CN111468703A - 一种双液复合锤头铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双液复合锤头铸造方法，该方法上中下三箱造型，包括下列步骤：1）装配中箱和下箱，在型腔内悬吊安装下端球形耐火料。2）高铬铸铁溢出口金属液溢出时，停止浇注；当溢出口金属液停止流动时，用耐火泥堵塞溢出口。3）高铬铸铁上表面结壳，移走压块，取出耐火料，放置砂芯，组合上箱，浇注锤柄碳钢金属液。4）碳钢金属液充满冒口时，停止浇注。本方法可实现液液非平面复合，锤柄和锤端同时产生冶金结合和镶嵌结合。该方法有利于锤端和锤柄的成分和性能控制，为后续热处理打下基础。本方法扩大了双金属锤头浇注工艺参数范围，在提高产品质量的同时，降低了产品成本。

Description

一种双液复合锤头铸造方法
技术领域
本发明应用于铸造领域，涉及双金属复合铸造，适用于双金属锤头的双液复合铸造方法。
背景技术
锤式破碎机是广泛使用的破碎机械，破碎机锤头是锤式破碎机的耐磨易耗件，其工作条件苛刻。锤头整体分为锤柄与锤端两部分，锤柄要求具有综合机械性能，要有一定的强度和韧性；锤端是抗磨部位，需要具有较高的耐磨性能，因而多选择低合金钢或碳钢锤柄和高铬铸铁锤端复合结构。专利文献CN102873308A、CN104057066B、CN102189245B和CN101239381A等均是先浇注碳钢，后浇注高铬铸铁，采用锤柄在下、锤端在上的造型方式，这种造型浇注方式会使得锤端夹杂物多，铸造缺陷多，硬脆性的高铬铸铁对缺陷比较敏感，这些缺陷影响了锤头的使用寿命，严重时，锤端高铬铸铁大块碎裂掉，会影响破碎机的运行安全。CN102872941A公开了在铸型型腔中的锤头和锤柄之间用燕尾形隔板，然后同时浇注两种不同的金属，冷却后制成复合锤头。该发明在于隔板难以实现完全熔解，影响锤头和锤柄界面的冶金结合。
双液复合铸造其结合面均是平面，若局部产生严重未熔合，则会成为裂纹源，双液结合面为性能薄弱处，裂纹会沿结合面成直线快速扩展，使得双金属锤头使用寿命大大降低。若结合面全部熔合，则会使得后浇注的锤端高铬铸铁熔合锤柄碳钢较多，从而造成锤端的成分不合格，耐磨性达不到性能指标，同样影响到使用寿命。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供双金属复合锤头的一种双液浇注复合铸造方法，其结合面为非平面，熔合量少，第二次浇注金属液成分可控，不会产生交界面裂纹扩展和锤端耐磨性不足的情况。
本发明采用的技术方案是：先浇注高铬铸铁锤端，后浇注碳钢锤柄，造型砂箱包括上箱、中箱和下箱，所述铸造方法包括下列步骤： 1）高铬铸铁金属液浇注前，装配中箱和下箱，浇注系统包括高铬铸铁溢出口，高铬铸铁溢出口位于双金属结合处。在型腔内悬吊安装耐火料，所述耐火料的下端为球形、椭球形、或形成下小上大凹坑的其他形状，耐火料在定位槽内定位，用压块固定，该定位槽是形成锤头安装孔的砂芯定位槽。2）浇注高铬铸铁金属液，高铬铸铁溢出口溢出金属液或锤端型腔即将充满时，停止浇注；当高铬铸铁溢出口金属液停止流动时，采用耐火泥堵塞高铬铸铁溢出口。3）当高铬铸铁上表面结壳，移走压块，取出耐火料，放置砂芯和组合上箱，浇注锤柄碳钢金属液。4）碳钢金属液充满碳钢冒口时，停止浇注。
进一步，为便于清理加工，所述碳钢冒口紧贴锤柄的上端侧面。
进一步，当锤柄使用低合金钢时，所述碳钢可采用低合金钢替换。
本发明的有益效果是：本方法可实现液液非平面复合，避免结合面未熔合裂纹的扩展，有利于增加锤头的安全使用寿命。高铬铸铁上表面结壳镶嵌在碳钢中，除产生冶金结合外，还产生机械镶嵌结合，两者结合更为牢固。碳钢金属液浇注时，高铬铸铁处于凝固温度区间，碳钢金属液利用高温熔合少量高铬铸铁，对碳钢成分和性能不会产生不利影响。采用该方法，有利于控制锤端和锤柄的成分和性能，为后续热处理打下基础。采用本方法，扩大了双金属锤头浇注工艺参数范围，产品合格率增加，在提高产品质量的同时，降低了产品成本。
附图说明
图1为双液复合锤头浇注系统结构示意图；
图2为锤端高铬铸铁浇注系统示意图；
图3为图1的右视图；
其中：1-上箱、2-中箱、3-下箱、4-结合面、5-锤端型腔、6-锤柄型腔、7-砂芯、8-压块、9-耐火料；
11-高铬铸铁浇口杯、12-高铬铸铁直浇道、13-高铬铸铁内浇道、14-高铬铸铁溢出口；
21-碳钢浇口杯、22-碳钢直浇道、23-碳钢内浇道、24-碳钢冒口。
具体实施方式
本实施例先浇注高铬铸铁锤端，后浇注碳钢锤柄，这样可保证锤端的高铬铸铁成分，而且锤端无铸造缺陷，其耐磨性和使用寿命可得到保证，碳钢少量熔合高铬铸铁后成为低合金钢，其综合机械性能性能仍可以满足要求。
附图1为双液复合锤头的浇注系统结构示意图，造型砂箱包括上箱1、中箱2和下箱3，型腔下部为锤端型腔5，上部为锤柄型腔6，在锤柄型腔6内固定有形成锤头安装孔的砂芯7。
锤端高铬铸铁金属液浇注前，定位装配中箱2和下箱3，如附图2所示，高铬铸铁浇口杯11、高铬铸铁直浇道12、高铬铸铁内浇道13和高铬铸铁溢出口14共同组成了锤端的浇注系统，高铬铸铁溢出口14位于锤柄与锤端的结合面。在锤柄型腔6内悬吊安装耐火料9，耐火料9的下端为球形，以形成双金属球形结合面4。耐火料9的下端也可以是椭球形等其他形状，以利于形成下小上大的凹坑。耐火料9在砂芯7的定位槽内定位，用压块8固定，防止耐火料9在高铬铸铁金属液的浮力作用下漂芯。高铬铸铁金属液浇注时，可从锤柄型腔6观察金属液充型情况，当锤端型腔即将充满时，或高铬铸铁溢出口14溢出金属液时，停止浇注，高铬铸铁直浇道12内的金属液在重力作用下将锤端型腔5充满，多余的金属液自高铬铸铁溢出口14溢出。当高铬铸铁溢出口14金属液停止流动时，采用耐火泥堵塞高铬铸铁溢出口14，高铬铸铁金属液浇注完成。
自高铬铸铁金属液浇注完成，即可取下高铬铸铁浇口杯11，随后观察高铬铸铁金属液颜色和结壳情况，当高铬铸铁上表面结壳，高铬铸铁金属液即将完全凝固时，移走压块8，取出耐火料9。此时耐火料9下端球面周围的结壳破坏，高铬铸铁上表面结壳下的少量未凝固金属液流入凹坑中，上表面形成结壳悬空结构，迅速放置砂芯7，装配带有碳钢浇口杯21的上箱1，砂箱结构如附图1和附图3所示，立即浇注锤柄碳钢金属液。
碳钢金属液自碳钢直浇道22和碳钢内浇道23流入锤柄型腔6中，包裹高铬铸铁上表面的结壳，由于碳钢浇注温度约1550℃以上，而高铬铸铁的熔点约1300℃左右，除锤端四周温度较低的结壳未熔合外，中心的结壳全部被碳钢熔合。结合面4凹坑内的少量金属液同样与碳钢熔合。当碳钢冒口24充满时，停止浇注碳钢金属液。此时低温高铬铸铁锤端相当于内冷铁，加速碳钢金属液的冷却，碳钢冒口24起到补缩作用，满足碳钢顺序凝固的需要。另外，碳钢冒口24紧贴锤柄的上端侧面，该侧面为平面，一有利于聚集夹杂物、缩孔缩松等铸造缺陷，二有利于割掉冒口的打磨加工清理。
当锤柄材料采用低合金钢时，上述碳钢可采用低合金钢替换。
本方法可实现液液非平面复合，避免未熔合裂纹的扩展，有利于增加锤头的安全使用寿命。高铬铸铁上表面结壳镶嵌在碳钢中，除产生冶金结合外，还产生机械镶嵌结合，两者结合更为牢固。碳钢金属液浇注时，高铬铸铁处于凝固温度区间，碳钢金属液利用高温熔合少量高铬铸铁，对碳钢成分和性能不会产生不利影响。采用该方法，有利于控制锤端和锤柄的成分和性能，为后续热处理打下基础。
采用本方法，扩大了双金属锤头浇注工艺参数范围，使得高温碳钢金属液直接与高温高铬铸铁固态直接接触熔合，产品合格率大大增加，在提高产品质量的同时，降低了产品成本。

Claims (4)

1.一种双液复合锤头铸造方法，先浇注高铬铸铁锤端金属液，后浇注碳钢锤柄金属液，其特征在于：造型砂箱包括上箱（1）、中箱（2）和下箱（3），所述铸造方法包括下列步骤：
1）高铬铸铁金属液浇注前，装配中箱（2）和下箱（3），浇注系统包括高铬铸铁溢出口（14），所述高铬铸铁溢出口（14）位于双金属结合处；在型腔内悬吊安装耐火料（9），所述耐火料（9）的下端为球形，所述耐火料（9）在定位槽内定位，用压块（8）固定，所述定位槽是形成锤头安装孔的砂芯（7）定位槽；
2）浇注高铬铸铁金属液，高铬铸铁溢出口（14）溢出金属液时，停止浇注；当高铬铸铁溢出口（14）金属液停止流动时，采用耐火泥堵塞高铬铸铁溢出口（14）；
3）当高铬铸铁上表面结壳，移走压块（8），取出耐火料（9），放置砂芯（7）和组合上箱（1），浇注锤柄碳钢金属液；
4）碳钢金属液充满碳钢冒口（24）时，停止浇注。
2.根据权利要求1所述的一种双液复合锤头铸造方法，其特征在于：所述耐火料（9）的下端为椭球形、或形成下小上大凹坑的其他形状。
3.根据权利要求1所述的一种双液复合锤头铸造方法，其特征在于：所述碳钢冒口（24）紧贴锤柄的上端侧面。
4.根据权利要求1所述的一种双液复合锤头铸造方法，其特征在于：所述碳钢锤柄采用低合金钢锤柄替换。
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