬化模块,所述硬化模块包括硬化装置,所述硬化装置包括箱体,所述箱体内装有二氧化碳气体,所述箱体上设有导管,所述导管设置有阀门,所述阀门上设置有时间计量仪;当硬化装置被触发后,阀门打开,二氧化碳通过导管进入铸型,进入流量为0.8m³/h,20s后向PLC传递阀门数字信号,所述PLC接收阀门数字信号,向阀门传递关闭执行信号,将阀门关闭。
进一步地,所述时间计量仪,从阀门打开时,开始计时,当计量达到20s后,自动清零;
进一步地,所述脱氧装置包括箱体,所述箱体内设有若干隔层,所述隔层将箱体分为脱氧剂存放层、钒铁存放层、钛铁存放层、稀土存放层和硼存放层,每层对应的箱体上设有导管,所述导管上设有阀门,所述阀门上设有体积计量仪,用于计量所经阀门的物料剂量。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、通过对系统各项参数的精确控制,实现了自动化操作,在尽量少的操作工人以及高度安全生产的前提下,创造出最大的经济效益。
脱氧装置的设置,通过对物料脱氧剂、钒铁、钛铁、稀土和硼剂量的严格把控,有效地提高了物料放入的准确性,节省了操作人员及制备过程的时间;
温度检测模块检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值, 对于温度严格控制;时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03,对时间严格计量,提高了制备合金板锤的品质。
2、在不影响合金板锤的制备品质的前提下,实现了余热剩用最大化利用,提高了制备效率。
3、自动调节各阀门的开启;
自动调节硬化装置和脱氧装置的阀门,减少了操作人员的工作量,对导管内的物料进行计量,从而实现对物料的剂量的严格控制,提高了制备效率及合金板锤的制备品质。
附图说明
图1是一种合金板锤的智能制备系统的内部控制图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 所示,一种合金板锤的智能制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
步骤1:在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢,金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁,温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值,并转化为数字信号001传递至PLC; 所述PLC接收数字信号001,当温度达到1610℃时,向脱氧模块传递执行信号201;所述脱氧模块接收执行信号201,向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂;预定时间1后,向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁;预定时间2后(快要熔炼结束时),向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼;使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求,然后微调钢液中的化学成分,准备浇注;
步骤2:将板锤表面打磨光滑,清洗干净,然后将板锤置入砂箱中,选用二氧化碳水玻璃砂工艺;造型时,将石英砂干混,同时,触发定时器01,当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101;所述PLC接收数字信号101,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员加入水玻璃,加入水玻璃湿混,同时,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102;所述PLC接收数字信号102,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员对其进行造型;
造型完成后,触发硬化装置,当硬化装置被触发后,阀门打开,二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化,进入流量为0.8m³/h,20s后,关闭阀门;箱内用定位销定位,箱外用合箱线定位,型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层;
步骤3:合金钢冶炼完成后,触发砂箱的加热器,当砂箱的加热器被触发器后,加热模块将砂箱加热至110℃;然后采用中间注入式浇注系统浇注,浇注温度为1540-1560℃,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103;所述PLC接收向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员打开砂箱,清理板锤表面,切除冒口,修整毛边,打磨切割处;
步骤4:铸造工艺完成后,进行热处理,即温度检测模块检测砂箱内温度值,并转化为数字信号002传递至PLC; 所述PLC接收数字信号002,当温度达到900℃时,向加热模块传递执行信号202;所述加热模块接收执行信号202,将加热器调节至保温模式,同时触发定时器02,当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104;所述PLC接收数字信号104,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;预定时间3后,触发热处理炉的加热器,将板锤放入热处理炉中加热至950℃,升温速率大于100℃/s,此时,向PLC传递数字信号501,所述PLC接收数字信号501,向报警模块传递执行信号402;所述报警模块接收执行信号402,发出警铃声,提醒工作人员再次触发定时器02,当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105;所述PLC接收数字信号105,向加热模块传递执行信号204;所述加热模块关闭该处的加热器,预冷到850℃,再油冷至200~250℃,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106;所述PLC接收数字信号106,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;最后放入回火炉中,触发回火炉中的加热器,加热至230~270℃,进行回火,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107;所述PLC接收数字信号107,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器,空冷至室温;
步骤5:将热处理完后的高钒耐磨合金板锤放入冷冻箱中,触发冷冻模块,冷冻模块被触发后,将其冷冻至-40℃,温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC,所述PLC接收数字信号003,当温度达到-40℃时,向冷冻模块传递执行信号301,同时,向时钟模块传递执行信号701;所述冷冻模块接收数字信号301,将制冷器调节至保温模式;所述定时模块启动定时器03,经5h后,向PLC传递数字信号108;所述PLC接收数字信号108,向冷冻模块传递执行信号302;所述冷冻模块接收执行信号302,关闭制冷器,然后取出恢复至室温;
步骤6:将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口,然后用耐磨焊条焊接,要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端,另一部分覆盖在板锤本体上,焊后清渣打磨,使其表面曲线圆滑过渡。
一种合金板锤的智能制备系统,其特征在于,它包括:温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块;
所述温度检测模块包括分别设于中频感应电炉中的温度检测仪01、设于砂箱的温度检测仪02和设于冷冻箱的温度检测仪03,分别用于检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值,并转化为数字信号001、002和003传递至PLC;
时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03,当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101;当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102;当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103;当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104;当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105;当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106;当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107;接收执行信号701,启动定时器03,5h后,向PLC传递数字信号108;
所述PLC分别与温度检测模块、时钟模块、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块连接,用于接收数字信号001,当温度达到1610℃时,向脱氧模块传递执行信号201;接收数字信号002,当温度达到900℃时,向加热模块传递执行信号202;接收数字信号003,当温度达到-40℃时,向冷冻模块传递执行信号301,同时,向时钟模块传递执行信号701;接收数字信号501,向报警模块传递执行信号402;接收数字信号101、102和103,向报警模块传递执行信号401;接收数字信号104、106和107,向加热模块传递执行信号203;接收数字信号105,向加热模块传递执行信号204;接收数字信号108,向冷冻模块传递执行信号302;
所述报警模块接收数字信号101、102、103和402,发出警铃声;
所述脱氧模块包括脱氧装置,用于接收执行信号201,向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂;预定时间1后,向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁;预定时间2后,向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼;
所述加热模块包括设于砂箱、热处理炉和回火炉的加热器,所述砂箱的加热器被触发器后,将其加热至110℃;所述热处理炉的加热器被触发后,将其加热至950℃,同时,向PLC传递数字信号501;接收执行信号202,将加热器调节至保温模式;接收执行信号203,关闭加热器;
冷冻模块包括设于冷冻箱的制冷器,用于接收数字信号301,将制冷器调节至保温模块;接收执行信号302,关闭制冷器。
它还包括硬化模块,所述硬化模块包括硬化装置,所述硬化装置包括箱体,所述箱体内装有二氧化碳气体,所述箱体上设有导管,所述导管设置有阀门,所述阀门上设置有时间计量仪;当硬化装置被触发后,阀门打开,二氧化碳通过导管进入铸型,进入流量为0.8m³/h,20s后向PLC传递阀门数字信号,所述PLC接收阀门数字信号,向阀门传递关闭执行信号,将阀门关闭。
所述时间计量仪,从阀门打开时,开始计时,当计量达到20s后,自动清零;
所述脱氧装置包括箱体,所述箱体内设有若干隔层,所述隔层将箱体分为脱氧剂存放层、钒铁存放层、钛铁存放层、稀土存放层和硼存放层,每层对应的箱体上设有导管,所述导管上设有阀门,所述阀门上设有体积计量仪,用于计量所经阀门的物料剂量。
它的制作工艺为:
一种合金板锤的制备方法,包括板锤本体和合金材料层,其特征在于,所述合金材料层由高钒耐磨合金钢制成,合金材料层与板锤本体镶嵌工艺包括以下几个步骤:
步骤1、高钒耐磨合金钢的冶炼;
步骤2、板锤预处理及造型工艺;
步骤3、合金钢冶炼完成后,进行镶嵌浇注,切除冒口,修整毛边;
步骤4、铸造工艺完成后,进行热处理;
步骤5、热处理后再进行冷却处理;
步骤6、冷却处理完成后,进行焊接填补。
进一步,所述步骤1的具体步骤为:用中频感应电炉熔炼高钒耐磨合金钢,金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁,熔炼温度达到1610℃时,进行脱氧,然后再加入脱氧剂进行二次脱氧,之后加入钒铁、钛铁,熔炼快结束时,最后加入稀土和硼,使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求,然后微调钢液中的化学成分,准备浇注;
通过上述冶炼工艺,可以减小贵重金属的烧损率,提高钒的吸收率,钢液中渣滓尽可能控制在最小量,使合金成分更稳定,副产物如金属氧化物生产少,提高钢液的纯净度。
所述步骤2的具体步骤为:将板锤表面打磨光滑,清洗干净,然后将板锤置入砂箱中,选用二氧化碳水玻璃砂工艺;造型时,先将石英砂干混5min,直至混合均匀,然后加水玻璃湿混7min,混合均匀后再造型;造型完成后,向铸型中吹入二氧化碳气体进行硬化,吹气流量控制在0.8m³/h,吹气时间控制在20s,箱内用定位销定位,箱外用合箱线定位,型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层。
通过上述造型工艺,能有效地解决在浇注过程中形成气孔、疏松、夹杂和夹渣等缺陷,使成型后的板锤的合金材料层合金成分分布均匀,无偏析、裂纹等缺陷产生,同时还能有效减缓合金成分超差带来的合金成分不合格的问题。
所述步骤3的具体步骤为:合金钢冶炼完成后,先对砂箱预热至110℃,然后采用中间注入式浇注系统浇注,浇注温度为1540-1560℃,然后保温24h,最后打开砂箱,清理板锤表面,切除冒口,修整毛边,打磨切割处。
所述步骤4的具体步骤为:铸造工艺完成后,进行热处理,即对成型后的板锤进行热处理,先将板锤在热处理炉中加热至900℃正火,保温4h,空冷至室温;然后将板锤放入热处理炉中加热至950℃,升温速率大于100℃/s,保温2~3min,然后预冷到850℃,再油冷至200~250℃,保温30min,空冷至室温;最后放入回火炉中加热至230~270℃回火,保温2h,空冷至室温。
通过上述的浇注工艺和热处理工艺,使合金板锤的抗拉强度提高,原因是随着回火温度的升高,形成的马氏体过饱和度逐渐降低,碳原子脱溶析出,基体中的位错密度降低,因而抗拉强度降低,因此本热处理工艺采用较低的回火温度,回火后合金层的金相组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物,组织均匀细小;合金板锤的冲击韧性随回火温度的升高时先升高后降低,而选用210~230℃回火,能得到较好的冲击韧性,同时而不影响其他性能;在较低的回火温度下,合金板锤的硬度提高,耐磨性增强,而生成的片状马氏体,使基体裂纹倾向小,有较好的抗划伤能力,能为碳化物提供有效保护,降低犁削和疲劳剥落磨损率,延长合金层的使用寿命,其使用寿命是高锰钢的5~7倍。
所述步骤5的具体步骤为:将热处理完后的高钒耐磨合金板锤放入冷冻箱中深冷至-40℃,冷冻4~5h,然后取出恢复至室温。
所述步骤6的具体步骤为:将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口,然后用耐磨焊条焊接,要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端,另一部分覆盖在板锤本体上,焊后清渣打磨,使其表面曲线圆滑过渡。
通过上述步骤,冷冻处理后的合金板锤组织中残余奥氏体大量减少,直至忽略不计,减少了残余奥氏体对合金板锤耐磨性的影响,进一步加强了板锤的耐磨性。另外,为了解决合金材料层末端容易起翘脱落的问题,通过焊接的方式来巩固和强化其结合力,消除末端起边的缺陷,增加了板锤的使用寿命,从而减小零部件的更换,提高其生产效率。
通过上述方法制得的板锤的合金材料层硬度为65~67HRC,冲击韧性为10.5~14.2J/cm2,相对耐磨性为4.89~7.71。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (1)
1.一种合金板锤的智能制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
步骤1:在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢,金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁,温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值,并转化为数字信号001传递至PLC; 所述PLC接收数字信号001,当温度达到1610℃时,向脱氧模块传递执行信号201;所述脱氧模块接收执行信号201,向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂;预定时间1后,向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁;预定时间2后,向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼;使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求,然后微调钢液中的化学成分,准备浇注;
步骤2:将板锤表面打磨光滑,清洗干净,然后将板锤置入砂箱中,选用二氧化碳水玻璃砂工艺;造型时,将石英砂干混,同时,触发定时器01,当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101;所述PLC接收数字信号101,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员加入水玻璃,加入水玻璃湿混,同时,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102;所述PLC接收数字信号102,向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员对其进行造型;
造型完成后,触发硬化装置,当硬化装置被触发后,阀门打开,二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化,进入流量为0.8m³/h,20s后,关闭阀门;箱内用定位销定位,箱外用合箱线定位,型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层;
步骤3:合金钢冶炼完成后,触发砂箱的加热器,当砂箱的加热器被触发器后,加热模块将砂箱加热至110℃;然后采用中间注入式浇注系统浇注,浇注温度为1540-1560℃,再次触发定时器01,当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103;所述PLC接收向报警模块传递执行信号401;所述报警模块接收执行信号401,发出警铃声;提醒工作人员打开砂箱,清理板锤表面,切除冒口,修整毛边,打磨切割处;
步骤4:铸造工艺完成后,进行热处理,即温度检测模块检测砂箱内温度值,并转化为数字信号002传递至PLC; 所述PLC接收数字信号002,当温度达到900℃时,向加热模块传递执行信号202;所述加热模块接收执行信号202,将加热器调节至保温模式,同时触发定时器02,当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104;所述PLC接收数字信号104,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;预定时间3后,触发热处理炉的加热器,将板锤放入热处理炉中加热至950℃,升温速率大于100℃/s,此时,向PLC传递数字信号501,所述PLC接收数字信号501,向报警模块传递执行信号402;所述报警模块接收执行信号402,发出警铃声,提醒工作人员再次触发定时器02,当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105;所述PLC接收数字信号105,向加热模块传递执行信号204;所述加热模块关闭该处的加热器,预冷到850℃,再油冷至200~250℃,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106;所述PLC接收数字信号106,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器;空冷至室温;最后放入回火炉中,触发回火炉中的加热器,加热至230~270℃,进行回火,再次触发定时器02,当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107;所述PLC接收数字信号107,向加热模块传递执行信号203;所述加热模块接收执行信号203,关闭加热器,空冷至室温;
步骤5:将热处理完后的高钒耐磨合金板锤放入冷冻箱中,触发冷冻模块,冷冻模块被触发后,将其冷冻至-40℃,温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC,所述PLC接收数字信号003,当温度达到-40℃时,向冷冻模块传递执行信号301,同时,向时钟模块传递执行信号701;所述冷冻模块接收数字信号301,将制冷器调节至保温模式;定时模块启动定时器03,经5h后,向PLC传递数字信号108;所述PLC接收数字信号108,向冷冻模块传递执行信号302;所述冷冻模块接收执行信号302,关闭制冷器,然后取出恢复至室温;
步骤6:将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口,然后用耐磨焊条焊接,要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端,另一部分覆盖在板锤本体上,焊后清渣打磨,使其表面曲线圆滑过渡。
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