CN103736976B - 一种松土机上的合金松土齿及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种松土机上的合金松土齿及其制造方法,包括齿尖和后座两部分,齿尖前端呈梯形,最前端的厚度最薄,齿尖后端为防托块,所述齿尖后端与后座铸造连接,齿尖的材料为合金钢,后座的材料为蠕墨铸铁,本发明改变了原来整体铸造的结构,节约了稀有合金的用量,降低了生产成本,同时采用科学的制造方法和热处理,制造出一种高强度和良好的耐磨性以及韧性好的松土齿,解决了不耐磨问题,使用寿命提高2-2.8倍,减少了更换费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种松土机上的合金松土齿及制造方法,通过改进结构,合理化的材料构成,全新的制造方法和热处理工艺形成的一种高强度松土齿。
背景技术
现在使用的松土机上的松土齿的材料一般为高锰钢,在高温下呈单相奥氏体组织,具有很好的韧性,在冲击载荷作用下因表面层加工硬化而具有高耐磨性。但这种钢在冲击力不大的环境里工作时,起始硬度低,耐磨性能较差,使用时表面常出现各种变形,造成表面磨损而脱落,松土齿使用寿命短,需要频繁更换,增加成本,降低工作效率,造成大量的经济损失,而且松土机上的松土齿大都是整体铸造而成,要使松土齿达到高强度、耐磨、韧性好就必须加入大量的稀有金属,生产成本高,实际上松土机工作时起作用的只是松土齿的前一段,后面一段使用、磨损、更换不是很多,松土齿损坏频繁更换造成很大的浪费。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种松土机上的合金松土齿及制造方法,制造出一种生产成本低,使用寿命长的松土齿。
技术方案:本发明所述的一种松土机上的合金松土齿,包括齿尖和后座两部分,齿尖前端呈梯形,最前端的厚度最薄,齿尖后端为防脱 块,所述齿尖后端与后座铸造连接,齿尖的材料为合金钢,后座的材料为蠕墨铸铁。
作为本发明的一种改进,所述防脱 块呈圆弧形。
进一步地,所述齿尖的化学成份质量百分比为:C:0.3-0.55%,Si:0.85-1.3%,Mn:1.5-1.9%,Nb:0.06-0.1%,Mo:0.15-0.25%,Ni:0.15-0.3%,Cr:1.5-2.1%,Al:0.09-0.15%,Nd:0.015-0.028%,B:0.003-0.007%,S:≤0.025%,P:≤0.025%,其余为Fe,后座的化学成份质量百分比为:C:2.6-3.6%,Si:1.7-2.3%,Mn:0.3-0.6%,Cr:0.35-0.5%,Cu:0.3-0.65%,S:≤0.02%,P:≤0.02%,其余为Fe。
一种上述松土齿的制造方法,包括以下工艺步骤:
1、齿尖的制作方法:
a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼;
b、钢水出钢温度约为1530-1570℃,加入稀土合金,搅拌2-3分钟后,将1490℃-1520℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中,浇注成齿尖,自然冷却到1280-1320℃,保温0.5-1小时,缓冷到室温脱模;
c、齿尖热处理:将齿尖放入加热炉,升温至750-830℃,保温2-3h,再升温至960-1020℃,保温2-3h,缓冷到650-700℃,出炉自然冷却到室温,将齿尖机加工成型,放入淬火炉,升温至880-930℃,保温2-4h,出炉水淬,水温控制在30-50℃,冷却到室温,放入电炉中升温至150-220℃进行低温回火处理,保温3-5h,出炉空冷;
2、后座的制作方法:
a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼,熔炼温度1220-1280℃,保温1-1.5小时,进行孕育处理,形成铁液;
b、将加工好的齿尖升温到400-500℃,固定于树脂模具的底部,将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中,缓冷到室温脱模;
c、将后座放入炉中加热至820-900℃,保温2-4小时后,从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至500-550℃,水冷至室温。
本发明与现有技术相比,其有益效果是:本发明所述的一种松土机上的合金松土齿及制造方法,改变了原来松土齿的结构,分为齿尖和后座两部分,齿尖的材料为合金钢,后座的材料为蠕墨铸铁,改变了原来整体铸造的结构,节约了稀有合金的用量,降低了生产成本,同时,仍然保持了很高的力学性能,齿尖和后座的结合处增加了防脱 块,所述防脱 块与后座铸造连接,增加了齿尖与后座之间的接触面积,提高了齿尖与后座的结合力,降低了齿尖脱落的可能;采用科学的制造方法和热处理,制造出一种高强度和良好的耐磨性以及韧性好的松土齿,解决了不耐磨问题,使用寿命提高2-2.8倍,减少了更换费用。
为了克服原来松土齿在冲击力不大的环境里工作时,起始硬度低,耐磨性能较差,使用寿命低的缺点,通过使用了特定成份及其含量稀有金属,使松土齿具有高强度、耐磨、韧性好,将碳含量提高到0.3-0.55%,可以补偿高锰钢的不足,提高铸件的致密性,增加松土齿在常温以及冲击力不大的环境里的耐磨性,采用微合金化原理,在原有高锰钢的基础上适当添加Nb、Mo、Ni、Cr、Al、Nd、B 元素,形成高熔点化合物,达到细化晶粒来达到要求,经测试,加入0.06-0.1%的铌能够减少工件内部产生裂纹的几率,增加工作过程中的材质稳定性,使松土齿使用寿命延长,控制Mo:0.15-0.25%,Ni:0.15-0.3%,Cr:1.5-2.1%,结合新的制造方法,能够到一种马氏体多元合金钢,具有高强度和良好的耐磨性,加入0.09-0.15%的铝能够减少合金钢中的氧含量,细化晶粒,使合金钢在合理的热处理以后具有更高的冲击韧性,添加0.015-0.028%的Nd和0.003-0.007%B复合微合金化,更加细化奥氏体晶粒,可以适应高冲击工况,扩大了松土齿可以应用的范围。
本发明中的热处理过程将铸态马氏体变成回火马氏体,由于齿尖和后座在使用时受力不同,对硬度要求也不同,为保证齿尖的耐磨度和高强度,采用高温淬火,水淬,低温回火的方法,使表层得到一定厚度的高硬度马氏体,可大幅降低齿尖的磨损速度,提高使用寿命;后座采用正火工艺,能够细化铸件晶粒,均匀组织,提高铸件的硬度和韧性,减少内应力,使后座能够承受冲击力更大,不会变形、开裂。
经测试,下表为松土齿齿尖的机械性能指标
附图说明
图1为本发明侧向结构图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的正面结构图。
附图标记说明:1、齿尖,2、后座,3、防脱 块。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1:如图1至3所示,一种松土机上的合金松土齿,包括齿尖1和后座2 两部分,齿尖1前端呈梯形,最前端的厚度最薄,齿尖1后端为防脱 块3,所述齿尖1后端与后座2铸造连接,齿尖1的材料为合金钢,后座2的材料为蠕墨铸铁。
防脱 块3的主要作用是增加了齿尖与后座之间的接触面积,提高了齿尖与后座的结合力,降低了齿尖脱落的可能性,防脱 块3可以为平面形或者圆弧形,其中防脱 块3呈圆弧形结合力更强。
所述齿尖的化学成份质量百分比为:C:0.45%,Si:1.1%,Mn:1.7%,Nb:0.08%,Mo:0.2%,Ni:0.25%,Cr:1.8%,Al:0.12%,Nd:0.022%,B:0.005%,S:0.02%,P:0.02%,其余为Fe,后座的化学成份质量百分比为:C:3.2%,Si:1.9%,Mn:0.5%,Cr:0.45%,Cu:0.5%,S:0.015%,P:0.015%,其余为Fe。
上述松土齿的制造方法,包括以下工艺步骤:
1、齿尖的制作方法:
a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼;
b、钢水出钢温度约为1550℃,加入稀土合金,搅拌2分钟后,将1510℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中,浇注成齿尖,自然冷却到1300℃,保温1小时,缓冷到室温脱模;
c、齿尖热处理:将齿尖放入加热炉,升温至780℃,保温2h,再升温至980℃,保温3h,缓冷到680℃,出炉自然冷却到室温,将齿尖机加工成型,放入淬火炉,升温至910℃,保温3h,出炉水淬,水温控制在45℃,冷却到室温,放入电炉中升温至180℃进行低温回火处理,保温4h,出炉空冷;
2、后座的制作方法:
a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼,熔炼温度1260℃,保温1小时,进行孕育处理,形成铁液;
b、将加工好的齿尖升温到450℃,固定于树脂模具的底部,将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中,缓冷到室温脱模;
c、将后座放入炉中加热至860℃,保温3小时后,从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至520℃,水冷至室温。
经测试,下表为松土齿齿尖的机械性能指标
使用寿命提高2.8倍。
实施例2,本实施例与实施例1所述的松土齿的结构相同。
本实施例所述齿尖的化学成份质量百分比为:C:0.55%,Si:1.3%,Mn:1.9%,Nb:0.1%,Mo:0.25%,Ni:0.3%,Cr:2.1%,Al:0.15%,Nd:0.028%,B:0.007%,S:0.018%,P:0.018%,其余为Fe,后座的化学成份质量百分比为:C:3.6%,Si:2.3%,Mn:0.6%,Cr:0.5%,Cu:0.65%,S:0.015%,P:0.015%,其余为Fe。
上述松土齿的制造方法,包括以下工艺步骤:
1、齿尖的制作方法:
a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼;
b、钢水出钢温度约为1570℃,加入稀土合金,搅拌3分钟后,将1520℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中,浇注成齿尖,自然冷却到1320℃,保温1小时,缓冷到室温脱模;
c、齿尖热处理:将齿尖放入加热炉,升温至830℃,保温3h,再升温至1020℃,保温3h,缓冷到700℃,出炉自然冷却到室温,将齿尖机加工成型,放入淬火炉,升温至930℃,保温4h,出炉水淬,水温控制在50℃,冷却到室温,放入电炉中升温至220℃进行低温回火处理,保温5h,出炉空冷;
2、后座的制作方法:
a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼,熔炼温度1280℃,保温1.5小时,进行孕育处理,形成铁液;
b、将加工好的齿尖升温到500℃,固定于树脂模具的底部,将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中,缓冷到室温脱模;
c、将后座放入炉中加热至900℃,保温4小时后,从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至550℃,水冷至室温。
经测试,下表为松土齿齿尖的机械性能指标
使用寿命提高2.5倍。
实施例3,本实施例与实施例1所述的松土齿的结构相同。
本实施例所述的齿尖的化学成份质量百分比为:C:0.3%,Si:0.85%,Mn:1.5%,Nb:0.06%,Mo:0.15%,Ni:0.15%,Cr:1.5%,Al:0.09%,Nd:0.015%,B:0.003%,S:0.015%,P:0.015%,其余为Fe,后座的化学成份质量百分比为:C:2.6%,Si:1.7%,Mn:0.3%,Cr:0.35%,Cu:0.3%,S:0.015%,P:0.015%,其余为Fe。
上述松土齿的制造方法,包括以下工艺步骤:
1、齿尖的制作方法:
a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼;
b、钢水出钢温度约为1530℃,加入稀土合金,搅拌2分钟后,将1490℃℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中,浇注成齿尖,自然冷却到1280℃,保温0.5小时,缓冷到室温脱模;
c、齿尖热处理:将齿尖放入加热炉,升温至750℃,保温2h,再升温至960℃,保温2h,缓冷到650℃,出炉自然冷却到室温,将齿尖机加工成型,放入淬火炉,升温至880℃,保温2h,出炉水淬,水温控制在30℃,冷却到室温,放入电炉中升温至150℃进行低温回火处理,保温3h,出炉空冷;
2、后座的制作方法:
a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼,熔炼温度1220℃,保温1小时,进行孕育处理,形成铁液;
b、将加工好的齿尖升温到400℃,固定于树脂模具的底部,将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中,缓冷到室温脱模;
c、将后座放入炉中加热至820℃,保温2小时后,从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至500℃,水冷至室温。
经测试,下表为松土齿齿尖的机械性能指标
使用寿命提高2倍。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (3)
1.一种松土机上的合金松土齿,其特征在于:包括齿尖和后座两部分,齿尖前端呈梯形,最前端的厚度最薄,齿尖后端为防脱块,所述齿尖后端与后座铸造连接,齿尖的材料为合金钢,后座的材料为蠕墨铸铁;
所述齿尖的化学成份质量百分比为:C:0.3-0.55%,Si:0.85-1.3%,Mn:1.5-1.9%,Nb:0.06-0.1%,Mo:0.15-0.25%,Ni:0.15-0.3%,Cr:1.5-2.1%,Al:0.09-0.15%,Nd:0.015-0.028%,B:0.003-0.007%,S:≤0.025%,P:≤0.025%,其余为Fe;后座的化学成份质量百分比为:C:2.6-3.6%,Si:1.7-2.3%,Mn:0.3-0.6%,Cr:0.35-0.5%,Cu:0.3-0.65%,S:≤0.02%,P:≤0.02%,其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种松土机上的合金松土齿,其特征在于:所述防脱块呈圆弧形。
3.一种权利要求1所述松土齿的制造方法,其特征在于:包括以下工艺步骤:
1、齿尖的制作方法:
a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼;
b、钢水出钢温度为1530-1570℃,加入稀土合金,搅拌2-3分钟后,将1490℃-1520℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中,浇注成齿尖,自然冷却到1280-1320℃,保温0.5-1小时,缓冷到室温脱模;
c、齿尖热处理:将齿尖放入加热炉,升温至750-830℃,保温2-3h,再升温至960-1020℃,保温2-3h,缓冷到650-700℃,出炉自然冷却到室温,将齿尖机加工成型,放入淬火炉,升温至880-930℃,保温2-4h,出炉水淬,水温控制在30-50℃,冷却到室温,放入电炉中升温至150-220℃进行低温回火处理,保温3-5h,出炉空冷;
2、后座的制作方法:
a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼,熔炼温度1220-1280℃,保温1-1.5小时,进行孕育处理,形成铁液;
b、将加工好的齿尖升温到400-500℃,固定于树脂模具的底部,将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中,缓冷到室温脱模;
c、将后座放入炉中加热至820-900℃,保温2-4小时后,从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至500-550℃,水冷至室温。
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