一种破碎机锤头的制造方法.pdf

本发明公开了一种破碎机锤头的制造方法，它是将高锰钢或合金铸铁熔体浇入预热至120～300℃并涂有0.2～2mm厚度的金属型铸造涂料的金属模具型腔内，利用液压机在浇毕10秒的时间内对熔体直接施加80～300MPa的压强，使熔体流变补缩和凝固成形。从模具中取出后，根据所选材料进行水韧或淬火热处理。本发明的突出优点是比砂型铸造锤头内部组织细密，冲击韧性提高50％～150％，使用寿命提高2～5倍；压力流变补缩代替冒口补缩，工艺出品率可以达到85％以上；用可以反复使用的金属模具代替砂型，省去了造型操作，劳动环境清洁，无矽肺病的危险；生产成本比砂型铸造锤头降低10％以上。

1.  一种破碎机锤头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将金属模具预热至120～300℃；
步骤2，在金属模具型腔的内壁和压头的外壁，喷涂厚度0.2～2mm的金属型铸造涂料；
步骤3，将高锰钢或合金铸铁熔体以高于液相线温度10～100℃的温度浇入120～300℃的金属模具型腔内；
步骤4，在浇注完毕10秒的时间内对熔体直接施加80～300MPa的压强保压；其中，锤头的体积单位是cm³，锤头的表面积单位是cm²，保压时间的单位是min；
步骤5，停止加压，将破碎机锤头从金属模具内取出，冷却至室温，热处理，得到本发明的破碎机锤头。

一种破碎机锤头的制造方法
技术领域
本发明涉及一种锤式破碎机用锤头的制造方法，适用于各种尺寸和形状的高锰钢或合金铸铁锤头的制造。
背景技术
锤式破碎机是一种重要的破碎设备，在冶金、矿山、化工、电力、煤炭、建材等各个行业都有广泛的应用。锤头是锤式破碎机中的重要抗磨零件，但目前普遍存在使用寿命短的问题。使用寿命短的仅几天，长的也不超过三个月。如何提高锤头的使用寿命是一个普遍关注的问题。
现有技术中，锤头的制备方法有铸造法、锻造法和焊接法。锻造锤头因受材料塑性的限制适用范围很小；焊接锤头无法单独制造整体锤头，主要用于将铸造的锤头头部与柄部实现连接，一旦连接部位出现焊接缺陷，使用中会导致断裂；铸造方法生产锤头是目前的主要工艺方法，包括砂型铸造、金属型铸造以及离心铸造等具体方法。砂型铸造锤头是主要的工艺方法，因砂型冷却速度慢，靠冒口补缩，经常出现晶粒粗大和内部缩松，导致锤头使用寿命短。金属型铸造因没有冒口，补缩受限，缩松缺陷依然难以避免。离心铸造靠离心力补缩，可以提高致密度，但对锤头的形状和尺寸有一定限制，应用范围不大。总体来看，现有的锤头铸造方法的补缩压力较小，都需要较大的冒口补缩，即使这样，对于像高锰钢一类的缩松倾向较大的抗磨材料，锤头内部的致密度不足，有时还有缩孔和气孔，使用寿命不高。
发明内容
本发明所要解决的是，锤头的内部缩松和晶粒粗大导致使用寿命短的问题。
本发明根据加压凝固和流变补缩原理，对浇入模具的金属熔体直接施加一定的压力，实现压力作用下的凝固、流变和补缩，提供一种锤头的制造方法。
本发明提供的一种破碎机锤头的制造方法，包括如下步骤：
步骤1，将金属模具预热至120～300℃，目的在于防止模具开裂，并便于喷涂涂料。
步骤2，在金属模具型腔的内壁和压头的外壁，喷涂厚度0.2～2mm的金属型铸造涂料；所说的金属型铸造涂料是不与熔体发生化学反应、具有良好隔热性的各种耐火涂料，如现有技术的氧化镁涂料、锆英粉涂料、铬铁矿涂料和镁橄榄石涂料等。喷涂涂料的目的在于控制熔体的冷却速度，并对模具进行有效保护，防止熔体与模具粘连或熔焊。
步骤3，将高锰钢或合金铸铁熔体以高于液相线温度10～100℃的温度浇入120～300℃的金属模具型腔内；浇注温度高于液相线温度100℃，会出现晶粒粗大；浇注温度低于液相线温度10℃，会导致难以浇注和完整成形。
步骤4，在浇注完毕10秒的时间内对熔体直接施加80～300MPa的压强保压；其中，锤头的体积单位是cm³，锤头的表面积单位是cm²，保压时间的单位是min；在保压过程中，熔体发生凝固、流变和补缩，得到晶粒细小、无收缩缺陷的破碎机锤头。
步骤5，停止加压，将破碎机锤头从金属模具内取出，冷却至室温，热处理，得到本发明的破碎机锤头。
本发明所述的合金铸铁包括：合金白口铁和高铬铸铁。
本发明的有益效果是：
(1)产品质量高。利用本发明生产的破碎机锤头，内部组织细密，与同材质的铸造锤头相比，冲击韧性提高50％-150％，使用寿命提高2～5倍。
(2)材料利用率高。由于本发明省去了冒口，而是利用压头提供的机械压力补缩，使材料利用率可以达到85％以上。
(3)适用范围广。本发明基本不受合金种类的限制，可以用来生产高锰钢、高铬铸铁以及各种合金铸铁锤头。
(4)环境友好。由于本发明由可以反复使用的金属模具代替一次性的砂型，省去了造型操作，劳动环境清洁，无矽肺病的危害。
(5)生产成本低。本发明无冒口和造型材料消耗，废品率低，所以生产成本比砂型铸造锤头降低10％以上。
具体实施方式
实施例一
本发明提供的一种破碎机锤头的制造方法，用来制备单件重量为5kg、材质为ZGMn13的锤式破碎机小型锤头，其体积为650cm³，表面积为636cm²。制备方法包括如下步骤：
步骤1，将金属模具预热至300℃；
步骤2，在金属模具型腔的内壁和压头的外壁，喷涂厚度0.2mm的铸造涂料；
步骤3，将高锰钢或合金铸铁熔体以高于液相线温度100℃的温度浇入300℃的金属模具型腔内；
步骤4，在浇注完毕10秒的时间内对熔体直接施加80MPa的压强保压；

步骤5，停止加压，将破碎机锤头从金属模具内取出，冷却至室温，进行水韧处理，得到本发明的破碎机锤头。
本发明的破碎机锤头装机使用表明，其使用寿命比砂型铸造ZGMn13锤头提高了4倍，工艺出品率高达98％，成本降低了15％。
实施例二
本发明提供的一种破碎机锤头的制造方法，用于制备单件重量为50kg、材质为高铬铸铁的锤式破碎机锤头。体积为6500cm³，表面积为1160cm²。制造方法包括如下步骤：
步骤1，将用球墨铸铁制成的金属模具预热至200℃，
步骤2，在模具型腔的内壁和压头的外壁上喷涂厚度1mm的锆英粉涂料，对模具进行有效保护，防止高铬铸铁熔体与模具熔焊。
步骤3，利用中频感应电炉熔炼高铬铸铁熔体，将50kg重的高铬铸铁熔体以高于液相线温度30℃的温度浇入温度为200℃的模具型腔内。
步骤4，迅速启动压力机，在浇注完毕8秒的时间内对高铬铸铁熔体直接施加200MPa的压强，直至高铬铸铁熔体完全凝固。保压过程熔体凝固成形和流变补缩。
步骤5，停止加压，将破碎机锤头从模具内腔中取出冷却至室温，进行淬火+低温回火热处理，得到本发明的破碎机锤头。
本发明的破碎机锤头装机使用表明，其使用寿命比金属型铸造高铬铸铁锤头提高2倍，冲击韧性提高1.5倍，工艺出品率高达97％，成本降低10％。
实施例三
本发明提供的一种破碎机锤头的制造方法，用于制备单件重量为150kg、材质为ZGMn13的锤式破碎机用大型锤头。体积为19500cm³，表面积为2200cm²。制备方法包括如下步骤：
步骤1，将用H13钢制成的模具预热至120℃，在模具型腔的内壁和压头的外壁上喷涂厚度2mm的氧化镁涂料。目的在于对模具进行有效保护，防止ZGMn13熔体与模具熔焊。
步骤2，将熔炼合格的ZGMn13熔体以高于液相线温度10℃的温度浇入温度为120℃的模具内腔内，目的在于能够保证顺利浇注的同时不损坏模具。
步骤3，迅速启动压力机，在浇注完毕10秒的时间内对熔体直接施加300MPa的压强，直至ZGMn13熔体完全凝固。保压期间，熔体凝固成形并发生流变补缩，得到晶粒细小致密的内部组织。
步骤4，停止加压，将破碎机锤头从模具内腔中取出冷却至室温，进行水韧处理，得到本发明的破碎机锤头。
本发明的破碎机锤头装机使用表明，其使用寿命比砂型铸造ZGMn13锤头提高5倍，晶粒细化3级，冲击韧性提高2.5倍，工艺出品率高达95％，成本降低15％。