CN116037853A - 一种合金板锤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及板锤制备技术领域，具体公开了一种合金板锤的制备方法，包括以下步骤：步骤1：分别制备高锰钢材质的板锤本体和高碳高铬钢材质的耐磨条；步骤2：利用紧固件将耐磨条装配在板锤本体的易磨损工作面上，本发明结构设计合理，采用分体式设计，当板锤失效时，仅需要更换耐磨条，极大的降低了板锤的更换难度，并且耐磨条采用改良后的高碳高铬钢制作，具有较高的硬度和冲击韧性，有效的提高了耐用性。

Description

一种合金板锤的制备方法
技术领域
本发明涉及板锤制备技术领域，尤其涉及一种合金板锤的制备方法。
背景技术
反击式破碎机将打击、反击、离心冲击、剪切、研磨有机结合在一起，具有破碎度高、破碎料粒度平均、易损件少、便于维护以及能耗低等特点，广泛应用于岩石破碎、金属矿石破碎等领域。
板锤是反击式破碎机的易损件，其呈长方体形状，固定安装在破碎机的转子上，板锤的远离破碎机转子轴线的一端即为工作部位，在长时间工作下，板锤边缘会被破坏，其表面形状会发生变化，当板锤边缘的棱角被磨成平滑的圆弧面后，破碎效果将大大降低，板锤磨损亦是破碎机失效的主要形式。
目前板锤普遍采用高锰钢、高铬铸铁等材料铸造成型，铸态高锰钢经过水韧处理后其限位组织为单向奥氏体组织，因此获得很好的冲击韧性和很强的加工硬化，但是工作过程中物理冲击力不够或接触应力小，则不能使高锰钢板锤表面迅速产生加工硬化，因而不能很好的抵抗物料的刺入与划沟引起的犁削式磨损，导致板锤磨损严重；高铬铸铁拥有很高的淬透性、淬硬性和耐磨性，并且还有不错的抗氧化和抗热疲劳型，但由于组织中的碳化物是脆性相，作为板锤材料时容易发生断裂，只能用于冲击力较小的工况条件。
并且，在实际生产中，板锤换边与更换的速度、难以程度是影响破碎机生产效率最重要的因素，不但拆卸旧板锤和装配新板锤需要大量的时间和人力，且还需要做复杂的动平衡检查，通常更换一套板锤至少需要一个班次的时间，这会大大降低生产效率。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种合金板锤的制备方法。
为了实现上述目标，本发明的技术方案为：
一种合金板锤的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别制备高锰钢材质的板锤本体和高碳高铬钢材质的耐磨条；
步骤2：利用紧固件将耐磨条装配在板锤本体的易磨损工作面上；
所述耐磨条的组分为：C：1.6％、Cr：12％、Mo：1％、V：0.3％、Ti；0.5％、Ni：1.5％、Y：0.3％、Si：0.3％、Mn：0.3％、余量为Fe；所述耐磨条的制备步骤如下：
a：根据耐磨条组分配比取GX160CrMoV12钢、Ti粉、Ni粉以及Y粉作为炉料，在250℃条件下将炉料预热30～60min，并做好砂型模具；
b：利用高频感应炉熔炼干燥后的炉料，炉料完全融化后保温5～7min停止加热，将融化后的炉料浇注进砂型模具中铸形，铸形完毕后切除帽口、修整毛边；
c：退火处理，将铸形后的耐磨条以250℃/h升温至870℃并保温2h，然后以60℃/h降温至740℃并保温6h，然后以30℃/h降温至500℃，最后出炉空冷，目的是降低钢材硬度，软化材料，改善切削性能，并且获得球状珠光体组织，改善热处理工艺性能；
d：淬火处理，将退火后的耐磨条以250℃/h升温至1040℃并保温40min，随后出炉油淬，在铸态下存在大量的网状共晶碳化物，疲劳裂纹容易沿这种应力集中的网状碳化物处萌生和扩展，退火处理后这些网状共晶碳化物依然存在，淬火处理可以使共晶碳化物的网状结构熔断甚至消失，原始共晶碳化物的形态和分布被很好的改善；
e：回火处理，将淬火后的耐磨条在200℃下保温2h，高碳高铬钢经过淬火后获得的组织主要是马氏体、残余奥氏体和碳化物，马氏体和残余奥氏体在室温下处于亚稳定状态，淬火后高碳高铬钢的硬度高，但是脆性大，韧性抵，难以承受变形和冲击，并且高碳高铬钢淬火存在很大的残余应力，回火的目的是提高淬火高碳高铬钢的韧性，消除残余内应力，获得稳定的组织，提高钢的力学性能，板锤的工况一般不会超过200℃，因此不需要采用高温回火获得红硬性。
本发明利用GX160CrMoV12钢与Ti、Ni以及Y元素结合，Ti能够与C结合，在钢铸造冷却过程中形成TiC，TiC析出相，起钉扎晶界的作用，阻碍钢奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，提高钢的强度和韧性，并且，TiC作为碳化物形核的有效异质核心，使共晶碳化物的形态和分布得到改善，可提高钢的抗拉强度和冲击韧度，当Ti添加量为0.5％时，可显著细化GX160CrMoV12钢的共晶碳化物；添加Ni可在马氏体转变或贝氏体转变中能稳定奥氏体，提高组织中的残余奥氏体的量及稳定性来提高钢的塑韧性，同时Ni淬透性好，Ni与Cr、Mo结合，淬透性可大大增高，Ni元素的增加有利于得到更多的残余奥氏，可提高钢的冲击韧性，当Ni元素添加量为1.5％时，铸态基体组织等轴化，二次枝晶臂粗化；添加稀土元素Y可脱硫、脱氧、去除非金属夹杂物，稀土元素Y与O、S等形成的化合物可以使钢液结晶时非自发形核，同时稀土元素Y能够降低钢液的表面张力，降低形核功，提高形核率，Y的加入可以使碳化物分布变得更加均匀分散，同时可以细化奥氏体晶粒，提搞钢的抗拉强度和冲击韧性，当Y添加量为0.3％时，铸态基体组织为等轴晶，晶粒尺寸减小，二次枝晶臂细化，共晶碳化物分布在晶间由连续网状向不连续网状转变，共晶碳化物由粗大快状向细小条状、孤立岛状转变。采用上述工艺，本发明制备的高碳高铬钢耐磨条硬度能够达到61.6HRC，相较于GX160CrMoV12钢，本发明制备的高碳高铬钢的冲击韧度提高了69％，硬度提高9％。
进一步的，所述步骤2中的紧固件为螺母和螺栓，所述板锤本体的工作面的外端预成型有长方体型的安装缺口，所述安装缺口的长边与板锤本体的长边相应，安装缺口的底部预成型有燕尾榫槽，板锤本体背离安装缺口的端面预成型有沉孔，沉孔与燕尾榫槽连通，耐磨条的形状与安装缺口相应，耐磨条的底部预成型有与燕尾榫槽配合的燕尾榫头，燕尾榫头的底部预成型有嵌孔，螺母嵌固在嵌孔内，当燕尾榫头装配在燕尾榫槽内时，螺母抵触在燕尾榫槽的底面且螺母与沉孔对应，螺栓可穿过沉孔并螺纹连接在螺母内。
进一步的，所述燕尾榫槽的轴线与板锤本体的长边平行，所述燕尾榫槽的截面尺寸沿板锤本体的长边逐渐减小，所述嵌孔成型在燕尾榫槽宽度更大的一端。
本发明的有益效果为：板锤本体与耐磨条分体式设计，耐磨条安装在板锤的易磨损部位，相较于传统的一体铸造式板锤，板锤失效后，仅需要替换耐磨条，无需拆卸板锤本体，这大大的降低了更换的难度，省工省时；耐磨条采用GX160CrMoV12钢配以Ti、Ni以及Y元素熔铸，取材方便，且制造的高碳高铬钢相较于GX160CrMoV12钢具有更高的冲击韧度和硬度，可有效提高板锤的耐用性。
附图说明
图1为本发明实施例中板锤本体和耐磨合金条组合后的侧视图；
图2为本发明实施例中板锤本体和耐磨合金条组合后的俯视图；
图3为图1中A-A向剖面示意图；
图4本图2中B-B向剖面示意图。
附图编号说明：1、板锤本体，11、安装缺口，12、燕尾榫槽，13、沉孔，2、耐磨条，21、燕尾榫头，22、嵌孔，3、螺母，4、螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
一种合金板锤的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：采用砂型铸造法制备高锰钢板锤本体1，包括砂型制作、金属熔炼、浇注、清理；
其中，参考图1～图4，板锤本体1预成型为长方体形状状，其工作面(即破碎机工作时板锤迎向物料的一面)的外端预成型有长方体形状的安装缺口11，安装缺口11的长边与板锤的长边相应，安装缺口11的底部预成型有燕尾榫槽12，燕尾榫槽12的轴线与板锤的长边平行，燕尾榫槽12的截面尺寸沿板锤的长边逐渐减小，板锤本体1背离安装缺口11的端面预成型有沉孔13，沉孔13与燕尾榫槽12连通且沉孔13位于燕尾榫槽12截面尺寸更大的一端；
采用砂型铸造法制备高碳高铬钢耐磨条2；
其中，参考图1～图4，耐磨条2的尺寸与安装缺口11相应，耐磨条2的底部预成型有与燕尾榫槽12配合的燕尾榫头21，燕尾榫头21的底部预成型有嵌孔22，当燕尾榫头21装配在燕尾榫槽12内时，嵌孔22与沉孔13对应；
耐磨条2的组分为：C：1.6％、Cr：12％、Mo：1％、V：0.3％、Ti；0.5％、Ni：1.5％、Y：0.3％、Si：0.3％、Mn：0.3％、余量为Fe；耐磨条2的制备步骤如下：
a：根据耐磨条2组分配比取GX160CrMoV12钢、Ti粉、Ni粉以及Y粉作为炉料，利用烘箱，在250℃条件下将炉料预热30min，目的是去除炉料中的水分，并做好砂型模具；
b：将炉料填入高频感应炉的坩埚中，利用高频感应炉熔炼干燥后的炉料，以10A/min加热速率加热，炉料完全融化后保温5停止加热，将融化后的炉料浇注进砂型模具中铸形，铸形完毕后切除帽口、修整毛边；
c：退火处理，利用箱式马沸炉将铸形后的耐磨条2以250℃/h升温至870℃并保温2h，然后以60℃/h降温至740℃并保温6h，然后以30℃/h降温至500℃，后出炉空冷；
d：淬火处理，利用箱式马沸炉，将退火后的耐磨条2以250℃/h升温至1040℃并保温40min，随后出炉油淬；
e：回火处理，将淬火后的耐磨条2在200℃下保温2h；
步骤2：利用螺栓4和螺母3将耐磨条2固定在板锤本体1的安装缺口11上，具体为，先将螺母3嵌入嵌孔22内，然后通过燕尾榫头21和燕尾榫槽12将耐磨条2与板锤本体1榫卯结合，此时螺母3抵触在燕尾榫槽12的底面，然后利用内六角扳手将螺栓4旋入螺母3内，即完成耐磨条2与板锤本体1的固定。
利用维式显微硬度计测得耐磨条硬度为61.6HRC、GX160CrMoV12钢的硬度为56.1，利用摆锤式冲击试验测试耐磨条的冲击韧度达到11.3J/m2、GX160CrMoV12钢的冲击韧度仅有6.7J/m2，相较于GX160CrMoV12钢，本发明制备的耐磨条硬度提升了9％，冲击韧度提高而69％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种合金板锤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分别制备高锰钢材质的板锤本体和高碳高铬钢材质的耐磨条；
步骤2：利用紧固件将耐磨条装配在板锤本体的易磨损工作面上；
所述耐磨条的组分为：C：1.6％、Cr：12％、Mo：1％、V：0.3％、Ti；0.5％、Ni：1.5％、Y：0.3％、Si：0.3％、Mn：0.3％、余量为Fe；所述耐磨条的制备步骤如下：
a：根据耐磨条组分配比取GX160CrMoV12钢、Ti粉、Ni粉以及Y粉作为炉料，在250℃条件下将炉料预热30～60min，并做好砂型模具；
b：利用高频感应炉熔炼干燥后的炉料，炉料完全融化后保温5～7min停止加热，将融化后的炉料浇注进砂型模具中铸形，铸形完毕后切除帽口、修整毛边；
c：退火处理，将铸形后的耐磨条以250℃/h升温至870℃并保温2h，然后以60℃/h降温至740℃并保温6h，然后以30℃/h降温至500℃，最后出炉空冷；
d：淬火处理，将退火后的耐磨条以250℃/h升温至1040℃并保温40min，随后出炉油淬；
e：回火处理，将淬火后的耐磨条在200℃下保温2h。
2.根据权利要求1所述的一种合金板锤的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的紧固件为螺母和螺栓，所述板锤本体的工作面的外端预成型有长方体型的安装缺口，所述安装缺口的长边与板锤本体的长边相应，安装缺口的底部预成型有燕尾榫槽，板锤本体背离安装缺口的端面预成型有沉孔，沉孔与燕尾榫槽连通，耐磨条的形状与安装缺口相应，耐磨条的底部预成型有与燕尾榫槽配合的燕尾榫头，燕尾榫头的底部预成型有嵌孔，螺母嵌固在嵌孔内，当燕尾榫头装配在燕尾榫槽内时，螺母抵触在燕尾榫槽的底面且螺母与沉孔对应，螺栓可穿过沉孔并螺纹连接在螺母内。
3.根据权利要求1所述的一种合金板锤的制备方法，其特征在于，所述燕尾榫槽的轴线与板锤本体的长边平行，所述燕尾榫槽的截面尺寸沿板锤本体的长边逐渐减小，所述嵌孔成型在燕尾榫槽宽度更大的一端。
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