摘要:从锤头材质选择、复合工艺设计和热处理工艺等方面研究双金属复合锤头的铸造工艺技术。根据结果得出,采用镶铸工艺时,液态-固态体积比大于8∶1,其结合面牢固,结合质量良好。用消失模生产双金属复合锤头,工艺技术简单,产品生产所带来的成本低,成品率高,常规使用的寿命为高锰钢的3~4倍。
关键词: 双金属;复合锤头;镶铸;消失模铸造;高铬铸铁;高锰钢;热处理。
锤头是建材、矿山、化工等行业使用的锤式破碎机上的关键配件, 也是易损件。传统锤头多以高锰钢铸造为主, 利用高锰钢在受到冲击载荷下发生加工硬化的特点来提高耐磨性, 但其耐磨性远不适于高效低耗的现代化生产要。由于锤头寿命短而频繁停机更换, 降低了设备运转率, 故有必要寻求一种新材料新工艺, 以提高锤头的性能和常规使用的寿命。双金属复合锤头锤柄采用韧性良好的材质, 锤端采用耐磨性良好的材质, 并采用一定的生产的基本工艺将两者有机地结合起来, 使锤头同时满足韧性和耐磨性的要求。
锤头的失效主要是在工作状态下非常快速地旋转,与物料发生猛烈碰撞, 工作部位受到强烈冲击磨损。因此, 锤柄只需较高的强韧性。锤头的传统材质高锰钢是一种纯奥氏体组织耐磨钢, 具有非常出色的力学性能, 其抗拉强度能够达到1000MPa 以上, 伸长率最高能够达到100%,冲击韧度达到300J/cm2, 硬度可达200HB 左右。高铬铸铁是一种优良的耐磨材料, 但具有较低的强韧性, 冲击韧度一般只有5~7 J /cm2, 受到冲击时易发生断裂。因此以高铬铸铁为工作端硬质点, 以高锰钢作为支撑相和锤柄。采用高铬铸铁和高锰钢生产双金属复合锤头, 使其接合面为冶金结合, 能更好地满足锤头的要求。组成锤头的两种材料的化学成分如表1 所示。
t中频感应炉。用自制电阻丝切割机制作聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)模样,混制涂料设备为球磨搅拌机,五面壁抽式专用砂箱,一维振动台振实型砂,远红外烘烤房烘烤模样,SK-20水环式线台车式热处理炉进行锤头热处理(风淬火)。
头部材质要求具有高耐磨性,且有良好的抗冲击性,这两点决定了其常规使用的寿命。高铬铸铁是第3代耐磨材料,是目前国内外耐磨性能好的材料,大范围的应用于研磨体的生产。试验选用高铬铸铁为锤头的头部材质,化学成分的质量分数为:%~%C,%~%Si,%~%Mn,%~% Cr,%~% Cu,%~%Mo,S≤%,P≤%。柄部材料对耐磨性要求不高,但要求有较高的韧性,以保证工作时不断裂。柄部的材质选用中碳钢,%~%C,%~%Si,%~%Mn,P≤%,S≤%。
用消失模铸造的方法,将头部的高铬铸铁(液体)和柄部的碳钢(固体)有效地结合为双金属复合锤头。锤头的复合铸造模型,如图1所示。双
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