CN101717895A - 一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法 - Google Patents

一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法，该锤头采用低合金钢铸造而成，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒；低合金钢的化学成分的质量分数为：C0.24％～0.295％、Si1.32％～1.56％、S0.028％～0.035％、P0.032％～0.038％、Mn0.82％～1.22％、Cr1.67％～2.10％、Mo0.42％～0.51％、V0.05％～0.08％、Ti0.05％～0.07％、RE0.08％～0.15％、Fe93.942％～95.29％；本发明的锤头的铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；通过镶铸钢结硬质合金棒后的锤头产品强度和韧性好、硬度和耐磨性高，适合在多种工况条件下工作，并且能够破碎不同硬度的物。

Description

一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法
技术领域
本发明涉及破碎机锤头及其铸造方法，具体涉及一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法。
背景技术
锤式破碎机破碎比大，能耗少，出料均匀，适合破碎各种物料。但由于锤头磨损较快，在应用上受到限制。这一问题成了国内破碎设备制造和应用厂家苦不堪言的忧虑，也是迫切需要解决的问题。
当前用于制造锤头的材料种类很多，主要有普通高锰钢、中低合金钢、高铬铸铁以及锤头采用高铬铸铁而锤柄采用碳钢等四大类。普通高锰钢适合在较大冲击载荷的磨料磨损工况下使用，而在中、小能量冲击下，其表面只能部分或者不能被加工硬化，故不抗磨；中低合金钢，由于组织中缺少硬质相，耐磨性也不佳；高铬铸铁耐磨性好，但韧性比较差，容易断裂，不适合制造质量较大(500N以上)的锤头；锤头采用高铬铸铁而锤柄采用碳钢的复合锤头，存在制作工艺复杂，生产效率低，工作环境差，结合不牢固等问题。
根据破碎机锤头的工作特点，既要适合各种不同的工况(包括高、中、低的冲击应力以及干、湿工作环境)，又要适合破碎各种不同的物料(包括高、中、低的硬度和大、中、小的块度)，要找到这样一种理想的锤头材料是困难的。一般来说，硬度越高的锤头，耐磨性就越好。要提高其耐磨性，就要增加材料的硬度，但随着硬度的提高，抗冲击韧性就会降低。如何兼顾锤头的硬度和冲击韧性是提高锤头耐磨性的关键。可以说，理想锤头的材质应该是既硬又韧，但单一的材质很难满足这一要求。因此，要制造满足在各种不同工况条件下破碎不同物料的破碎机锤头，只能用不同材料复合制作而成。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法，锤头采用低合金钢为主要材料，在锤头的磨损部位，通过消失模铸造镶铸钢结硬质合金棒，生产的锤头产品强度和韧性好，硬度和耐磨性高，适合在多种工况条件下工作，并且能够破碎不同硬度的物料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该锤头采用低合金钢铸造而成，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒；其中，低合金钢的化学成分的质量分数为：C 0.24％～0.295％、Si 1.32％～1.56％、S 0.028％～0.035％、P 0.032％～0.038％、Mn 0.82％～1.22％、Cr 1.67％～2.10％、Mo 0.42％～0.51％、V 0.05％～0.08％、Ti 0.05％～0.07％、RE 0.08％～0.15％、Fe 93.942％～95.29％；其中，锤头镶铸的材料是GT35钢结硬质合金棒，为外购件，直径为2～2.5mm，其化学成分的质量分数为：TiC 31％、Cr 3％、Mo 3％、C 0.9％、Fe 62.10％，性能为：密度/t.m-3 6.4～6.6、抗弯强度/Mpa 1380～1760、冲击韧性/J.cm-239～78、硬度(HRC)：退火状态为36～45，淬回火状态为66～69。
本发明的锤头的铸造方法，该铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，低合金钢的生产过程为：将普通废钢、铬铁、钼铁、硅铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁，取样进行炉前化学分析，调整成分，成分合格后将温度升高至1570℃～1600℃，加入占钢液质量0.30％的铝块脱氧；在出钢过程中，加入粒度小于6mm占钢液质量0.20％～0.30％的稀土、0.10％～0.20％的钛铁、0.10％～0.20％的钒铁进行变质处理，搅拌后静置2～3分钟将钢液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，制作锤头容易磨损部分类似三角形的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该泡沫塑料模上有较多错位排列的直径为2～2.5mm小孔，小孔用来安装GT35钢结硬质合金棒，对于锤头主体部分的泡沫塑料模则采用泡沫塑料板经切割加工而成，在安装好钢结硬质合金棒的两个容易磨损部分泡沫塑料模上涂上粘结剂，并与锤头主体部分的泡沫塑料模粘合，另外粘贴浇注***和冒口；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将低合金钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，低合金钢钢液浇注温度为1480℃～1520℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到980℃～1000℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
其中，在容易磨损部分泡沫塑料模的小孔上，***切割成段的GT35钢结硬质合金棒；切割成段的GT35钢结硬质合金棒的一端为圆柱端，该圆柱端伸出被***的容易磨损部分泡沫塑料模5～6mm，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证钢结硬质合金棒不位移；切割成段的GT35钢结硬质合金棒的另一端为扁平状端，该扁平状端为锤击成的扁平状，有3～5mm长，目的是为了锤头在工作时钢结硬质合金棒不易脱落。
本发明具有以下优点：(1)锤头采用低合金钢为主要材料，淬火后基体是强韧性好的板条状马氏体，镶铸的GT35钢结硬质合金棒形成硬质相，达到了既硬又韧的效果，在中、低冲击应力条件下工作时锤头耐磨性是普通高锰钢的4倍以上；(2)本发明的锤头可适合各种不同的工况，包括高、中、低的冲击应力以及干、湿工作环境下工作；(3)本发明的锤头可适合破碎各种不同的物料，包括高、中、低的硬度和大、中、小的块度；(4)本发明的锤头采用消失模铸造，工艺简单、生产效率高，质量稳定可靠，并解决了传统镶嵌铸造法制作破碎机锤头生产环境恶劣的根本问题；(5)本发明的锤头镶铸的钢结硬质合金棒所需数量少，重量轻，成本低，工作过程中不易脱落，效果好。
附图说明
图1为本发明锤头的整体消失模示意图
图2为图1的A向视图
图3为图2的锤头容易磨损部分安装钢结硬质合金棒B-B剖视图
图中：1、2为容易磨损部分泡沫塑料模，3为锤头主体部分泡沫塑料模，4为安装GT35钢结硬质合金棒小孔，5为GT35钢结硬质合金棒，6为GT35钢结硬质合金棒的圆柱端，7为GT35钢结硬质合金棒的扁平状端。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实例是对技术方案的限制。
实施例1：生产单重为800N的锤头，该锤头采用低合金钢铸造而成，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒；其中，低合金钢的化学成分的质量分数为：C 0.24％、Si 1.32％、S0.028％、P 0.032％、Mn 0.82％、Cr 1.67％、Mo 0.42％、V 0.05％、Ti 0.05％、RE 0.08％、Fe 95.29％；其中，锤头镶铸的材料是GT35钢结硬质合金棒，为外购件，直径为2.5mm，其化学成分的质量分数为：TiC 31％、Cr 3％、Mo 3％、C 0.9％、Fe 62.10％，性能为：密度/t.m-3 6.4～6.6、抗弯强度/Mpa 1380～1760、冲击韧性/J.cm-2 39～78、硬度(HRC)：退火状态为36～45，淬回火状态为66～69。
本发明的锤头的铸造方法，该铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，低合金钢的生产过程为：将普通废钢、铬铁、钼铁、硅铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁，取样进行炉前化学分析，调整成分，成分合格后将温度升高至1570℃，加入占钢液质量0.30％的铝块脱氧；在出钢过程中，加入粒度小于6mm占钢液质量0.20％的稀土、0.10％的钛铁、0.10％的钒铁进行变质处理，搅拌后静置2～3分钟将钢液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，制作锤头容易磨损部分类似三角形的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模1、2，见图1-3，该泡沫塑料模上有较多错位排列的直径为2.5mm小孔4，小孔4用来安装GT35钢结硬质合金棒5，对于锤头主体部分的泡沫塑料模3则采用泡沫塑料板经切割加工而成，在容易磨损部分泡沫塑料模1、2的小孔4上***切割成段的GT35钢结硬质合金棒5，切割成段的棒材一端为圆柱端6，该圆柱端6伸出泡沫塑料模1、2外5～6mm，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证钢结硬质合金棒不位移，棒材的另一端为扁平状端7，该扁平状端7为锤击成的扁平状，有3～5mm长，目的是为了锤头在工作时钢结硬质合金棒不易脱落，在安装好钢结硬质合金棒5的两个容易磨损部分泡沫塑料模1、2上涂上粘结剂，并与锤头主体部分的泡沫塑料模3粘合，另外粘贴浇注***和冒口；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将低合金钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，低合金钢钢液浇注温度为1480℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到980℃～1000℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
实施例2：生产单重为500N的锤头，该锤头采用低合金钢铸造而成，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒；其中，低合金钢的化学成分的质量分数为：C 0.267％、Si 1.44％、S 0.032％、P 0.035％、Mn 1.02％、Cr 1.89％、Mo 0.46％、V 0.05％、Ti 0.065％、RE 0.115％、Fe 94.626％；其中，锤头镶铸的材料是GT35钢结硬质合金棒，为外购件，直径为2.5mm，其化学成分的质量分数为：TiC 31％、Cr 3％、Mo 3％、C 0.9％、Fe 62.10％，性能为：密度/t.m-36.4～6.6、抗弯强度/Mpa 1380～1760、冲击韧性/J.cm-2 39～78、硬度(HRC)：退火状态为36～45，淬回火状态为66～69。
本发明的锤头的铸造方法，该铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，低合金钢的生产过程为：将普通废钢、铬铁、钼铁、硅铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁，取样进行炉前化学分析，调整成分，成分合格后将温度升高至1585℃，加入占钢液质量0.30％的铝块脱氧；在出钢过程中，加入粒度小于6mm占钢液质量0.30％的稀土、0.15％的钛铁、0.15％的钒铁进行变质处理，搅拌后静置2～3分钟将钢液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，制作锤头容易磨损部分类似三角形的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模1、2，见图1-3，该泡沫塑料模上有较多错位排列的直径为2.5mm小孔4，小孔4用来安装GT35钢结硬质合金棒5，对于锤头主体部分的泡沫塑料模3则采用泡沫塑料板经切割加工而成，在容易磨损部分泡沫塑料模1、2的小孔4上***切割成段的GT35钢结硬质合金棒5，切割成段的棒材一端为圆柱端6，该圆柱端6伸出泡沫塑料模外5～6mm，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证钢结硬质合金棒不位移，棒材的另一端为扁平状端7，该扁平状端7为锤击成的扁平状，长3～5mm，目的是为了锤头在工作时钢结硬质合金棒不易脱落，在安装好钢结硬质合金棒5的两个容易磨损部分泡沫塑料模1、2上涂上粘结剂，并与锤头主体部分的泡沫塑料模3粘合，另外粘贴浇注***和冒口；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将低合金钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，低合金钢钢液浇注温度为1500℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到980℃～1000℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
实施例3：生产单重为200N的锤头，该锤头采用低合金钢铸造而成，在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒；其中，低合金钢的化学成分的质量分数为：C 0.295％、Si 1.56％、S 0.035％、P 0.038％、Mn 1.22％、Cr 2.10％、Mo 0.51％、V 0.08％、Ti 0.07％、RE 0.15％、Fe 93.942％；其中，锤头镶铸的材料是GT35钢结硬质合金棒，为外购件，直径为2mm，其化学成分的质量分数为：TiC 31％、Cr 3％、Mo 3％、C 0.9％、Fe 62.10％，性能为：密度/t.m-3 6.4～6.6、抗弯强度/Mpa 1380～1760、冲击韧性/J.cm-2 39～78、硬度(HRC)：退火状态为36～45，淬回火状态为66～69。
本发明的锤头的铸造方法，该铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，低合金钢的生产过程为：将普通废钢、铬铁、钼铁、硅铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁，取样进行炉前化学分析，调整成分，成分合格后将温度升高至1600℃，加入占钢液质量0.30％的铝块脱氧；在出钢过程中，加入粒度小于6mm占钢液质量0.30％的稀土、0.20％的钛铁、0.20％的钒铁进行变质处理，搅拌后静置2～3分钟将钢液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，制作锤头容易磨损部分类似三角形的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模1、2，见图1-3，该泡沫塑料模1、2上有较多错位排列的直径为2mm小孔4，小孔4用来安装GT35钢结硬质合金棒5，对于锤头主体部分泡沫塑料模3则采用泡沫塑料板经切割加工而成，在容易磨损部分泡沫塑料模1、2的小孔4上***切割成段的GT35钢结硬质合金棒，切割成段棒材的一端为圆柱端6，该圆柱端6伸出泡沫塑料模外5～6mm，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证钢结硬质合金棒不位移，棒材的另一端为扁平状端7，该扁平状端7为锤击成的扁平状，长3～5mm，目的是为了锤头在工作时钢结硬质合金棒不易脱落，在安装好钢结硬质合金棒5的两个容易磨损部分泡沫塑料模1、2上涂上粘结剂，并与锤头主体部分的泡沫塑料模3粘合，还粘贴浇注***和冒口；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将低合金钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，低合金钢钢液浇注温度为1520℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到980℃～1000℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

Claims (3)

1.一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头，该锤头采用低合金钢铸造而成，其特征在于：在铸造过程中镶铸钢结硬质合金棒，其中，低合金钢的化学成分的质量分数为：C0.24％～0.295％、Si 1.32％～1.56％、S 0.028％～0.035％、P 0.032％～0.038％、Mn 0.82％～1.22％、Cr 1.67％～2.10％、Mo 0.42％～0.51％、V 0.05％～0.08％、Ti 0.05％～0.07％、RE 0.08％～0.15％、Fe 93.942％～95.29％；其中，锤头镶铸的材料是GT35钢结硬质合金棒，为外购件，直径为2～2.5mm，其化学成分的质量分数为：TiC 31％、Cr3％、Mo 3％、C 0.9％、Fe 62.10％，性能为：密度/t.m-36.4～6.6、抗弯强度/Mpa 1380～1760、冲击韧性/J.cm-239～78、硬度(HRC)：退火状态为36～45，淬回火状态为66～69。
2.根据权利要求1所述的一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头的消失模铸造方法，其特征在于：该铸造方法包括低合金钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，低合金钢的生产过程为：将普通废钢、铬铁、钼铁、硅铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁，取样进行炉前化学分析，调整成分，成分合格后将温度升高至1570℃～1600℃，加入占钢液质量0.30％的铝块脱氧；在出钢过程中加入粒度小于6mm占钢液质量0.20％～0.30％的稀土、0.10％～0.20％的钛铁、0.10％～0.20％的钒铁进行变质处理，搅拌后静置2～3分钟将钢液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，制作锤头容易磨损部分类似三角形的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模(1、2)，该泡沫塑料模(1、2)上有较多错位排列的直径为2～2.5mm小孔(4)，小孔(4)用来安装GT35钢结硬质合金棒(5)，对于锤头主体部分泡沫塑料模(3)则采用泡沫塑料板经切割加工而成，在安装好钢结硬质合金棒(5)的两个容易磨损部分泡沫塑料模(1、2)上涂上粘结剂，并与锤头主体部分的泡沫塑料模(3)粘合，另外粘贴浇注***和冒口；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将低合金钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，低合金钢钢液浇注温度为1480℃～1520℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到980℃～1000℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
3.根据权利要求2所述的一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头的消失模铸造方法，其特征在于：在容易磨损部分泡沫塑料模(1、2)的小孔(4)上***切割成段的GT35钢结硬质合金棒(5)；切割成段的棒材(5)的一端为圆柱端(6)，该圆柱端(6)伸出***的泡沫塑料模(1、2)外缘5～6mm；GT35钢结硬质合金棒(5)的另一端为扁平状端(7)，该扁平状端(7)为锤击成的扁平状，长3～5mm。
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