CN109385499A - 一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺 - Google Patents

一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺，涉及斗齿生产技术领域。所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.0‑2.0wt％，Cr 12.0‑20.0wt％，Ni 1.0‑2.0wt％，Mn 0.5‑1.5wt％，Si 0.8‑1.2wt％，Ti 0.3‑0.4wt％，Zr 0.2‑1.0wt％，Re 0.1‑0.2wt％，B 0.05‑0.1wt％，Y 0.2‑0.3wt％，W 0.1‑0.3wt％，Nb 0.05‑0.1wt％，P 0.06‑0.10wt％，S 0.02‑0.06wt％，偶联剂2.0‑3.0wt％，消泡剂1.6‑2.0wt％，增韧剂2.2‑2.6wt％，余量为Fe和杂质。本发明采用多种耐磨组分作为斗齿填料，并且通过合理的配比，使得各组分相互协同，显著提高了斗齿的机械性能，同时通过添加剂和热处理等方式使制得的斗齿具有高韧性、高硬度、高抗拉强度、高耐磨性和高耐腐蚀性的特性，方便使用，性能优越。

Description

一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺
技术领域
本发明涉及斗齿生产技术领域，具体涉及一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺。
背景技术
挖掘机斗齿是挖掘机上的重要易耗部件，类似于人的牙齿，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。斗齿是挖掘机主要的损耗件之一，在作业过程中直接与砂、土、岩石、矿物等接触，工况条件恶劣，磨损严重，消耗量很大。传统的斗齿材质为高锰钢，但存在使用寿命短、耐磨性差、高频率冲击荷载摩擦磨损高的缺点。
目前斗齿的配方组成和生产工艺不合理，导致斗齿的耐磨性较差，给使用者带来了较大的麻烦。本发明提供一种用于挖掘机斗齿的耐磨斗齿，克服现有挖掘机斗齿存在使用寿命短、耐磨性差、摩擦磨损高的缺陷。提高斗齿的耐磨性能，大幅降低成本及劳动强度。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺，本发明采用多种耐磨组分作为斗齿填料，并且通过合理的配比，使得各组分相互协同，显著提高了斗齿的机械性能，同时通过添加剂和热处理等方式使制得的斗齿具有高韧性、高硬度、高抗拉强度、高耐磨性和高耐腐蚀性的特性，方便使用，性能优越。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种挖掘机用抗磨斗齿，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.0-2.0wt％，Cr 12.0-20.0wt％，Ni 1.0-2.0wt％，Mn 0.5-1.5wt％，Si 0.8-1.2wt％，Ti 0.3-0.4wt％，Zr 0.2-1.0wt％，Re 0.1-0.2wt％，B 0.05-0.1wt％，Y 0.2-0.3wt％，W 0.1-0.3wt％，Nb 0.05-0.1wt％，P 0.06-0.10wt％，S 0.02-0.06wt％，偶联剂2.0-3.0wt％，消泡剂1.6-2.0wt％，增韧剂2.2-2.6wt％，余量为Fe和杂质。
优选的，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.5wt％，Cr 16.0wt％，Ni1.5wt％，Mn 1.0wt％，Si 1.0wt％，Ti 0.35wt％，Zr 0.6wt％，Re 0.15wt％，B 0.075wt％，Y 0.25wt％，W 0.1-0.3wt％，Nb 0.075wt％，P 0.08wt％，S 0.04wt％，偶联剂2.5wt％，消泡剂1.8wt％，增韧剂2.4wt％，余量为Fe和杂质。
优选的，所述偶联剂由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂以质量比为3:2混合而成。
优选的，所述消泡剂由乳化硅油和有机硅氧烷以质量比为3:1混合而成。
优选的，所述增韧剂为纳米二氧化钛。
优选的，所述斗齿的生产工艺包括以下步骤：
(1)按质量百分比将含有Fe、C、Cr、Ni、Mn、Si、Ti、P和S的原料加入熔炼炉中，并且加入偶联剂和消泡剂，偶联剂和消泡剂的加入量分别为原料中偶联剂和消泡剂量的1/2，升温至1660-1680℃进行熔炼，熔炼1-1.5h后得斗齿基料；
(2)按质量百分比将含有Zr、Re、B、Y、W和Nb的原料加入上述步骤(1)中的熔炼炉内，并且加入增韧剂进行混合，再加入剩余的偶联剂和消泡剂，继续熔炼2-3h后得斗齿物料备用；
(3)将上述步骤(2)中的斗齿物料打入模具中进行浇注成型，并且保持浇筑温度为1440-1460℃，浇筑在30-40s的时间内完成，待铸件冷却至室温后脱模得斗齿粗品；
(4)将上述步骤(3)中的斗齿粗品进行两次热处理，第一次升温至920-940℃，煅烧2.5-3h后将其风冷至室温；第二次升温至640-660℃，煅烧3-4h后再自然冷却至室温得到产品。
优选的，步骤(1)中调整转速至300-400r/min，步骤(2)中调整转速至400-500r/min。
优选的，步骤(3)中保持斗齿物料的出炉温度为1520-1540℃。
本发明提供一种挖掘机用抗磨斗齿及其生产工艺，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用Cr、Ni、Mn、Si、Ti、Zr、Re、B、Y、W和Nb等多种耐磨组分作为斗齿填料，并且优化了各个组分的配比，使斗齿配方更加合理，各组分相互协同，显著提高了斗齿的机械性能，使其具有高韧性、高硬度、高抗拉强度和高耐磨性的特性；
(2)本发明采用偶联剂和消泡剂并且将其分成两次添加到斗齿原料中，使得各组分相互联合，且有效消除斗齿原料中的气泡，使制得的斗齿内各组分连续紧密无缝隙，同时增韧剂的使用有效增强了斗齿的韧性，使制得的斗齿更加坚韧，方便使用；
(3)本发明在浇筑成型时通过对出炉温度、浇注温度和浇筑时间的控制，有效提高了斗齿的成型效果，再通过对斗齿的两次热处理，有效消除其内部的机械应力，使制得的斗齿性能优越。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
实施例1：
一种挖掘机用抗磨斗齿，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.0wt％，Cr 12.0wt％，Ni 1.0wt％，Mn 0.5wt％，Si 0.8wt％，Ti 0.3wt％，Zr 0.2wt％，Re0.1wt％，B 0.05wt％，Y 0.2wt％，W 0.1wt％，Nb 0.05wt％，P 0.06wt％，S 0.02wt％，偶联剂2.0wt％，消泡剂1.6wt％，增韧剂2.2wt％，余量为Fe和杂质。
其中，偶联剂由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂以质量比为3:2混合而成；消泡剂由乳化硅油和有机硅氧烷以质量比为3:1混合而成；增韧剂为纳米二氧化钛。
所述斗齿的生产工艺包括以下步骤：
(1)按质量百分比将含有Fe、C、Cr、Ni、Mn、Si、Ti、P和S的原料加入熔炼炉中，并且加入偶联剂和消泡剂，偶联剂和消泡剂的加入量分别为原料中偶联剂和消泡剂量的1/2，升温至1660-1680℃进行熔炼，调整转速至300-400r/min，熔炼1-1.5h后得斗齿基料；
(2)按质量百分比将含有Zr、Re、B、Y、W和Nb的原料加入上述步骤(1)中的熔炼炉内，并且加入增韧剂进行混合，再加入剩余的偶联剂和消泡剂，调整转速至300-400r/min，继续熔炼2-3h后得斗齿物料备用；
(3)将上述步骤(2)中的斗齿物料打入模具中进行浇注成型，保持斗齿物料的出炉温度为1520-1540℃，并且保持浇筑温度为1440-1460℃，浇筑在30-40s的时间内完成，待铸件冷却至室温后脱模得斗齿粗品；
(4)将上述步骤(3)中的斗齿粗品进行两次热处理，第一次升温至920-940℃，煅烧2.5-3h后将其风冷至室温；第二次升温至640-660℃，煅烧3-4h后再自然冷却至室温得到产品。
实施例2：
一种挖掘机用抗磨斗齿，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.5wt％，Cr 16.0wt％，Ni 1.5wt％，Mn 1.0wt％，Si 1.0wt％，Ti 0.35wt％，Zr 0.6wt％，Re0.15wt％，B 0.075wt％，Y 0.25wt％，W 0.1-0.3wt％，Nb 0.075wt％，P 0.08wt％，S0.04wt％，偶联剂2.5wt％，消泡剂1.8wt％，增韧剂2.4wt％，余量为Fe和杂质。
其中，偶联剂由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂以质量比为3:2混合而成；消泡剂由乳化硅油和有机硅氧烷以质量比为3:1混合而成；增韧剂为纳米二氧化钛。
所述斗齿的生产工艺包括以下步骤：
(1)按质量百分比将含有Fe、C、Cr、Ni、Mn、Si、Ti、P和S的原料加入熔炼炉中，并且加入偶联剂和消泡剂，偶联剂和消泡剂的加入量分别为原料中偶联剂和消泡剂量的1/2，升温至1660-1680℃进行熔炼，调整转速至300-400r/min，熔炼1-1.5h后得斗齿基料；
(2)按质量百分比将含有Zr、Re、B、Y、W和Nb的原料加入上述步骤(1)中的熔炼炉内，并且加入增韧剂进行混合，再加入剩余的偶联剂和消泡剂，调整转速至300-400r/min，继续熔炼2-3h后得斗齿物料备用；
(3)将上述步骤(2)中的斗齿物料打入模具中进行浇注成型，保持斗齿物料的出炉温度为1520-1540℃，并且保持浇筑温度为1440-1460℃，浇筑在30-40s的时间内完成，待铸件冷却至室温后脱模得斗齿粗品；
(4)将上述步骤(3)中的斗齿粗品进行两次热处理，第一次升温至920-940℃，煅烧2.5-3h后将其风冷至室温；第二次升温至640-660℃，煅烧3-4h后再自然冷却至室温得到产品。
实施例3：
一种挖掘机用抗磨斗齿，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 2.0wt％，Cr 20.0wt％，Ni 2.0wt％，Mn 1.5wt％，Si 1.2wt％，Ti 0.4wt％，Zr 1.0wt％，Re0.2wt％，B 0.1wt％，Y 0.3wt％，W 0.3wt％，Nb 0.1wt％，P 0.10wt％，S 0.06wt％，偶联剂3.0wt％，消泡剂2.0wt％，增韧剂2.6wt％，余量为Fe和杂质。
其中，偶联剂由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂以质量比为3:2混合而成；消泡剂由乳化硅油和有机硅氧烷以质量比为3:1混合而成；增韧剂为纳米二氧化钛。
所述斗齿的生产工艺包括以下步骤：
(1)按质量百分比将含有Fe、C、Cr、Ni、Mn、Si、Ti、P和S的原料加入熔炼炉中，并且加入偶联剂和消泡剂，偶联剂和消泡剂的加入量分别为原料中偶联剂和消泡剂量的1/2，升温至1660-1680℃进行熔炼，调整转速至300-400r/min，熔炼1-1.5h后得斗齿基料；
(2)按质量百分比将含有Zr、Re、B、Y、W和Nb的原料加入上述步骤(1)中的熔炼炉内，并且加入增韧剂进行混合，再加入剩余的偶联剂和消泡剂，调整转速至300-400r/min，继续熔炼2-3h后得斗齿物料备用；
(3)将上述步骤(2)中的斗齿物料打入模具中进行浇注成型，保持斗齿物料的出炉温度为1520-1540℃，并且保持浇筑温度为1440-1460℃，浇筑在30-40s的时间内完成，待铸件冷却至室温后脱模得斗齿粗品；
(4)将上述步骤(3)中的斗齿粗品进行两次热处理，第一次升温至920-940℃，煅烧2.5-3h后将其风冷至室温；第二次升温至640-660℃，煅烧3-4h后再自然冷却至室温得到产品。
实施例4：
检测本发明斗齿的抗磨性能，选取上述实施例1-3所制得的产品和市面上普通的铸钢斗齿，采用往复摩擦法检测斗齿的抗磨性(磨损量：mg)，以实施例1-3所得材料为实验组1-3，普通斗齿为对照组，结果如下表所示：
组别 实验组1 实验组2 实验组3 对照组
磨损量 7 3 10 14
由上表可知，由于磨损量越小抗磨性能越好，因此本发明所制得产品的抗磨性能远远优于普通斗齿，且实施例2所制得的斗齿的抗磨性能最佳。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C1.0-2.0wt％，Cr 12.0-20.0wt％，Ni 1.0-2.0wt％，Mn 0.5-1.5wt％，Si 0.8-1.2wt％，Ti0.3-0.4wt％，Zr 0.2-1.0wt％，Re 0.1-0.2wt％，B 0.05-0.1wt％，Y 0.2-0.3wt％，W 0.1-0.3wt％，Nb 0.05-0.1wt％，P 0.06-0.10wt％，S 0.02-0.06wt％，偶联剂2.0-3.0wt％，消泡剂1.6-2.0wt％，增韧剂2.2-2.6wt％，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述斗齿按照质量百分比由以下组分组成：C 1.5wt％，Cr 16.0wt％，Ni 1.5wt％，Mn 1.0wt％，Si 1.0wt％，Ti0.35wt％，Zr 0.6wt％，Re 0.15wt％，B 0.075wt％，Y 0.25wt％，W 0.1-0.3wt％，Nb0.075wt％，P 0.08wt％，S 0.04wt％，偶联剂2.5wt％，消泡剂1.8wt％，增韧剂2.4wt％，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述偶联剂由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂以质量比为3:2混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述消泡剂由乳化硅油和有机硅氧烷以质量比为3:1混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述增韧剂为纳米二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的一种挖掘机用抗磨斗齿，其特征在于，所述斗齿的生产工艺包括以下步骤：
(1)按质量百分比将含有Fe、C、Cr、Ni、Mn、Si、Ti、P和S的原料加入熔炼炉中，并且加入偶联剂和消泡剂，偶联剂和消泡剂的加入量分别为原料中偶联剂和消泡剂量的1/2，升温至1660-1680℃进行熔炼，熔炼1-1.5h后得斗齿基料；
(2)按质量百分比将含有Zr、Re、B、Y、W和Nb的原料加入上述步骤(1)中的熔炼炉内，并且加入增韧剂进行混合，再加入剩余的偶联剂和消泡剂，继续熔炼2-3h后得斗齿物料备用；
(3)将上述步骤(2)中的斗齿物料打入模具中进行浇注成型，并且保持浇筑温度为1440-1460℃，浇筑在30-40s的时间内完成，待铸件冷却至室温后脱模得斗齿粗品；
(4)将上述步骤(3)中的斗齿粗品进行两次热处理，第一次升温至920-940℃，煅烧2.5-3h后将其风冷至室温；第二次升温至640-660℃，煅烧3-4h后再自然冷却至室温得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种挖掘机用抗磨斗齿的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中调整转速至300-400r/min，步骤(2)中调整转速至400-500r/min。
8.根据权利要求6所述的一种挖掘机用抗磨斗齿的生产工艺，其特征在于：步骤(3)中保持斗齿物料的出炉温度为1520-1540℃。
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