CN109365785A

CN109365785A - 一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法

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Publication number: CN109365785A
Application number: CN201811439224.7A
Authority: CN
Inventors: 景财年; 丁啸云; 邢兆贺; 徐淑波; 吕明桦; 候玉栋; 叶道珉; 雷启腾; 吴聪; 涂英明
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-02-22

Abstract

本发明涉及机械设备生产技术领域，它公开了一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，包括柄芯的生产、高韧性碳钢浇注与冷却、锤柄的热处理、耐磨合金铸铁浇注冷却等步骤。本发明在锤柄具有双层熔合结构，在保证足够的韧性的同时也有效地防止锤柄变形，同时，锤柄与锤体的熔合区保证了不会因受力而出现分离或断裂，双向的设计一方面减少了材料的消耗，另一方面也使得整体寿命成倍增长。本发明生产锤柄与锤头连接紧密，使用时不易脱落，锤头硬度好，强度高，锤柄韧性好，可充分满足破碎机的极端工作环境的性能需求。

Description

一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法

技术领域

本发明涉及机械设备生产技术领域，特别是涉及一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法。

背景技术

锤式破碎机为水泥、矿山开采、陶瓷、电力等行业不可或缺的重要机械，其工作原理多为利用高速旋转的锤头与高处落下的物料相撞将物料破碎。破碎机锤头是其中最为重要的组成部分，其寿命的长短直接影响整个破碎工序的效率和运营成本。破碎机锤头的使用寿命越长，破碎工序的稳定性越高，企业所消耗的成本也就越低。因此，提高锤头的使用寿命就成了锤式破碎机的技术竞争点。国内外众多科研院所针对破碎机锤头易磨损的特点进行了大量研究，提出了诸如堆焊耐磨层、高锰钢一体化铸造、软硬双材料分别铸造后焊接、双材料铸造等方法。

以期使得破碎机锤头具有很高的硬度，比较耐磨的同时又具有很好的韧性，在较大冲击载荷作用下不会发生断裂。

当前主流破碎机锤头制造方法及缺点如下：整体铸造：选用高锰钢熔融后一体化铸造，制造工艺简单，且有一定的韧性，但是不耐磨，寿命极短，在1~2个月之间，需要频繁更换锤头；堆焊耐磨层，在上述整体铸造的基础上，堆焊一层或部分有规则的耐磨层，但是，高碳高锰钢焊接性能较差，在实际使用过程中，经常性的会发生耐磨层脱落；软硬双材料分别铸造后焊接，由于材料的差异，以及工作条件比较恶劣，焊接部经常会成为缺陷及破损的多发点；双材料铸造：耐磨材料和普通碳钢在同一砂型里浇注，寿命一般可以在3个月以上，但其缺点是两种金属容易混到一起，或者结合的不牢固容易脱落。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，用以解决现有的破碎机锤头无法兼顾耐磨性和塑韧性的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

—种破碎机锤头，包括锤柄和锤体，其特征在于：锤柄由两部分构成，柄芯部分为先进高强钢，外层为高韧性碳钢，锤柄与锤体之间还具有结合部，所述结合部为混熔的高韧性碳钢和耐磨合金铸铁，所述结合部的宽度为5~10mm。

所述的锤柄柄芯采用如下成分的先进高强钢：C：0 .15～0 .22%，Si：0 .60～1.70%，Mn：1 .10～2 .40%，Mo：0.1～0.5%，Al：0 .1～0 .5%，V：0.05～0.11%，Y：0.01～0.05%，P：0 .02～0 .04%，S≤0 .005%，Nb：0 .040～0 .0700%，N≤0 .0060%，B：0.001～0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的锤柄外层采用如下成分的高韧性碳钢：C：0.27~0. 70%、Si：0.17~0. 37 %、Mn：0.5~ 1.5 %，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的锤体采用如下成分的耐磨合金铸铁：C：1.8~2. 8%、Si：0.2~1.2 %、Mn:0.5~1. 5 %、Cr:18.0~25. 0 %、Mo:0.5~2. 8 %、V:0.05~0. 20 %、Nb：0 .040～0 .0700%，N≤0.0060%，B：0.001～0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。

为实现上述目的，本发明还提供上述破碎机锤头的生产方法，包括以下步骤：

（1）柄芯的生产：按照所述先进高强钢成分配料并铸造成棒状；

（2）高韧性碳钢浇注：在800℃~900℃的超音频加热器中，将柄芯放置到模具中，在先进高强钢柄芯端包裹浇注高韧性碳钢钢水，并与柄芯对接；

（3）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在100~300转/分，转动5~25分钟，停机冷却；

（4）锤柄的热处理：随后，以5~10℃/s的速度加热到730~900 ℃，保温1~15 min，随后盐浴淬火至200~300 ℃保温1~15 min，后水淬至室温；

（5）耐磨合金铸铁浇注：将锤柄两端预热，随后耐磨合金铸铁成金属液，注入砂型中，浇注转速为200~500转/分；

（6）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在100~300转/分，转动5~25分钟，停机冷却。

本发明采用上述技术方案，既解决了现有铸造工艺中常见缩孔、疏松、气孔等缺陷；同时使破碎机锤头的锤柄具有高韧性，锤体具有高耐磨性，硬度可达HRC60~65，锤柄与锤体的结合处由于混熔两种金属，因此不易断裂脱落，提高了锤头的使用寿命，同时柄芯先进高强钢所具有的高强高韧的特性，也充分的保护了锤柄在受力时不至于出现严重变形，同等工况下其使用寿命是普通高锰钢锤头的8~15倍，节约了设备的维护成本，从而使破碎机设备系统的稳定性和安全性得到了很大的改善。

附图说明

为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1为本发明破碎机锤头的结构示意图。

图2为本发明破碎机锤柄热处理工艺的示意图。

图中：1、高耐磨铸铁锤体，2、熔合区，3、高韧性碳钢锤柄外部，4、先进高强钢柄芯，5、安装通孔，6、钢水浇注，7、铸造冷却过程，8、奥氏体化加热保温，9、碳配分，10、二次淬火，11、A_C3线代表加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度，12、A_C1线代表加热时珠光体转变为奥氏体的温度，13、M_S线表示马氏转变开始温度，14、M_f线表示马氏体转变终了温度。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，具体说明实施方式。

实施例1

（1）柄芯的生产：按照所述先进高强钢成分C：0 .18%，Si：0 .80%，Mn：1 .70%，Mo：0.30%，Al：0 .20%，V：0.05%，Y：0.01%，P：0 .02%，S≤0 .005%，Nb：0 .040%，N≤0 .0060%，B：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质，配料并铸造成棒状；

（2）高韧性碳钢浇注：在850℃的超音频加热器中，将柄芯放置到模具中，在先进高强钢柄芯端包裹浇注成分为C：0. 67%、Si：0. 30 %、Mn：1.1 %，余量为Fe和不可避免的杂质的高韧性碳钢钢水，并与柄芯对接；

（3）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在180转/分，转动15分钟，停机冷却；

（4）锤柄的热处理：随后，以10℃/s的速度加热到830 ℃，保温5 min，随后盐浴淬火至260 ℃保温2 min，后水淬至室温；

（5）耐磨合金铸铁浇注：将锤柄两端预热，随后将成分为C：1.8%、Si：1.0 %、Mn:0.5 %、Cr:20. 0 %、Mo:2. 2%、V:0.05 %、Nb：0 .040%，N≤0 .0060%，B：0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质耐磨合金铸铁成金属液，注入砂型中，浇注转速为300转/分；

（6）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在180转/分，转动18分钟，停机冷却。

实际操作中，可采用中频电炉熔炼所述高韧性碳钢和耐磨合金铸铁；浇注两种金属液时，开始时采用较慢的速度，以防止砂型被冲坏，在离心力的作用下，使材料由于惯性相互挤压，保证了整个铸件的致密度，避免普通铸件常见的缩孔、疏松、气孔等缺陷，也使得耐磨合金铸铁和高韧性碳钢在结合处混熔在一起，并加强相互渗透效果。

肉眼观察所生产的破碎机锤头，两种金属的分界面有所倾斜和弯曲并非一个绝对的平面，同时，通过金相显微镜观察，其分界面处的组织是变化的，即其结合面处的两种金属是犬牙交错的，使得成型后两种金属间具有较强的结合力，不易断裂脱落。

根据实际工况的需要，可通过改变原料的用量任意调整锤头锤柄和锤体的体积比。

经过硬度计测试，锤柄外部硬度可达到200~224HBW，锤体硬度HRC58~63。

实施例2

（1）柄芯的生产：按照所述先进高强钢成分C：0 .11%，Si：1.16%，Mn：1 .50%，Mo：0.30%，Al：0 .20%，V：0.05%，Y：0.01%，P：0 .02%，S≤0 .005%，Nb：0 .040%，N≤0 .0050%，B：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质，配料并铸造成棒状；

（2）高韧性碳钢浇注：在850℃的超音频加热器中，将柄芯放置到模具中，在先进高强钢柄芯端包裹浇注成分为C：0. 67%、Si：0. 35 %、Mn：1.2 %，余量为Fe和不可避免的杂质的高韧性碳钢钢水，并与柄芯对接；

（3）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在200转/分，转动12分钟，停机冷却；

（4）锤柄的热处理：随后，以10℃/s的速度加热到760 ℃，保温5 min，随后盐浴淬火至260 ℃保温1.5 min，后水淬至室温；

（5）耐磨合金铸铁浇注：将锤柄两端预热，随后将成分为C：2.0%、Si：1.0 %、Mn:0.6 %、Cr:19. 0 %、Mo:2. 2%、V:0.05 %、Nb：0 .040%，N≤0 .0060%，B：0.004%，余量Fe和不可避免的杂质耐磨合金铸铁成金属液，注入砂型中，浇注转速为350转/分；

（6）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在180转/分，转动15分钟，停机冷却。

经过硬度计测试，锤柄外部硬度可达到210~234HBW，锤体硬度HRC60~64。

综上，采用本发明提供的制造方法，一方面有效避免了传统的铸造工艺中常见的缩孔、疏松、气孔等等缺陷；另一方面使破碎机锤头的锤柄具有外部具备高韧性芯部具有高强高韧的优异性能，锤体具有高耐磨性，硬度可达HRC55~64,锤柄与锤体的结合处由于两种金属混熔，金相组织犬牙交错，受到外力时不易断裂脱落，显著提高了锤头的使用寿命，同时，当一部分锤体磨损后，可以调换位置使用，使破碎机锤头寿命增加一倍以上。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，其特征在于，双向锤式破碎机锤头结构为：包括相连接的锤柄和耐磨铸铁锤头，锤柄由先进高强钢柄芯及高韧性碳钢外层构成；

制备方法具体包括以下步骤：

（3）冷却：浇注完成后，将砂型转速保持在100~300转/分，转动5~25分钟，停机冷却，

2.根据权利要求1所述的一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，其特征在于，所述的锤柄柄芯采用如下成分的先进高强钢：C：0 .15～0 .22%，Si：0 .60～1 .70%，Mn：1 .10～2.40%，Mo：0.1～0.5%，Al：0 .1～0 .5%，V：0.05～0.11%，Y：0.01～0.05%，P：0 .02～0 .04%，S≤0 .005%，Nb：0 .040～0 .0700%，N≤0 .0060%，B：0.001～0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，其特征在于，所述的锤柄外层采用如下成分的高韧性碳钢：C：0.27~0. 70%、Si：0.17~0. 37 %、Mn：0.5~ 1.5 %，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，其特征在于，所述的锤体采用如下成分的耐磨合金铸铁：C：1.8~2. 8%、Si：0.2~1.2 %、Mn:0.5~1. 5 %、Cr:18.0~25. 0 %、Mo:0.5~2. 8 %、V:0.05~0. 20 %、Nb：0 .040～0 .0700%，N≤0 .0060%，B：0.001～0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的一种双向锤式破碎机锤头及其制造方法，其特征在于，通过金相显微镜观察，其分界面处的组织是变化的，即其结合面处的两种金属是犬牙交错的，使得成型后两种金属间具有较强的结合力，不易断裂脱落。

6.经过硬度计测试，锤柄外部硬度可达到200~224HBW，锤体硬度HRC58~63。