CN112170774B

CN112170774B - 一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺

Info

Publication number: CN112170774B
Application number: CN202011001060.7A
Authority: CN
Inventors: 黄望业
Original assignee: Zhejiang Jiwang Forging Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Jiwang Forging Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2040-09-22
Also published as: CN112170774A

Abstract

本申请公开了一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，包括铸造步骤、水韧处理步骤、加料步骤、锻造步骤、修边步骤以及淬火步骤。将修边后的所述铸件冲洗干净后，进行低温回火并淬火，从而得到斗齿。该种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，通过将铸造与锻造相结合，降低了斗齿的气孔数量，并提高了斗齿的韧性、抗冲击性以及耐磨性等力学性能，同时有利于节约生产成本。

Description

一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺

技术领域

本申请涉及斗齿制造技术领域，具体涉及一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺。

背景技术

斗齿是挖掘机等工程机械的切削部件，安装于挖掘机铲斗的前缘，工作时，通过斗齿实现切削。斗齿作为切削部件，直接影响着挖土的效果和机械的效率，因此，对斗齿的强度、韧性、硬度、耐磨性均有较高要求。现有的斗齿加工方式有铸造和锻造，两种方式各有优缺点，比如铸造不受铸件的尺寸、形状限制，适应性好，同时切削量小，但是铸件在铸造过程中易产生气孔而形成沙眼，其力学性能和耐磨程度均存在一定缺陷，而锻造件力学性能和耐磨程度较好，但锻件容易形成表面裂纹或者出现结疤和层状断口，并且成型后切削量较大。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，得以提高斗齿的耐磨性、韧性性以及抗冲击性能，从而延长斗齿的使用寿命。

本申请的另一个目的在于提供一种结构简单，布局合理，操作方便，脱模方便，且用于铸造斗齿的模具。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，包括：

铸造步骤：在熔炉的内底部装一层石灰，再将高锰钢原料倒入熔炉进行熔炼，得到温度为1600～1650℃的钢液；取出钢液并静置1～2min后，钢液出炉温度控制在1480-1500℃；取静置后的中层钢液倒入模具中，冷却10～15min后进行脱模得到初坯浇铸件；

水韧处理步骤：将所述初坯浇铸件进行回火加热，加热温度1050～1070℃；将回火后的所述初坯浇铸件的齿部放入盐水淬火池中6～8S，再将所述初坯浇铸件整体放入淬火池进行水淬；

加料步骤；将水淬后的所述初坯浇铸件进行再回火加热至800～850℃，通过打孔机在所述初坯浇铸件的齿面上打预埋孔，再取耐磨颗粒放入到孔内，并通压力机冲压使所述耐磨颗粒与所述齿面之间完成预定型，从而得到毛坯；

锻造步骤：将所述毛坯再回火加热至1000～1100℃后，再送入平锻机上进行预锻、终锻，去除所述齿面上的气孔，并使所述耐磨颗粒与所述齿面充分接触，从而形成锻造件；

修边步骤：待所述锻造件冷却至室温后，再对所述锻造件进行修边；

淬火步骤：将修边后的所述锻造件冲洗干净后，进行低温回火并淬火，从而得到斗齿。

优选的，所述模具包括下模、上模以及抽芯机构，所述下模的上端设有型腔，所述上模的下端设有型芯，所述上模的上端面上垂直向下设有安装孔，所述安装孔延伸至所述型芯的内部；所述型芯的左侧面以及右侧面上均沿左右方向设有滑孔，所述滑孔与所述安装孔之间贯穿设有连通孔；所述抽芯机构包括两个牵引绳、两个滑杆以及两个弹簧，所述滑杆滑动设置于所述滑孔内，所述弹簧设置于所述滑孔内，并迫使所述滑杆向外滑动；所述牵引绳的一端设置于所述滑杆上，所述牵引绳的另一端通过所述连通孔进入所述安装孔内；所述上模可上下移动地设置于所述下模的上方，且当所述上模接触所述下模时，所述型芯、所述滑杆以及所述型腔之间形成有成型腔，所述成型腔用于成型所述初坯浇铸件。其优点是：使用时，先将钢液浇铸到所述型腔中，再向下移动所述上模使所述型芯***所述型腔内，挤出多余的钢液后，所述成型腔中得以形成所述初坯浇铸件；该所述模具的结构简单，使用方便。

优选的，所述安装孔的内底部设置有定滑轮，所述定滑轮可对所述牵引绳进行导向，避免所述牵引绳接触所述连通孔以及所述安装孔的内壁；所述上模上设有驱动气缸，所述驱动气缸的伸缩端与所述牵引绳上远离所述滑杆的一端相连。其优点是：通过所述驱动气缸可以自动控制所述牵引绳的移动，所述定滑轮可以对所述牵引绳起到导向作用，防止所述牵引绳在移动过程中接触到所述连通孔以及所述安装孔的内壁，从而避免所述牵引绳发生磨损，得以延长所述连接绳的使用寿命。

优选的，所述型腔的内侧壁上设有用于容纳所述滑杆的容纳槽，且所述滑杆上远离所述连通孔的一端设有倒角结构。其优点是；合模前，可以先通过拉动所述牵引绳使所述滑杆向内滑动一小段的距离(其长度应当大于容纳槽的深度，确保所述滑杆可以***所述型腔内)，然后再进行合模，合模后放开所述牵引绳，在所述弹簧的作用下，所述滑杆向外滑动从而进入所述容纳槽内，得以提高所述型芯与所述型腔之间的装配精度，从而提高销孔的成型精度。

优选的，所述滑杆上靠近所述连通孔的一端设有容纳孔，所述容纳孔用于容纳所述弹簧。其优点是：由于所述型芯内部的空间有限，当所述滑杆向内滑动挤压所述弹簧时，在所述容纳孔的作用下，可以起到容纳所述弹簧的作用，从而可以保证所述滑杆具有较大的伸缩量。

优选的，所述耐磨颗粒为板状结构。其优点是：板状结构的所述耐磨颗粒的表面积大，得以提高所述齿面的耐磨性能。

优选的，所述耐磨颗粒上与所述齿面接触的表面上设有杆状结构的连接部。其优点是：所述连接部可以增加所述耐磨颗粒与所述毛坯的接触面积，从而提高所述耐磨颗粒安装的稳定性。

优选的，所述连接部上远离所述耐磨颗粒的一端设有防脱落块。其优点是：通过所述防脱落块可以进一步提高所述耐磨颗粒安装的稳定性。

优选的，所述铸造步骤中石灰的重量为高锰钢重量的0.8～1.2％。其优点是：当石灰的用量太少时，不能较好的覆盖住钢液的表面；当石灰的用量太多时，又会产生较多的炉渣，从而增加钢液的分离难度；因此，当石灰的重量为高锰钢重量的0.8～1.2％时为最佳，既可以保证比较完整的覆盖住钢液的表面，又不会产生较多的炉渣。

优选的，所述盐水淬火池中氯化钠的浓度为0.4～0.6mol/L。其优点是：当氯化钠的浓度太低时，对蒸汽隔膜的刺破性较差；当氯化钠的浓度太高时，又会加快水的导热性，从而大大缩短淬火的时间，进而增加所述齿部的脆性；因此，氯化钠的浓度为0.4～0.6mol/L为最佳，既可以保证对蒸汽隔膜具有一定的穿刺作用，又可以维持适当的淬火时间，从而确保所述齿部的韧性以及强度。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)所述铸造步骤中：由于熔炉的内底部装有一层石灰，随着熔化的进行，熔融金属的出现、上升，炉渣自始至终覆盖着钢液表面，炉渣得以起到保护钢液，防止钢液吸气、过分氧化，并能收集高锰钢中的夹杂物，起到保温节能的作用；另外，取出钢液静置1～2min，有利于钢液中的气体和夹杂物上浮，从而提高钢液的纯度；此外，当钢液出炉温度控制在1480-1500℃时，经过静置1～2min后，温度为1400℃左右，从而有利于浇铸的进行，避免因浇铸时温度过低而出现冷隔，或者避免因浇铸时温度过高而延长成型时间；

(2)所述水韧处理步骤中：由于高温所述初坯浇铸件与水接触的瞬间，所述初坯浇铸件与水之间会产生蒸汽隔膜，蒸汽隔膜阻碍所述初坯浇铸件继续与水接触；当将回火后的所述初坯浇铸件的齿部放入盐水淬火池中6～8S，盐水可以加快蒸汽隔膜的破裂，从而获得更好的组织以及硬度，进而提高齿部的韧性以及强度；

(3)所述加料步骤中：通过预埋的方式可以将所述耐磨颗粒打入初坯浇铸件的齿面内，从而获得所述毛坯；

(4)所述锻造步骤中：将所述毛坯再回火加热至1000～1100℃后，再送入平锻机上进行预锻、终锻，去除所述齿面上的气孔，并得以使所述耐磨颗粒与所述齿面充分接触，从而形成耐磨性好的锻造件；

(5)由于高锰钢的韧性好、抗冲击性能好，但其耐磨性能较差，可以大大增加所述斗齿的韧性以及抗冲击性能；又由于所述齿面上填充有所述耐磨颗粒，在所述耐磨颗粒的作用下，得以大大提高斗齿齿面的耐磨性。

附图说明

图1为模具的剖视结构示意图；

图2为图1中抽芯机构的放大示意图；

图3为初坯浇铸件的立体结构示意图；

图4为初坯浇铸件上预埋孔的布置示意图；

图5为耐磨颗粒的立体结构示意图；

图6为斗齿的立体结构示意图。

图中：10、模具；1、下模；11、型腔；12、容纳槽；2、上模；21、型芯；22、安装孔；23、滑孔；24、连通孔；3、抽芯机构；31、牵引绳；32、滑杆；321、倒角结构；322、容纳孔；33、弹簧；34、定滑轮；35、驱动气缸；20、初坯浇铸件；201、销孔；30、预埋孔；40、耐磨颗粒；401、杆状结构；402、防脱落块；50、斗齿。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参照图1-6，一种锻造斗齿50铸锻淬一体化生产工艺，包括：

铸造步骤：在熔炉的内底部装一层石灰，再将高锰钢原料倒入熔炉进行熔炼，得到温度为1600～1650℃的钢液；随着熔化的进行，熔融金属的出现、上升，炉渣自始至终覆盖着钢液表面，炉渣得以起到保护钢液，防止钢液吸气、过分氧化，并能收集高锰钢中的夹杂物，起到保温节能的作用。其中，石灰的重量为高锰钢重量的0.8～1.2％，由于当石灰的用量太少时，不能较好的覆盖住钢液的表面；当石灰的用量太多时，又会产生较多的炉渣，从而增加钢液的分离难度；因此，当石灰的重量为高锰钢重量的0.8～1.2％时为最佳，既可以保证比较完整的覆盖住钢液的表面，又不会产生较多的炉渣。取出钢液并控制钢液的出炉温度为1480-1500℃，并静置1～2min，使钢液中的气体和夹杂物上浮，从而提高钢液的纯度，而且静置过程中，钢液表层的浮渣可以起到保温作用，防止钢液在空气中温度下降过快。另外，钢液的出炉温度控制在1480-1500℃，静置1～2min，再移除表层浮渣后，钢液的温度仍然可以控制在1400℃左右，此时，取中层钢液倒入模具10中，钢液的温度比较合适，不会因为因浇铸时温度过低而出现冷隔，也不会因浇铸时温度过高而延长成型时间。等待钢液冷却10～15min后进行脱模，即可得到初坯浇铸件20。

水韧处理步骤：将初坯浇铸件20进行回火加热，加热温度1050～1070℃；将回火后的初坯浇铸件20的齿部放入盐水淬火池中6～8S，再将初坯浇铸件20整体放入淬火池进行水淬。由于高温初坯浇铸件20与水接触的瞬间，初坯浇铸件20与水之间会产生蒸汽隔膜，蒸汽隔膜阻碍初坯浇铸件20继续与水接触；当将回火后的初坯浇铸件20的齿部放入盐水淬火池中6～8S，盐水可以加快蒸汽隔膜的破裂，从而获得更好的组织以及硬度，进而提高齿部的韧性以及强度。其中，盐水淬火池中氯化钠的浓度为0.4～0.6mol/L；由于当氯化钠的浓度太低时，对蒸汽隔膜的刺破性较差；当氯化钠的浓度太高时，又会加快水的导热性，从而大大缩短淬火的时间，进而增加齿部的脆性；因此，氯化钠的浓度为0.4～0.6mol/L为最佳，既可以保证对蒸汽隔膜具有一定的穿刺作用，又可以维持适当的淬火时间，从而确保齿部的韧性以及强度。

加料步骤；将水淬后的初坯浇铸件20进行再回火加热至800～850℃，通过打孔机在初坯浇铸件20的齿面上打预埋孔30，再取耐磨颗粒40放入到孔内，并通压力机冲压使耐磨颗粒40与齿面之间完成预定型；通过预埋的方式可以将耐磨颗粒40打入初坯浇铸件20的齿面内，从而获得毛坯。由于高锰钢在低冲击负荷下的上述不足常常导致工件的韧性有余而耐磨性不够，磨损失效快，而且变形严重，致使工件寿命短。耐磨颗粒40优选为板状结构，由于板状结构的耐磨颗粒40的表面积大，得以提高齿面的耐磨性能。耐磨颗粒40上与齿面接触的表面上设有杆状结构的连接部401，连接部401可以增加耐磨颗粒40与毛坯的接触面积，从而提高耐磨颗粒40安装的稳定性。连接部401上远离耐磨颗粒40的一端设有防脱落块402，通过防脱落块402可以进一步提高耐磨颗粒40安装的稳定性，从而防止使用过程中耐磨颗粒40脱落。其中，耐磨颗粒40、连接部401以及防脱落块402为一体结构，材料优选为高铬铸铁，高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料，它以比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，得以弥补高锰钢耐磨性不足的问题，从而大大提高齿面的耐磨性能。

锻造步骤：将毛坯再回火加热至1000～1100℃后，再送入平锻机上进行预锻、终锻，去除齿面上的气孔，并使耐磨颗粒40与齿面充分接触，从而形成耐磨性能优越的锻造件。

修边步骤：待锻造件冷却至室温后，再对锻造件进行打磨修边，使锻造件的表面根据光滑圆润有圆角，避免安装过程中划伤手部。

淬火步骤：将修边后的锻造件冲洗干净后，进行低温回火并淬火，从而得到斗齿50。

参照图1-3，模具10包括下模1、上模2以及抽芯机构3，下模1的上端设有型腔11，上模2的下端设有型芯21，上模2的上端面上垂直向下设有安装孔22，安装孔22延伸至型芯21的内部；型芯21的左侧面以及右侧面上均沿左右方向设有滑孔23，滑孔23与安装孔22之间贯穿设有连通孔24；抽芯机构3包括两个牵引绳31、两个滑杆32以及两个弹簧33，滑杆32滑动设置于滑孔23内，弹簧33设置于滑孔23内，并迫使滑杆32向外滑动；牵引绳31的一端设置于滑杆32上，牵引绳31的另一端通过连通孔24进入安装孔22内；上模2可上下移动地设置于下模1的上方，且当上模2接触下模1时，型芯21、滑杆32以及型腔11之间形成有成型腔11，成型腔11用于成型初坯浇铸件20。使用时，先将钢液浇铸到型腔11中，再向下移动上模2使型芯21***型腔11内，挤出多余的钢液后，成型腔11中得以形成初坯浇铸件20。安装孔22的内底部设置有定滑轮34，定滑轮34可对牵引绳31进行导向，避免牵引绳31接触连通孔24以及安装孔22的内壁，从而避免牵引绳31发生磨损，得以延长连接绳的使用寿命。上模2上设有驱动气缸35，驱动气缸35的伸缩端与牵引绳31上远离滑杆32的一端相连，通过驱动气缸35可以自动控制牵引绳31的移动。另外，型腔11的内侧壁上设有用于容纳滑杆32的容纳槽12，在合模前，可以先通过拉动牵引绳31使滑杆32向内滑动一小段的距离(其长度应当大于容纳槽12的深度，确保滑杆32可以***型腔11内)，然后再进行合模，合模后放开牵引绳31，在弹簧33的作用下，滑杆32向外滑动从而进入容纳槽12内，得以提高型芯21与型腔11之间的装配精度，从而提高销孔201的成型精度。滑杆32上远离连通孔24的一端设有倒角结构321，倒角结构321既有利于滑杆32滑入容纳槽12内，也可以避免滑动过程中对容纳槽12的内壁造成刮伤。此外，滑杆32上靠近连通孔24的一端设有容纳孔322，容纳孔322用于容纳弹簧33；由于型芯21内部的空间有限，当滑杆32向内滑动挤压弹簧33时，在容纳孔322的作用下，可以起到容纳弹簧33的作用，从而可以保证滑杆32具有较大的伸缩量。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述模具包括下模、上模以及抽芯机构，所述下模的上端设有型腔，所述上模的下端设有型芯，所述上模的上端面上垂直向下设有安装孔，所述安装孔延伸至所述型芯的内部；所述型芯的左侧面以及右侧面上均沿左右方向设有滑孔，所述滑孔与所述安装孔之间贯穿设有连通孔；所述抽芯机构包括两个牵引绳、两个滑杆以及两个弹簧，所述滑杆滑动设置于所述滑孔内，所述弹簧设置于所述滑孔内，并迫使所述滑杆向外滑动；所述牵引绳的一端设置于所述滑杆上，所述牵引绳的另一端通过所述连通孔进入所述安装孔内；所述上模可上下移动地设置于所述下模的上方，且当所述上模接触所述下模时，所述型芯、所述滑杆以及所述型腔之间形成有成型腔，所述成型腔用于成型所述初坯浇铸件。

3.如权利要求2所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述安装孔的内底部设置有定滑轮，所述定滑轮可对所述牵引绳进行导向，避免所述牵引绳接触所述连通孔以及所述安装孔的内壁；所述上模上设有驱动气缸，所述驱动气缸的伸缩端与所述牵引绳上远离所述滑杆的一端相连。

4.如权利要求2所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述型腔的内侧壁上设有用于容纳所述滑杆的容纳槽，且所述滑杆上远离所述连通孔的一端设有倒角结构。

5.如权利要求2所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述滑杆上靠近所述连通孔的一端设有容纳孔，所述容纳孔用于容纳所述弹簧。

6.如权利要求1所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述耐磨颗粒为板状结构。

7.如权利要求6所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述耐磨颗粒上与所述齿面接触的表面上设有杆状结构的连接部。

8.如权利要求7所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述连接部上远离所述耐磨颗粒的一端设有防脱落块。

9.如权利要求1所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述铸造步骤中石灰的重量为高锰钢重量的0.8～1.2％。

10.如权利要求1所述的锻造斗齿铸锻淬一体化生产工艺，其特征在于，所述盐水淬火池中氯化钠的浓度为0.4～0.6mol/L。