CN109881108A - 高速工具钢在抛丸器易损件上的应用 - Google Patents

Abstract

一种高速工具钢在抛丸器易损件上的应用。主要解决现有的抛丸器易损件由于材料原因导致使用寿命短的问题。其特征在于：所述高速工具钢的化学成分为：C为0.8‑0.9％，Si为0.20‑0.45％，Mn为0.15‑0.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr为3.80‑4.40％，Mo为4.5‑5.50％，V为1.75‑2.20％,W≤5.5‑6.75％,Cu≤0.30％，Cu+Ni≤0.55％，其余为Fe及不可避免的杂质。采用高速工具钢制作抛丸器易损件，大大延长了易损件的使用寿命，降低了维修成本，缩短了用户停机时间，实现了抛丸器易损件零铸造，即绿色环保制造，改变了本领域内常用的制造方法。

Description

高速工具钢在抛丸器易损件上的应用

技术领域

本发明涉及表面处理设备机械领域，具体说是高速工具钢在抛丸器易损件上的应用。

背景技术

抛丸器中的易损件主要为叶片、叶轮、连接轴、分丸轮、定向套、顶衬板和两侧的端衬板等。目前大部分抛丸器易损件都是采用高铬铸铁材料，但是高铬铸铁耐磨件铬含量高，成本高，铸造缺陷高，在冲击摩擦磨损情况下很容易从铸造缺陷部位层层剥落，造成材料的磨损失效。还有一个关键问题是，高铬铸铁材料脆性大，一旦失效，发生炸裂，在2950转/分钟高速旋转的抛丸器中这是非常可怕的事情，大的碎块被高速抛出将直接打击在工件或抛丸机的衬板上，直接造成工件或衬板的损坏，一些碎块如果没有被抛出，而是卡在抛丸器内部，将导致抛丸器电机或其它部件的损坏，是非常危险的。

一些厂家在易损件上也尝试过耐磨钢，例如ZGMn13，其主要成分是含0.9-1.4％C、10-15％Mn，有时候根据需要还可适量地添加Cr、Ni、Mo等元素。但是这种钢铸造后经过缓慢冷却会在晶界处析出碳化物，钢质变脆，耐磨性差，为改善其性能，需要加热到1050-1100℃保温使碳化物全部溶解迅速水冷，形成单相奥氏体组织，即“水韧处理”。经水韧处理的钢硬度并不高，但受到激烈的冲击或强大的压力作用下，表层塑性变形使位错密度增加并诱发ε碳化物沿滑移面形成，明显提高表层的硬度和耐磨性。心部保持软而韧的奥氏体组织，有较高的耐冲击能力。广泛应用于防弹装甲车板、坦克、拖拉机履带、挖掘机铲齿、大型球磨机衬板等，甚至于有的厂家开发出ZGMn8耐磨性能比ZGMn13还有提高50％。但是上述材料一方面离不开铸造工艺，另一方面，成型后加工困难是个大问题。

近年轧制的Mn13耐磨钢板在一些大型钢厂已经量产，在抛丸机的耐磨衬板上应用较广，但是应用在抛丸器的易损件上仍然不切合实际，很难操作，加工困难，抛打鼓包变形仍是解决不了的问题。

上述易损件除采用高铬铸铁材料铸造成型外，个别厂家分丸轮、定向套采用GCr15或40Cr制造，GCr15轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢，经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。40Cr是我国GB的标准钢号，是机械制造业使用最广泛的钢之一，调质处理后具有良好综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，钢的淬透性良好，该钢适于制作中型塑料模具。叶轮有的厂家选用42CrMo，42CrMo钢属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。该钢适宜制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。但是，上述材质在延长易损件的寿命上，尤其是叶片上，没有太大的优势，厂家需要频繁更换易损件，造成维修成本的增加，同时增加了用户的停机时间和检修成本。

因此，寻找更好的材料，延长易损件的使用寿命，一直是众多抛丸器生产制造设计研究部门在不断追寻的梦想。

发明内容

为了克服现有的抛丸器易损件由于材料原因导致使用寿命短的不足，本发明提供高速工具钢在抛丸器易损件上的应用，采用高速工具钢制作抛丸器易损件，大大延长了易损件的使用寿命，降低了维修成本，缩短了用户停机时间。

本发明的技术方案是：一种高速工具钢，按质量百分比计，所述高速工具钢的化学成分为：C为0.8-0.9％，Si为0.20-0.45％，Mn为0.15-0.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr为3.80-4.40％，Mo为4.5-5.50％，V为1.75-2.20％,W≤5.5-6.75％,Cu≤0.30％，Cu+Ni≤0.55％，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述高速工具钢应用在抛丸器易损件上。

一种采用所述高速工具钢制作易损件的抛丸器，包括壳体、驱动盘，所述壳体顶部连接有顶衬板，顶衬板上部连接有上盖，壳体前后两侧连接侧衬板，左右两侧连接有端衬板，所述壳体的后部连接有前圆盘，所述壳体内置有叶轮组成，叶轮组成上固定有叶片，所述叶轮组成一端与驱动盘相连，叶轮组成内部固定有定向套，定向套固接在前圆盘上，定向套内部固定有分丸轮，分丸轮固接在驱动盘上，分丸轮压盖固接在分丸轮上；所述顶衬板、叶片、叶轮组成、定向套、分丸轮、分丸轮压盖、端衬板为易损件，均采用所述高速工具钢制造。

所述叶轮组成为双叶轮结构，包括两片叶轮单体，两片叶轮单体之间通过连接轴相连，所述连接轴为易损件，采用所述高速工具钢制作。

所述叶轮组成为单叶轮结构，所述叶片固定在叶轮上。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，实现了抛丸器易损件，包括叶片、叶轮组成、连接轴、分丸轮、定向套、定向套压盖、顶衬板和两侧的端衬板等零件的零铸造生产，绿色制造，材质统一，方便生产制造上的统筹生产和工序安排；全部是精加工的工件，组装配合精密度高，动平衡优势极其突出，工作噪音显著降低；安全性高，由于材料韧性好，即使被磨成薄片也不会发生炸裂造成安全隐患。

该种材质的应用显著提高了抛丸器易损件的使用寿命，是高铬铸铁易损件使用寿命的10倍以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是单叶轮的结构示意图。

图中1-壳体，2-橡胶垫，3-顶衬板，4-上盖，5-叶片，6-叶轮组成，7-连接轴，8-定向套，9-分丸轮，10-分丸轮压盖，11-前圆盘，13-端衬板A，14-侧衬板A，15-侧衬板B，16-驱动盘，17-端衬板B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

发明人在发明过程中注意到：在目前的抛丸器制造时，其中的易损件大多采用铸造工艺制造，而铸造作为高能耗、高污染行业，生产过程中消耗大量的能源，其排放的废砂、废气、废水严重污染环境。国家大力倡导绿色低碳，已经成为不可抗拒的潮流，作为企业，走“低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续”的绿色发展之路，已势在必行，因此易损件零铸造是我们的终极目标。

而众多耐磨钢材材质之中，我们经过反复选材最后锁定在高速工具钢这种材质。因为高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25％左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。对我们易损件来说，应用的就是该钢种的耐磨性。

本发明实施例中提供了高速工具钢：

高速工具钢W6Mo5Cr4V2(德1.3343、日SKH-9以及SKH-51、美M2、法HS6-5-2)，按质量百分含量计，所述高速工具钢的化学成分为：C为0.8-0.9％，Si为0.20-0.45％，Mn为0.15-0.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr为3.80-4.40％，Mo为4.5-5.50％，V为1.75-2.20％,W≤5.5-6.75％,Cu≤0.30％，Cu+Ni≤0.55％，其余为Fe及不可避免的杂质。采购状态为退火状态，退火硬度布氏硬度HBS≤255，是可以切削加工的，加工完成后，要进行严格的热处理，高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过淬火、回火等一系列过程。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行，先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1190～1290℃，后油冷或空冷或充气体冷却。应采用盐炉加热或真空炉，淬火后因内部组织还保留一部分(约30％)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能，为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。在本发明中所述的抛丸器的易损件热处理后的硬度为HRC56-64。

钢材在出厂前要完成化学成分、硬度、超声波探伤、低倍组织、拉伸、高倍非金属夹杂物、纤维组织、脱碳层、共晶碳化物均匀度、碳化物网状检验以及晶粒度等的检测。表面质量不得有肉眼可见的裂纹、结疤、夹杂、折叠及明显的划痕、压入的氧化铁皮。根据易损件的形状需求选择合适的扁钢或圆钢，分割成需要的小块型材，然后再采用机械加工的工艺方法直接按图纸完成易损件的加工。

所述高速工具钢可以应用在抛丸器易损件上。

由图1、图2所示，采用上述高速工具钢制作易损件的抛丸器，包括壳体1、驱动盘16，所述壳体1顶部连接有顶衬板3，且顶衬板3与壳体1之间有橡胶垫2。壳体1前后两侧连接侧衬板A14和侧衬板B 15，这两处工作面不是丸料直接打击的部位，并且面积大，为保证耐磨性我们选用的材质是轧制Mn13。壳体1左右两侧连接有端衬板A13和端衬板B17，壳体1后部连接有前圆盘11，所述壳体1内置有叶轮组成6，叶轮组成6上固定有叶片5，所述叶轮组成6一端与驱动盘16相连。所述叶轮组成6内部固定有定向套8，定向套8固接在前圆盘11上，定向套8内部固定有分丸轮9，分丸轮9固接在驱动盘16上，分丸轮压盖10固接在分丸轮9上。所述顶衬板3、叶片5、叶轮组成6、定向套8、分丸轮9、分丸轮压盖10、端衬板为易损件，均采用所述高速工具钢制作。

所述叶轮组成6可以为双叶轮，包括两片叶轮单体，两片叶轮单体之间通过连接轴7相连，所述连接轴7也为易损件，采用所述高速工具钢制作。所述叶轮组成6也可以为单叶轮结构，所述叶片5固定在叶轮上，叶片5及叶轮组成均采用所述高速工具钢制作。

所述抛丸器中的易损件根据外形尺寸选用合适的高速工具钢，分割成需要的小块型材，采用机械加工的工艺完成加工，再进行严格的热处理。在本发明中所述的抛丸器的易损件热处理后的硬度为HRC56-64，热处理后再进行组装。

本发明将高速工具钢应用在抛丸器上，改变了本领域内常用的制造方法，极大的延长了抛丸器易损件的使用使用寿命。因为抛丸器在市场的应用虽然很广泛，但是用量毕竟有限，如果专门研发新的材料势必会造成成本居高不下。而我们选用了专业厂家大量生产的经过热处理后的材料，直接使用，大大降低了成本。直接选用钢厂成型的钢材，相当于在钢厂完成了批量的铸造工序，环保问题彻底解决，真正实现了低碳、环保，绿色制造。

Claims (5)

1.一种高速工具钢，其特征在于：按质量百分比计，所述高速工具钢的化学成分为：C为0.8-0.9％，Si为0.20-0.45％，Mn为0.15-0.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr为3.80-4.40％，Mo为4.5-5.50％，V为1.75-2.20％,W≤5.5-6.75％,Cu≤0.30％，Cu+Ni≤0.55％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高速工具钢的应用，其特征在于：所述高速工具钢应用在抛丸器易损件上。

3.一种采用权利要求1所述高速工具钢制作易损件的抛丸器，包括壳体(1)、驱动盘(16)，其特征在于：所述壳体(1)顶部连接有顶衬板(3)，顶衬板(3)上部连接有上盖(4)，壳体(1)前后两侧连接侧衬板，左右两侧连接有端衬板，所述壳体(1)的后部连接有前圆盘(11)，所述壳体(1)内置有叶轮组成(6)，叶轮组成(6)上固定有叶片(5)，所述叶轮组成(6)一端与驱动盘(16)相连，叶轮组成(6)内部固定有定向套(8)，定向套(8)固接在前圆盘(11)上，定向套(8)内部固定有分丸轮(9),分丸轮压盖(10)固接在分丸轮(9)上；所述顶衬板(3)、叶片(5)、叶轮组成(6)、定向套(8)、分丸轮(9)、分丸轮压盖(10)、端衬板为易损件，均采用所述高速工具钢制造。

4.根据权利要求3所述的抛丸器，其特征在于：所述叶轮组成(6)为双叶轮结构，包括两片叶轮单体，两片叶轮单体之间通过连接轴(7)相连，所述连接轴(7)为易损件，采用所述高速工具钢制作。

5.根据权利要求3所述的抛丸器，其特征在于：所述叶轮组成(6)为单叶轮结构，所述叶片(5)固定在叶轮上。