CN106086623A

CN106086623A - 一种模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺

Info

Publication number: CN106086623A
Application number: CN201610546742.3A
Authority: CN
Inventors: 王晓
Original assignee: JIANGSU DONGSHUN NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU DONGSHUN NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明公开了一种模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺，该斗齿包括齿尖和齿座，齿尖和齿座的材料中包含有C、Si、Mn、Cr、B、Ni、P和S，其余为Fe不可去除的杂质；该锻模的加工工艺包括按上述成分制成钢锭，将钢锭轧制成棒料再切割成适用的长度制成坯料，将坯料放入加热炉加热至初段温度后用气锤进行初锻，再将初锻后的坯料回炉加热至终锻温度，将二次加热后的坯料放入锻模内用锻压机进行模锻，锻模中齿尖的下模采用在模框内镶嵌模块，在模块的下端设有用于将镶嵌模块与锻件一起顶出的顶出机构，然后再进行切边和热处理。该模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺与铸造斗齿相比较可以明显改善原材料的晶相组织结构和机械性能，使用寿命可提高1.5倍以上。

Description

一种模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺

技术领域

本发明涉及一种挖掘机的零部件，具体涉及一种模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺。

背景技术

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要部件，类似于人的牙齿，也是易损件，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者通过销轴连接。在作业过程中齿尖部位首先接触物料表面时，由于速度较快，斗齿尖部分受到较强烈的冲击。若斗齿的屈服强度低，将会在尖部产生塑性变形。随着挖掘深度的加大，斗齿受力情况会有所改变。当斗齿切割物料时，斗齿与物料发生相对运动，在表面产生很大的正挤压力，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力。如果物料为较硬的岩石块、混凝土等，摩擦力将是很大的。这个过程反复作用的结果在斗齿工作面产生不同程度的表面磨损，进而产生深度较大的犁沟。斗齿材质及加工工艺的好坏将直接影响到斗齿使用寿命的长短。目前市场生产的斗齿都是采用铸造工艺制作而成。而铸件存在缩孔、晶粒粗大、组织疏松等缺陷。而这些正是影响斗齿使用性能的缺陷，严重影响了在恶劣工作环境中进行作业斗齿的使用寿命。因此，有必要对现有斗齿的材质及加工工艺进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种屈服强度高，拉伸强度高，表面硬度高，使用寿命长的模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一是设计一种模锻斗齿材料，其特征在于，所述斗齿包括齿尖和齿座，其中齿尖的材料成分按重量百分比包含有0.18%~0.22%的C、0.50%~1.10%的Si、0.70%~1.10%的Mn、0.70%~1.10%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质；齿座的材料成分按重量百分比包含有0.28%~0.33%的C、0.90%~1.70%的Si、0.90%~1.50%的Mn、1.20%~2.00%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质。

其中优选的技术方案是，在所述齿尖和齿座的材料成分中按重量百分比包含有≤0.008%的B和≤0.10%的Ni。

本发明的技术方案之二是设计一种用上述模锻斗齿材料的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述模锻工艺包括如下工艺步骤：

S1、按上述模锻斗齿材料成分投入炼钢炉冶炼成钢水，然后再浇铸成钢锭；

S2、将冷却后的钢锭通过轧钢机轧制成棒料，或通过挤压机挤压成棒料；

S3、用切割机将棒料切割成适用的长度制成坯料；

S4、将坯料放入加热炉加热至初段温度1100℃~1200℃；

S5、将加热后的坯料用气锤进行初锻，并将坯料锻压成矩形截面；

S6、再将初锻后的坯料回炉加热至终锻温度840℃~860℃；

S7、将二次加热后的坯料放入锻模内用锻压机进行模锻，所述锻模中齿尖的下模采用在模框内镶嵌模块，所述镶嵌模块至少被分为两块，在模块的下端设有用于将镶嵌模块与锻件一起顶出的顶出机构；

S8、将模锻后的齿尖和齿座分别放入模压切边机内进行切边处理；

S9、将模压切边后的齿尖和齿座自然冷却后，再通过热处理工艺进行处理；

S10、将热处理后的齿尖和齿座再进行表面喷砂或喷丸处理。

为了简化设备结构，减少设备投如，其中优选的技术方案是，所述S3步中的切割机为带锯式锯床。

优选的技术方案还包括，所述S4步中的初段温度为1150℃，所述S6步中的终段温度为850℃。

优选的技术方案还包括，所述S5步中的气锤为750Kg空气锤。

优选的技术方案还包括，所述S7步中的锻压机为1600t摩擦压力机。

优选的技术方案还包括，所述S7步中锻模的上模由模头和模座，其中齿尖模头的形状与齿尖内腔形状相适配，齿尖下模镶嵌块拼接成的空腔形状与齿尖的外形相适配。

优选的技术方案还包括，所述S7步中的锻模包括有齿座锻模，齿座锻模由上模头与下模座组成，所述上模头与下模座均设有结构对称的模腔，所述模腔的形状与齿座的外形相适配。

优选的技术方案还包括，所述S9步中的热处理工艺为调制处理。

本发明的优点和有益效果在于：该模锻斗齿材料及模锻斗齿加工工艺与铸造斗齿相比较可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能：1、通过锻造工艺打碎了柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在适当的温度和应力条件下，焊合内部孔隙，提高材料的致密度；

2、铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制或挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；

3、控制晶粒的大小和均匀度；

4、改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布；

5、使组织得到形变强化或形变——相变强化等。

由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合机械性能。采用锻造加工后可以改善部件机械性能，提高使用寿命1.5倍以上，同时具有以节约制造成本等优势。

另外通过调整斗齿原材料中微量元素的成分和含量，也可以明显地改善斗齿的机械性能。以下是铸造斗齿中微量元素含量和机械性能，与锻造斗齿中微量元素含量和机械性能的对比表。

表1是现有铸造斗齿原材料中的微量元素及含量：

（注：本表数据是对样品检测所得）

表2是铸造斗齿机械性能的检测结果：

表3是本发明锻造斗齿原材料中的微量元素及含量：

表4是锻造斗齿机械性能的检测结果：

附图说明

图1是本发明斗齿中齿尖主视结构示意图；

图2是1的侧视结构示意图；

图3是1的俯视结构示意图；

图4是本发明斗齿中齿尖立体结构示意图；

图5是本发明斗齿中齿座主视结构示意图；

图6是5的侧视结构示意图；

图7是5的俯视结构示意图；

图8是本发明斗齿中齿尖和齿座的装配结构示意图。

图中：1、齿尖；2、内腔；3、齿座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明是一种模锻斗齿材料，该斗齿包括齿尖和齿座，其中齿尖的材料成分按重量百分比包含有0.18%的C、0.50%的Si、0.70%的Mn、0.70%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质；齿座的材料成分按重量百分比包含有0.28%~0.33%的C、0.90%~1.70%的Si、0.90%~1.50%的Mn、1.20%~2.00%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质。

其中优选的实施方案是，在所述齿尖和齿座的材料成分中按重量百分比包含有≤0.008%的B和≤0.10%的Ni。

一种用上述模锻斗齿材料的模锻斗齿加工工艺，该模锻工艺包括如下工艺步骤：

第一步、按上述模锻斗齿材料成分投入炼钢炉冶炼成钢水，然后再浇铸成钢锭；

第二步、将冷却后的钢锭通过轧钢机轧制成棒料，或通过挤压机挤压成棒料；

第三步、用切割机将棒料切割成适用的长度制成坯料；

第四步、将坯料放入加热炉加热至初段温度1150℃；

第五步、将加热后的坯料用气锤进行初锻，并将坯料锻压成矩形截面；

第六步、再将初锻后的坯料回炉加热至终锻温度850℃；

第七步、将二次加热后的坯料放入锻模内用锻压机进行模锻，所述锻模中齿尖的下模采用在模框内镶嵌模块，所述镶嵌模块至少被分为两块，在模块的下端设有用于将镶嵌模块与锻件一起顶出的顶出机构；

第八步、将模锻后的齿尖和齿座分别放入模压切边机内进行切边处理；

第九步、将模压切边后的齿尖和齿座自然冷却后，再通过热处理工艺进行处理；

第十步、将热处理后的齿尖和齿座再进行表面喷砂或喷丸处理。

在本发明中优选的实施方案还包括，在第五步中使用的气锤为750Kg空气锤。

在本发明中优选的实施方案还包括，在第七步中使用的锻压机为1600t摩擦压力机。

在本发明中优选的实施方案还包括，在第七步中锻模的上模由模头和模座，其中齿尖模头的形状与齿尖内腔形状相适配，齿尖下模镶嵌块拼接成的空腔形状与齿尖的外形相适配。

在本发明中优选的实施方案还包括，在第七步中的锻模包括有齿座锻模，齿座锻模由上模头与下模座组成，所述上模头与下模座均设有结构对称的模腔，所述模腔的形状与齿座的外形相适配。

在本发明中优选的实施方案还包括，在第九步中的热处理工艺为调制处理。

实施例2

本发明是一种模锻斗齿材料，该斗齿包括齿尖和齿座，其中齿尖的材料成分按重量百分比包含有0.22%的C、1.10%的Si、1.10%的Mn、1.10%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质；齿座的材料成分按重量百分比包含有0.33%的C、1.70%的Si、1.50%的Mn、1.20%~2.00%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质。

其中模锻斗齿加工工艺与实施例1相同。

实施例3

本发明是一种模锻斗齿材料，该斗齿包括齿尖和齿座，其中齿尖的材料成分按重量百分比包含有0.20%的C、0.75%的Si、0.85%的Mn、0.85%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质；齿座的材料成分按重量百分比包含有0.30%%的C、1.30%的Si、1.20%的Mn、1.60%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质。

其中模锻斗齿加工工艺与实施例1相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种模锻斗齿材料，其特征在于，所述斗齿包括齿尖和齿座，其中齿尖的材料成分按重量百分比包含有0.18%~0.22%的C、0.50%~1.10%的Si、0.70%~1.10%的Mn、0.70%~1.10%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质；齿座的材料成分按重量百分比包含有0.28%~0.33%的C、0.90%~1.70%的Si、0.90%~1.50%的Mn、1.20%~2.00%的Cr、≤0.01%的B、≤0.15%的Ni、≤0.020%的P和≤0.020%的S，其余为Fe不可去除的杂质。

2.如权利要求1所述的模锻斗齿材料，其特征在于，在所述齿尖和齿座的材料成分中按重量百分比包含有≤0.008%的B和≤0.10%的Ni。

3.一种用权利要求1或2所述模锻斗齿材料的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述模锻工艺包括如下工艺步骤：

S1、按权利要求1或2所述的材料成分投入炼钢炉冶炼成钢水，然后再浇铸成钢锭；

S3、用切割机将棒料切割成适用的长度制成坯料；

S4、将坯料放入加热炉加热至初段温度1100℃~1200℃；

S6、再将初锻后的坯料回炉加热至终锻温度840℃~860℃；

S10、将热处理后的齿尖和齿座再进行表面喷砂或喷丸处理。

4.如权利要求3所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S3步中的切割机为带锯式锯床。

5.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S4步中的初段温度为1150℃，所述S6步中的终段温度为850℃。

6.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S5步中的气锤为750Kg空气锤。

7.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S7步中的锻压机为1600t摩擦压力机。

8.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S7步中锻模的上模由模头和模座，其中齿尖模头的形状与齿尖内腔形状相适配，齿尖下模镶嵌块拼接成的空腔形状与齿尖的外形相适配。

9.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S7步中的锻模包括有齿座锻模，齿座锻模由上模头与下模座组成，所述上模头与下模座均设有结构对称的模腔，所述模腔的形状与齿座的外形相适配。

10.如权利要求4所述的模锻斗齿加工工艺，其特征在于，所述S9步中的热处理工艺为调制处理。