CN106363154A - 一种破碎锤头的制备方法以及破碎锤头 - Google Patents

一种破碎锤头的制备方法以及破碎锤头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种破碎锤头制备方法以及破碎锤头。包括如下步骤：a、将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混合，其中碳化钛粉的质量占原料总质量的20％～40％，加入无水乙醇作为成型剂后模压成型，制成长条形状的镶条胚件；b、将所得长条形状的镶条胚件在真空炉中进行烧结，得到碳化钛钢结硬质合金镶条；c、用湿型砂为锤头造型，将熔炼后的碳钢液浇注成锤头，再将上述步骤中所得的碳化钛钢结硬质合金镶条镶铸在锤头端部；d、进行落砂清理和去浇冒口处理；e、在马弗炉中进行淬火处理后取出，进行水淬处理。锤头内部韧性好、外部硬度高，在使用过程中不易脆断，母材和镶条结合精密，增加了结合强度，提高了锤头的表面硬度，从而提高了锤头的耐磨性。

Description

一种破碎锤头的制备方法以及破碎锤头
技术领域
本发明涉及破碎机领域，尤其是一种破碎锤头的制备方法以及破碎锤头。
背景技术
破碎锤头是破碎机的核心部件，主要用于破碎矿物原料，破碎锤头在破碎机内高速旋转运行，与矿物原料之间反复碰撞冲击摩擦过程中，使破碎锤头头部被逐步磨损变小而失效报废，由于破碎锤头的使用寿命长短直接影响物料的破碎质量和生产效率及成本，需要频繁更换新锤头来满足生产的需要，所以，破碎机行业一直迫切需求高使用寿命的破碎锤头产品，而破碎锤头制造行业也一直在不断地努力制造高寿命的锤头。
破碎锤头通常采用传统高合金耐磨材料制造的耐磨件，不仅生产成本高，而且脆性大，因而在强烈冲击载荷条件下使用时受到限制。另外，在矿山、水泥等工业领域中有许多抵抗磨粒磨损的工件都采用高硬度的铬系合金白口铸铁，然而其中部分易损件要求与设备的某些部位装配一起，需要对其非工作面进行机械加工，在这些情况下整体用高强度材质就难以满足要求。还有一些易损件只要求特定的部位磨损到一定的尺寸后就失效报废，整体采用高硬度的耐磨材料就显得极不经济。所以，如果采用工作表面硬度高而非工作表面具有一定韧性或加工性能的双金属耐磨材料制造这类易损件，则是既经济又安全合理的设计。
目前许多公司利用镶铸含钢结硬质合金的方法来生产破碎锤头，传统的钢结硬质合金是以钢为粘结剂，以硬质化合物作硬质相，通过粉末冶金方法制备而成的一种钢基复合材料。它最早出现于二十世纪六十年代初期的美国。其组织特点是硬而耐磨的硬质相均匀分布于钢基体中。钢基体赋予合金广泛的工艺特性而硬质相则使得合金的硬度和耐磨性能大幅提高这样钢结硬质合金就兼有了硬质相和钢的优点。碳化钨可作为钢结合金的硬质相，能为合金提供较高的耐磨性。但由于碳化钨在烧结时晶粒易于长大，呈棱角形，对合金的某些组织与性能不利。同时钨资源比较缺乏，成产成本较高。
申请号为200910264654.4的发明专利申请，公开了一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法，该发明采用低合金钢铸造锤头，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒，锤头的铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程。该发明采用的消失模铸造的方式具有如下缺点：铸铁件表面皱皮(积碳),铸钢件增碳,反喷、气孔,尺寸超差、变形,塌箱、溃型,粘砂,节瘤、针刺,冷隔(对火)、浇不到(足),渣孔、砂孔、缩孔、凹陷及网纹,内部夹杂物,缩松、组织不均等；并且消失模会产生烟气的问题也未得到全面解决，容易对环境造成污染。
申请号为201410486441.7的发明专利申请，公开了一种TiC高耐磨钢结硬质合金的制备方法，将钛粉和石墨粉按C/Ti原子比为0.7～1.1配制成所需比例的原位合成TiC粉末；将铬铁粉、钼铁粉，钒铁粉，钨铁粉，铌铁粉，镍粉，硼铁粉，铁粉，胶体石墨和稀土原料按粘接相金属化学成分质量比所需比例配制，装入钢球球磨，其中加入无水乙醇作介质和PVA，球磨后将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。该发明在制备过程中添加了PVA，而PVA在高温下容易分解产生气体，产生的气体会在硬质合金内部形成孔洞，影响组织致密性，降低钢结硬质合金的力学性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产工艺简单、生产成本低的破碎锤头制备方法，以及一种整体强度高、耐磨性好的破碎锤头。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：一种破碎锤头的制备方法，依次执行以下步骤：
a、将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混合，其中碳化钛粉的质量占原料总质量的20％～40％，加入无水乙醇作为成型剂后模压成型，制成长条形状的镶条胚件；
b、将所得长条形状的镶条胚件在真空炉中进行烧结，得到碳化钛钢结硬质合金镶条；
c、用湿型砂为锤头造型，将熔炼后的碳钢液浇注成锤头，再将上述步骤中所得的碳化钛钢结硬质合金镶条镶铸在锤头端部；
d、进行落砂清理和去浇冒口处理；
e、在马弗炉中进行淬火处理后取出，进行水淬处理。
进一步的是：步骤b中真空炉的真空度为5×10-3MPa，烧结温度为1400℃，烧结时间为2小时。
进一步的是：步骤b中镶条胚件的尺寸为厚度6mm、长度50mm、宽度10mm。
进一步的是：步骤c中利用熔炼的铸钢液浇注时浇注温度为1550℃。
进一步的是：步骤e中马弗炉内温度为860℃，淬火时间为50分钟。
本发明所采用的技术方案还包括上述制备方法所制得的破碎锤头。
本发明的有益效果是：
1、锤头的主体母材为碳钢，浇注温度可以大幅度提高，为镶条与母材的结合提供更多热量，使两者的结合效果更佳，采用碳钢和碳化钛双金属耐磨材料制成的锤头内部韧性好、外部硬度高，在使用过程中不易脆断，能显著提高使用性能；
2、采用羟基铁粉作为粘结剂，可降低碳化钛钢结硬质合金镶条的烧结温度，同时采用无水乙醇作为成型剂，能提高碳化钛钢结硬质合金镶条的致密度，改善镶条的力学性能；
3、锤头的主体为普通碳钢利用砂型铸造方法制成，仅在锤头端部镶铸碳化钛钢结硬质合金镶条，生产工艺简单，且不会对环境造成污染，而镶条的原材料碳化钛资源丰富，价格低廉，能显著降低锤头的生产成本；
4、锤头经过热处理后，母材和镶条结合界面的组织分布得到改善，增加了结合强度，提高了锤头的表面硬度，从而提高了锤头的耐磨性。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明一种破碎锤头的制备方法，依次执行以下步骤：
a、将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混合，其中碳化钛粉的质量占原料总质量的20％～40％，加入无水乙醇作为成型剂后模压成型，制成长条形状的镶条胚件；
b、将所得长条形状的镶条胚件在真空炉中进行烧结，得到碳化钛钢结硬质合金镶条；
c、用湿型砂为锤头造型，将熔炼后的碳钢液浇注成锤头，再将上述步骤中所得的碳化钛钢结硬质合金镶条镶铸在锤头端部；
d、进行落砂清理和去浇冒口处理；
e、在马弗炉中进行淬火处理后取出，最后进行水淬处理。
作为优选方法，步骤b中真空炉的真空度为5×10-3MPa，烧结温度为1400℃，烧结时间为2小时；步骤b中镶条胚件的尺寸为厚度6mm、长度50mm、宽度10mm；步骤c中利用熔炼的铸钢液浇注时浇注温度为1550℃；步骤e中马弗炉内温度为860℃，淬火时间为50分钟。经过淬火热处理后的破碎锤头，碳化钛刚结硬质合金镶条和碳钢母材的结合良好，无开裂现象，两者的结合面中两者相互扩散，且扩散充分、均匀，结合更加紧密；通过对淬火后锤头的碳化钛钢结硬质合金镶条部分进行硬度测试分析，相比淬火强镶条的硬度大大提高，因此能显著提高锤头的耐磨性。
碳化钛硬质合金镶条既具有硬质合金的高硬度、耐磨性，又具有钢的可加工型、可热处理性和可锻性；碳化钛作为钢结硬质合金的原材料，在烧结过程中晶体长大倾向性小，碳化钛晶粒在高温时能发生塑性变形，具有良好的使用性能，而相比于传统的碳化钨，碳化钛的硬度更高，热稳定性也更好，且密度较低，具有良好的抗高温氧化性能，碳化钛的含碳量能在很大的范围内波动，这在锤头的制造成分上提供了极大的灵活性。
采用上述制备方法制备所得的破碎锤头，锤头母材和镶条之间元素扩散合理，冶金结合优良，硬度强，能全面满足破碎机的使用要求。
实施例1
将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混制，其中碳化钛粉质量占原料总质量的20％，将混制好的原料加入无水乙醇模压成型，压制成厚度为6mm、长度为50mm、宽度为10mm的长条，将长条形的胚件在真空度为5×10-3MPa、烧结温度为1400℃的真空炉中烧结2小时，最后将烧结后的镶条镶铸在利用碳钢浇注而成的锤头端部；然后进行落砂清理和去浇冒口处理，将锤头在温度为860℃的马弗炉中进行50分钟的热处理，最后进行水淬处理；对制得的锤头经过抗冲击韧性及硬度测试后，得到冲击值为18J/cm2，硬度为48HRC。
实施例2
将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混制，其中碳化钛粉质量占原料总质量的30％，将混制好的原料加入无水乙醇模压成型，压制成厚度为6mm、长度为50mm、宽度为10mm的长条，将长条形的胚件在真空度为5×10-3MPa、烧结温度为1400℃的真空炉中烧结2小时，最后将烧结后的镶条镶铸在利用碳钢浇注而成的锤头端部；然后进行落砂清理和去浇冒口处理，将锤头在温度为860℃的马弗炉中进行50分钟的热处理，最后进行水淬处理；对制得的锤头经过抗冲击韧性及硬度测试后，得到冲击值为15J/cm2，硬度为57HRC。
实施例3
将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混制，其中碳化钛粉质量占原料总质量的40％，将混制好的原料加入无水乙醇模压成型，压制成厚度为6mm、长度为50mm、宽度为10mm的长条，将长条形的胚件在真空度为5×10-3MPa、烧结温度为1400℃的真空炉中烧结2小时，最后将烧结后的镶条镶铸在利用碳钢浇注而成的锤头端部；然后进行落砂清理和去浇冒口处理，将锤头在温度为860℃的马弗炉中进行50分钟的热处理，最后进行水淬处理；对制得的锤头经过抗冲击韧性及硬度测试后，得到冲击值为6J/cm2，硬度为63HRC。

Claims (6)

1.一种破碎锤头的制备方法，其特征在于：依次执行以下步骤：
a、将羟基铁粉、碳化钛粉和石墨粉混合，其中碳化钛粉的质量占原料总质量的20％～40％，加入无水乙醇作为成型剂后模压成型，制成长条形状的镶条胚件；
b、将所得长条形状的镶条胚件在真空炉中进行烧结，得到碳化钛钢结硬质合金镶条；
c、用湿型砂为锤头造型，将熔炼后的碳钢液浇注成锤头，再将上述步骤中所得的碳化钛钢结硬质合金镶条镶铸在锤头端部；
d、进行落砂清理和去浇冒口处理；
e、在马弗炉中进行淬火处理后取出，最后进行水淬处理。
2.如权利要求1所述的一种破碎锤头的制备方法，其特征在于：步骤b中真空炉的真空度为5×10-3MPa，烧结温度为1400℃，烧结时间为2小时。
3.如权利要求1所述的一种破碎锤头的制备方法，其特征在于：步骤b中镶条胚件的尺寸为厚度6mm、长度50mm、宽度10mm。
4.如权利要求1所述的一种破碎锤头的制备方法，其特征在于：步骤c中利用熔炼的铸钢液浇注时浇注温度为1550℃。
5.如权利要求1所述的一种破碎锤头的制备方法，其特征在于：步骤e中马弗炉内温度为860℃，淬火时间为50分钟。
6.权利要求1至5任意一项所述制备方法制备所得的破碎锤头。
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