CN106854727A - 一种主动式铲运机切刀制备方法 - Google Patents

一种主动式铲运机切刀制备方法 Download PDF

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Abstract

一种主动式铲运机切刀制备方法，包括制备消失模样并组型；按最终化学成分的要求配制原料，将配好的原料加热熔融；加入石灰基复合脱硫剂脱硫处理，扒渣；将浇注包内1/3的铁液倒入电炉内，加入碳化硅和钼，再将浇注包内余下的铁液倒入电炉内，加热至1450℃；在1450℃的温度下加入铜和镍，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；采用盖包法球化；用硅铁二次孕育处理；浇注；铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，进行热处理；铸件出热处理炉后淬入淬火槽中，铸件温度降至350～380℃后，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；将经淬火后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；冷滚压形变强化。

Description

一种主动式铲运机切刀制备方法
技术领域
本发明涉及工程机械零部件制造技术领域，尤其是涉及一种铲运机切刀的制备方法。
背景技术
主动式铲运机接地比压小，能实现原地转向。在气候恶劣、场地狭窄、地质状况差的泥泞和沼泽地带，能实现全天候、连续、高效作业，具备良好的可靠性和适应性。机器利用铲削土壤，并将碎土装入铲斗进行运送和卸土整平，一台主动式铲运机在单位时间内相当于一台挖机、一台推土机和两台装载车共同的作业量。
主动式铲运机的切刀是关键零部件，切土深度较大，承载的挖掘力较大，要求铲斗具有高强度，抗耐磨性，并有较好的焊接性能。主动式铲运机的切刀多采用HARDOX400细晶粒化钢材制备，需从国外进口，价格昂贵，供货周期长，给生产带来不便。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种主动式铲运机切刀制备方法，用该方法生产的主动式铲运机切刀具有强度高、耐磨、延伸率高，机械性能优异的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种主动式铲运机切刀制备方法，包括制备主动式铲运机切刀消失模样并组型；铸件原料熔炼、脱硫、预处理、合金化处理、球化处理、孕育处理、浇注、淬火、回火、表面强化步骤；所述铸件原料熔炼为按最终化学成分：C3.5wt%～3.8wt%，Si2.5wt%～2.8wt%，Mn0.17wt%～0.19wt%，P≤0.03wt%，S≤0.02wt%，Cu0.50wt%～0.60wt%，Mo0.28wt%～0.30wt%，Ni0.50wt%～0.55wt%，RE0.010wt%～0.015wt%，Mg0.02wt%～0.03wt%，余量为铁及杂质，杂质中干扰杂质∑T＜0.1wt%的要求配制铸件原料，将配制后的铸件原料加热熔融；所述脱硫为在浇注包中加入熔融后铁液0.8wt%～1.2wt%的石灰基复合脱硫剂，然后将铁液放入浇注包中进行脱硫处理，扒渣，脱硫后铁液中S的含量≤0.02wt%；所述预处理步骤包括将浇注包内1/3的铁液倒入电炉内，在电炉的铁液表面加入浇注包内总铁液量0.8wt%～1.2wt%的碳化硅和0.28wt%～0.30wt%的钼，再将浇注包内余下的铁液倒入电炉内，加热至1450℃；所述合金化处理为在1450℃的温度下加入铜和镍，使铸件原料最终化学成分中Cu含量为0.50wt%～0.60wt%，Ni含量为0.50wt%～0.55wt%，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；所述球化处理采用盖包法球化，球化剂为FeSiMg5RE1，球化剂加入量为铁液总重量的1.1wt%～1.3wt%，球化起爆时间为20～25秒，球化反应时间为80～100秒；所述孕育处理为二次孕育处理，所用孕育剂均为硅铁；所述浇注温度为1400～1420℃经过前述步骤处理后的铁液浇注；所述淬火步骤包括：铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，将铸件放到热处理炉中，以80℃/小时的升温速度加温至550～600℃，保温1小时；再以120℃/小时的升温速度加温至900～920℃，保温2小时；铸件出热处理炉后直接淬入淬火槽中，铸件温度降至350～380℃后，移入保温炉中，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；所述回火步骤包括：将经淬火步骤处理后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；所述表面强化步骤采用冷滚压形变强化，滚压速度45r/min，滚压力为3500N。
作为进一步改进技术方案：本发明提供的主动式铲运机切刀制备方法，所述预处理步骤中使用的碳化硅粒度为1～5mm，并用水泥作粘结剂制成团块状。
作为进一步改进技术方案：本发明提供的主动式铲运机切刀制备方法，所述孕育处理为二次孕育处理；第一次孕育处理为随炉孕育，加入的硅铁粒度为3～6mm，加入量为铁液质量0.3 %～0.6%；第二次孕育处理为倒包孕育，加入的硅铁粒度≤1mm，加入量为铁液质量的0.1 %～0.2 %。
作为进一步改进技术方案：本发明提供的主动式铲运机切刀制备方法，所述淬火步骤使用水玻璃水溶液为淬火介质，该溶液密度为1.15～1.20g/cm³，初始温度为30℃～50℃，淬火介质与淬火工件质量比例为1∶7～1∶8。
在不冲突的情况下，以上改进方案或单独或组合实施。
本发明提供的技术方案，采用消失模铸造工艺，产品外表面平整，加工量较少；铸件原料经熔炼、脱硫、预处理、合金化处理、球化处理、孕育处理后浇注、产品经淬火、回火、表面强化，提升了主动式铲运机切刀的强度、耐磨性能、延伸率，使其具有优异的机械性能，满足其使用工况要求。
具体实施方式
实施例1：
主动式铲运机切刀制备过程，包括制备主动式铲运机切刀消失模样并组型；按最终化学成分：C 3.5wt%，Si 2.5wt%，Mn 0.17wt%，P≤0.03wt%，S≤0.02wt%，Cu 0.60wt%，Mo0.28wt%，Ni 0.55wt%，RE 0.010wt%，Mg 0.03wt%，余量为铁及杂质，杂质中干扰杂质∑T＜0.1wt%的要求配制铸件原料，采用冲天炉、感应电炉双联熔炼，将配制后的铸件原料加热熔融；在浇注包中加入熔融后铁液1.2wt%的石灰基复合脱硫剂，然后将铁液放入浇注包中进行脱硫处理，扒渣，脱硫后铁液中S的含量≤0.02wt%；将浇注包内约1/3的铁液倒入电炉内，在电炉的铁液表面加入浇注包内总铁液量0.8wt%的碳化硅和0.28wt%的钼，再将浇注包内余下的熔融后铁液倒入电炉内，加热至1450℃进行预处理，加入的碳化硅粒度为5mm，并用水泥作粘结剂制成团块状；在1450℃的温度下合金化处理，加入铜和镍，使铸件原料最终化学成分中Cu含量为0.60wt%，Ni含量为0.55wt%，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；采用盖包法球化进行球化处理，球化剂为FeSiMg5RE1，球化剂加入量为铁液总重量的1.3wt%，球化起爆时间为20秒，球化反应时间为100秒；二次孕育处理，第一次孕育处理为随炉孕育，加入粒度为3～6mm的硅铁，加入量为铁液质量0.6%，第二次孕育处理为倒包孕育，加入粒度≤1mm的硅铁，加入量为铁液质量的0.1%；用温度为1400～1420℃经过前述步骤处理后的铁液浇注；铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，将铸件放到热处理炉中，以80℃/小时的升温速度加温至550～600℃，保温1小时；再以120℃/小时的升温速度加温至900～920℃，保温2小时；铸件出热处理炉后直接淬入淬火槽中，淬火介质为水玻璃水溶液，该溶液密度为1.20g/cm³，初始温度为50℃，淬火介质与淬火工件质量比例为1：7铸件温度降至350℃后，移入保温炉中，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；将经淬火步骤处理后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；铸件表面采用冷滚压形变强化，滚压速度45r/min，滚压力为3500N。
生产过程中随铸件附三组试块，试块随同铸件一同处理，其检验结果如下：
抗拉强度(Mpa) 屈服强度(Mpa) 延伸率(%) 表面硬度（HB）
1号试块 1289 1052 11.23 413
2号试块 1273 1043 11.57 420
3号试块 1271 1042 11.40 415
实施例2：
主动式铲运机切刀制备过程，包括制备主动式铲运机切刀消失模样并组型；按最终化学成分：C3.6wt%，Si2.7wt%，Mn0.18wt%，P≤0.03wt%，S≤0.02wt%，Cu0.55wt%，Mo0.29wt%，Ni0.53wt%，RE0.013wt%，Mg 0.025wt%，余量为铁及杂质，杂质中干扰杂质∑T＜0.1wt%的要求配制铸件原料，采用冲天炉、感应电炉双联熔炼，将配制后的铸件原料加热熔融；在浇注包中加入熔融后铁液1wt%的石灰基复合脱硫剂，然后将铁液放入浇注包中进行脱硫处理，扒渣，脱硫后铁液中S的含量≤0.02wt%；将浇注包内约1/3的铁液倒入电炉内，在电炉的铁液表面加入浇注包内总铁液量1wt%的碳化硅和0.29wt%的钼，再将浇注包内余下的铁液倒入电炉内，加热至1450℃进行预处理，加入的碳化硅粒度为3mm，并用水泥作粘结剂制成团块状；在1450℃的温度下合金化处理，加入铜和镍，使铸件原料最终化学成分中Cu含量为0.55wt%，Ni含量为0.53wt%，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；采用盖包法球化进行球化处理，球化剂为FeSiMg5RE1，球化剂加入量为铁液总重量的1.2wt%，球化起爆时间为23秒，球化反应时间为90秒；二次孕育处理，第一次孕育处理为随炉孕育，加入粒度为3～6mm的硅铁，加入量为铁液质量0.45%，第二次孕育处理为倒包孕育，加入粒度≤1mm的硅铁，加入量为铁液质量的0.15 %；用浇注温度为1400～1420℃经过前述步骤处理后的铁液浇注；铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，将铸件放到热处理炉中，以80℃/小时的升温速度加温至550～600℃，保温1小时；再以120℃/小时的升温速度加温至900～920℃，保温2小时；铸件出热处理炉后直接淬入淬火槽中，淬火介质为水玻璃水溶液，该溶液密度为1.18g/cm³，初始温度为40℃，淬火介质与淬火工件质量比例为1：7.5铸件温度降至360℃后，移入保温炉中，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；将经淬火步骤处理后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；铸件表面采用冷滚压形变强化，滚压速度45r/min，滚压力为3500N。
生产过程中随铸件附三组试块，试块随同铸件一同处理，其检验结果如下：
抗拉强度(Mpa) 屈服强度(Mpa) 延伸率(%) 表面硬度（BH）
4号试块 1289 1045 10.15 426
5号试块 1283 1047 11.01 417
6号试块 1291 1039 11.11 421
实施例3：
主动式铲运机切刀制备过程，包括制备主动式铲运机切刀消失模样并组型；按最终化学成分：C3.8wt%，Si 2.8wt%，Mn0.19wt%，P≤0.03wt%，S≤0.02wt%，Cu 0.50wt%，Mo0.30wt%，Ni0.50wt%，RE0.015wt%，Mg0.02wt%，余量为铁及杂质，杂质中干扰杂质∑T＜0.1wt%的要求配制铸件原料，采用冲天炉、感应电炉双联熔炼，将配制后的铸件原料加热熔融；在浇注包中加入熔融后铁液0.8wt%的石灰基复合脱硫剂，然后将铁液放入浇注包中进行脱硫处理，扒渣，脱硫后熔融后铁液中S的含量≤0.02wt%；将浇注包内约1/3的铁液倒入电炉内，在电炉的铁液表面加入浇注包内总铁液量1.2wt%的碳化硅和0.30wt%的钼，再将浇注包内余下的铁液倒入电炉内，加热至1450℃进行预处理，加入的碳化硅粒度为1mm，并用水泥作粘结剂制成团块状；在1450℃的温度下合金化处理，加入铜和镍，使铸件原料最终化学成分中Cu含量为0.50wt%，Ni含量为0.50wt%，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；采用盖包法球化进行球化处理，球化剂为FeSiMg5RE1，球化剂加入量为铁液总重量的1.1wt%，球化起爆时间为25秒，球化反应时间为80秒；二次孕育处理，第一次孕育处理为随炉孕育，加入粒度为3～6mm的硅铁，加入量为铁液质量的0.3%，第二次孕育处理为倒包孕育，加入粒度≤1mm的硅铁，加入量为铁液质量的0.2 %；用浇注温度为1400～1420℃经过前述步骤处理后的铁液浇注；铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，将铸件放到热处理炉中，以80℃/小时的升温速度加温至550～600℃，保温1小时；再以120℃/小时的升温速度加温至900～920℃，保温2小时；铸件出热处理炉后直接淬入淬火槽中，淬火介质为水玻璃水溶液，该溶液密度为1.15g/cm³，初始温度为30℃，淬火介质与淬火工件质量比例为1：8铸件温度降至380℃后，移入保温炉中，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；将经淬火步骤处理后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；铸件表面采用冷滚压形变强化，滚压速度45r/min，滚压力为3500N。
生产过程中随铸件附三组试块，试块随同铸件一同处理，其检验结果如下：
抗拉强度(Mpa) 屈服强度(Mpa) 延伸率(%) 表面硬度（BH）
7号试块 1293 1054 10.92 423
8号试块 1276 1038 11.02 418
9号试块 1288 1044 11.12 425
本发明中抗拉强度按国家标准GB/T1348-2009《球墨铸铁件》方法进行检测；屈服强度按国家标准GB/T1348-2009《球墨铸铁件》试验方法进行检测；延伸率按国家标准GB/T1348-2009《球墨铸铁件》试验方法进行检测；表面硬度按国家标准GB/T 231-2012《金属材料 布氏硬度试验》方法进行检测。
本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种主动式铲运机切刀制备方法，包括制备主动式铲运机切刀消失模样并组型；铸件原料熔炼、脱硫、预处理、合金化处理、球化处理、孕育处理、浇注、淬火、回火、表面强化步骤， 其特征在于，所述铸件原料熔炼为按最终化学成分：C3.5wt%～3.8wt%，Si2.5wt%～2.8wt%，Mn0.17wt%～0.19wt%，P≤0.03wt%，S≤0.02wt%，Cu0.50wt%～0.60wt%，Mo0.28wt%～0.30wt%，Ni0.50wt%～0.55wt%，RE0.010wt%～0.015wt%，Mg0.02wt%～0.03wt%，余量为铁及杂质，杂质中干扰杂质∑T＜0.1wt%的要求配制铸件原料，将配制后的铸件原料加热熔融；所述脱硫为在浇注包中加入熔融后铁液0.8wt%～1.2wt%的石灰基复合脱硫剂，然后将铁液放入浇注包中进行脱硫处理，扒渣，脱硫后铁液中S的含量≤0.02wt%；所述预处理步骤包括将浇注包内1/3的铁液倒入电炉内，在电炉的铁液表面加入浇注包内总铁液量0.8wt%～1.2wt%的碳化硅和0.28wt%～0.30wt%的钼，再将浇注包内余下的铁液倒入电炉内，加热至1450℃；所述合金化处理为在1450℃的温度下加入铜和镍，使铸件原料最终化学成分中Cu含量为0.50wt%～0.60wt%，Ni含量为0.50wt%～0.55wt%，然后升温至1480℃，成分检测合格后，将铁液温度升至1500～1520℃；所述球化处理采用盖包法球化，球化剂为FeSiMg5RE1，球化剂加入量为铁液总重量的1.1wt%～1.3wt%，球化起爆时间为20～25秒，球化反应时间为80～100秒；所述孕育处理为二次孕育处理，所用孕育剂均为硅铁；所述浇注温度为1400～1420℃经过前述步骤处理后的铁液浇注；所述淬火步骤包括：铸件在型腔中冷却至550～600℃，经震动落砂清理完毕后，将铸件放到热处理炉中，以80℃/小时的升温速度加温至550～600℃，保温1小时；再以120℃/小时的升温速度加温至900～920℃，保温2小时；铸件出热处理炉后直接淬入淬火槽中，铸件温度降至350～380℃后，移入保温炉中，在350～380℃条件下保温2小时后空冷至室温；所述回火步骤包括：将经淬火步骤处理后的铸件加温至250～320℃，保温2小时后空冷至室温；所述表面强化步骤采用冷滚压形变强化，滚压速度45r/min，滚压力为3500N。
2.根据权利要求1所述的主动式铲运机切刀制备方法， 其特征在于：所述预处理步骤中使用的碳化硅粒度为1～5mm，并用水泥作粘结剂制成团块状。
3.根据权利要求1所述的主动式铲运机切刀制备方法， 其特征在于：所述孕育处理为二次孕育处理；第一次孕育处理为随炉孕育，加入的硅铁粒度为3～6mm，加入量为铁液质量0.3 %～0.6%；第二次孕育处理为倒包孕育，加入的硅铁粒度≤1mm，加入量为铁液质量的0.1 %～0.2 %。
4.根据权利要求1所述的主动式铲运机切刀制备方法， 其特征在于：所述淬火步骤使用水玻璃水溶液为淬火介质，该溶液密度为1.15～1.20g/cm³，初始温度为30℃～50℃，淬火介质与淬火工件质量比例为1∶7～1∶8。
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