以铸造工法制作的耐磨、耐冲击的挖土机铲斗及其制造方法.pdf

本发明涉及一种以铸造工法制作耐磨、耐冲击的挖土机铲斗及其制造方法。其特征在于，加工与铲斗形状相同的模子，铸型箱里插入模子之后，铸造而形成浇口。然后把模子从铸型箱取出并形成空洞部，把铁作为基础的合金成份，在此添加溴而组成的锭铁在融解温度1600℃至1650℃加热并注入到上述金属模的空洞部之后，注入的锭铁凝固之后分离铸型箱，把铲斗装入电炉并在900℃至1100℃温度加热之后，浸渍在冷水里。为了把铲斗设在挖土机上，组装部上进行镗孔、剖面、钻孔、内螺纹加工，上述组装部上装配轴衬、销、螺钉等部件之后，洗涤干燥并利用涂料涂装表面。

1、  一种以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；铸造斗背板110和支撑板120及左右斗侧板130、131，而一体化挖土机铲斗100。

2、  根据权利要求1所述的以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；在挖土机铲斗100左右斗侧板130、131的前端分别以螺钉和螺母固定铸造侧刃140、141，使之可分离，在上述支撑板120下部前端，
夹入铸造的字型主刃板150并横穿形成，使之与斗齿固定件160可分离，此主刃板150之间按一定间距结合多个斗齿固定件160，在前端结合斗齿170，从而以一体化组成结构。

3、  一种以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；以木模或金属模加工与铲斗形状相同的模子，把沙子作为型砂的铸型箱里插入上述模子之后，沙型铸造使之形成浇口，然后把上述模子从铸型箱取出并形成空洞部，把硅元素-铬-锰作为基础在此添加溴，剩余物以与铁制钢时，不可避免地包括的异物组成的锭铁在融解温度1600℃至1650℃加热并注入到上述金属模的空洞部之后，凝固注入的锭铁之后分离铸型箱和形状物，然后把沙型铲斗装入电炉并在900℃至1100℃温度加热之后，浸渍在冷水里，为了把喷丸处理的铲斗设在挖土机上，组装部上进行镗孔、剖面、钻孔、内螺纹加工，上述组装部上装配轴衬、销、螺钉等部件之后，洗涤干燥并利用涂料涂表面。

4、  根据权利要求3所述的以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；上述锭铁至少包括从C：0.90重量百分比至1.35重量百分比，Si：0.30重量百分比至0.80重量百分比，Mn：11重量百分比至14重量百分比，P：0.10重量百分比以下，S：0.50重量百分比以下，B：0.005重量百分比以下组成的群体中选择的一个以上，剩余物是由与Fe制钢时包括的异物组成的高锰钢。

5、  根据权利要求3所述的以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；上述锭铁至少包括从C：0.17重量百分比至0.50重量百分比，Si：0.30重量百分比至0.80重量百分比，Mn：0.50重量百分比至1.60重量百分比，P：0.030重量百分比以下，S：0.030重量百分比以下，B：0.005重量百分比以下组成的群体中选择的一个以上，剩余物是以与Fe制钢时包括的异物组成的铸造用高张力碳素钢。

6、  一种以铸造工法制作的耐磨、耐冲击性挖土机铲斗，其特征在于；包括：
利用木模或金属模加工与铲斗形状相同模子的阶段；
把沙子作为型砂的铸型箱里插入上述模子之后，沙型铸造使之形成浇口的阶段；
沙型铸造之后把上述模子从铸型箱取出并形成空洞部的阶段；
形成注入口和浇口的形状物设在铸型箱的上部之后，把硅元素-铬-锰作为基础在此从上述注入口添加溴，剩余物以与铁制钢时，不可避免地包括的异物组成的锭铁在融解温度1600℃至1650℃加热并注入，而填充空洞部的阶段；
凝固注入的锭铁之后分离铸型箱和形状物，并生产沙型铲斗的阶段；
把上述铲斗装入电炉并在900℃至1100℃温度加热之后，在冷水浸渍处理的阶段；
为了把喷丸处理的铲斗安装在挖土机上，在镗孔加工机进行组装部上镗孔、剖面、钻孔、加工内螺纹等的机械加工的阶段；
上述机械加工的铲斗组装部上装配轴衬、销、螺钉等部件的阶段；及
上述装配完毕之后，洗涤干燥并为了保护外部表面，利用涂料涂装表面的阶段。

以铸造工法制作的耐磨、耐冲击的挖土机铲斗及其制造方法
技术领域
本发明涉及如挖出主要地形为基岩层的岩石山或岩石并挑选园林石，主要取出坚固的骨料石或拉出岩石及搬运或装载到卡车时使用，以铸造工法制作而长时间使用也不受损的耐磨、耐冲击的挖土机铲斗及其制造方法。
背景技术
传统的挖土机铲斗1如图6及图7所示，在斗背板2的左右侧接合斗侧面板3，此左右斗侧板3的前端分别焊接侧刃12，主刃板4在上述斗背板2的下部前端横穿接合，此主刃板4上按一定间距焊接组成多个斗齿5。
在图6虚线是焊接部位的概略图。
如此的传统挖土机铲斗1是以低电流重叠几次进行焊接，此方式因焊接量少而只好把焊接部位重叠几次。根据这些焊接部成为凸珠型，制造管子而焊接时发生的热，焊接周围的组织发生变化，由此过多熔融母材。从而发生与焊接端部连接的母材凹进去的砍口(undercut)现象，耐久性低而冲击时存在破损的可能性。经过几次焊接而先焊接的部位和最后焊接的部位之间存在冷却速度之差，从而发生境界部和气孔等。此砍口、境界部、气孔等成了发生裂缝(crack)的原因。
因此，如此的传统挖土机铲斗在作业过程中反复与土沙或石头磨擦，而易磨损侧刃12或主刃板4并脱落，焊接部位频繁被破损。
像这样，从前使用的制管工法的挖土机铲斗，其制造过程复杂。因焊接工艺造成的耐久性降低，进行岩石山等的挖土作业时，铁板将被撕开而寿命短且大增维保产品费用。并且，因使用了一般的可焊接铁板材料，机械性质受限制，而作业时易于被磨损。对冲击弱而要频繁更换，由此加重了作业效率的降低和费用。
发明内容
附图说明
图1是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗的分离斜视图。
图2是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗斜视图。
图3是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗的结合斜视图。
图4是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗侧面图。
图5是根据本发明的挖土机铲斗的制造工艺图。
图6是传统挖土机铲斗的分离斜视图。
图7是传统挖土机铲斗的结合斜视图。
附图编号说明
100：铲斗              110：斗背板
120：支撑板            130，131：左右斗侧板
140，141：侧刃         150：字型主刃板
160：斗齿固定件        170：斗齿
具体实施方式
参照附图详细说明以根据本发明铸造工法制作的耐磨、耐冲击的挖土机铲斗及其制造方法的实例。
图1是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗100的分离斜视图。
图2是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗100斜视图。
图3是根据本发明的铸造工法制作的挖土机铲斗100的结合斜视图。
图4是侧面图。图5是根据本发明的挖土机铲斗的制造工艺图。
图6是传统挖土机铲斗的分离斜视图。图7是传统挖土机铲斗的结合斜视图。
根据本发明的挖土机铲斗100如图1至图3所示，铸造斗背板110和支撑板120及左右斗侧板130、131，而一体化挖土机铲斗100。在挖土机铲斗100左右斗侧板130、131的前端分别以螺钉和螺母固定铸造侧刃140、141，使之可分离。在上述支撑板120下部前端，夹入铸造的字型主刃板150并横穿形成，使之与斗齿固定件160可分离。此主刃板150之间按一定间距结合多个斗齿固定件160，在前端结合斗齿170，从而以一体化铸造方式组成结构。
在此，结合在上述多个斗齿固定件160前端的斗齿170根据破开岩石的用途、挖沙子等用途，其强度或磨损度可不同。如图2所示，除了制造的字型主刃板150、斗齿固定件160、斗齿170以外，其他部分以铸造方式一体制作之后，根据需要利用螺钉和螺母结合在字型主刃板150的支撑板120前端121或焊接结合。
并且，本发明为了把挖土机铲斗100作为铸造一体化制造可硬性优秀的高强度、耐磨钢，把硅元素-铬-钼成分作为基础，为了提高可硬性及耐磨性，在此添加溴(B)，而制造高强度、高硬度、耐磨性优秀的挖土机铲斗为好。
即，根据本发明第一实例的挖土机铲斗100的主要合金元素及合金比至少包括从C：0.90重量百分比至1.35重量百分比，Si：0.30重量百分比至0.80重量百分比，Mn：11重量百分比至14重量百分比，B：0.005重量百分比以下组成的群体中选择的一个以上。剩余物是由与Fe制钢时包括的异物组成的高锰钢。
说明根据本发明第一实例的各个钢成分的设定理由。
第一实例
C：0.90～1.35重量百分比
决定特殊钢强度、硬度的元素，尤其决定焊接性及韧性的元素。
虽然C含量越高越增加强度，但是会发生降低韧性的问题。
C含量低时，虽然增加了韧性，但是反而降低了强度。
考虑如此的特性，在本发明把空冷状态作为标准，为了把目标设定抗张强度为60kgf/mm²以上、表面硬度值为HB 200以上，把C含量限制为0.90～1.35重量百分比。
Si：0.30～0.80重量百分比
在制钢的时候为了起脱酸作用，适当添加时抑制体(austenite)结晶粒成长，并起固溶强化作用而提高强度。
但是，添加量未满0.30％时，其效果微小。超出0.80％时，增加对韧度的敏感性。
考虑这些问题限制为0.4～0.8重量百分比。
Mn：11～14重量百分比
上述Mn提高可硬性及固溶强化效果，而增加强度或过多添加时，损害焊接性。因此，一般限制为0.5至1.5重量百分比。
但是，在本发明铲斗100不是根据焊接制造，而是根据铸造工法制造。因此，把上述Mn包括11～14重量百分比而热处理时，提高可硬性而增加强度。
B：0.005重量百分比以下
极少量添加上述B也大增可硬性的元素。
一般与高张力钢比较时，Cr含量低。未添加高价Ni和Mo的本发明，为了确保可硬性，必须添加B。
为了确保可硬性，至少添加0.001％以上。若增加其含量，会降低可硬性。因此，其添加量限制0.005％以下为好。
第二实例
上述锭铁(ingot)至少包括从C：0.17重量百分比至0.50重量百分比，Si：0.30重量百分比至0.80重量百分比，Mn：0.50重量百分比至1.60重量百分比，B：0.005重量百分比以下组成的群体中选择的一个以上。剩余物是以与Fe制钢时包括的异物组成的铸造用高张力碳素钢。
像这样，根据本发明实例的挖土机铲斗100材料是添加耐磨性高的高锰钢或铸造用高张力碳素钢，B元素，而制造合金钢。从而耐磨性、耐冲击性、耐久性等比现有的普通钢板材好。
以下，参照图5详细说明如上述的合金钢根据铸造工法制造挖土机铲斗的方法。
1、铲斗设计工艺S100
为了利用铸造工法生产，考虑各铲斗部位的厚度及形状之后，设计成一体型铸造品结构。
2、木模、金属模制作工艺S110
然后，以木模或金属模加工与根据上述办法明的挖土机铲斗形状相同的模子。
即，根据上述一体型设计图，把铸造方案按照合金元素可铸钢铸造的方案来设定。充分考虑间隔板(risers)大小及数量、设定位置、注入口位置及形状并制作。制作形状为上下可分离的划线平台型和型芯(core)等，进行沙型铸造工法时一部分型芯部以shell模子制作，而易于生产。
3、铸造工艺S120
接着把沙子作为型砂的铸型箱里插入上述模子之后，沙型铸造使之形成浇口。沙型铸造之后把上述模子从铸型箱取出并形成空洞部。
把硅元素(Si)-铬(Cr)-锰(Mn)作为基础在此添加溴(B)，剩余物以与铁(Fe)制钢时，不可避免地包括的异物组成的锭铁在融解温度1600℃至1650℃加热并注入到上述金属模的空洞部之后，注入的锭铁凝固之后分离铸型箱和形状物，然后把沙型铲斗装入电炉并在900℃至1100℃温度加热之后，浸渍在冷水里。
形成上述注入口和浇口的形状物设在铸型箱的上部之后，把硅元素(Si)-铬(Cr)-锰(Mn)作为基础在此从上述注入口添加溴(B)，剩余物以与铁(Fe)制钢时，不可避免包括的异物组成的锭铁在融解温度1600℃至1650℃加热的熔融金属只按重量注入到铸型箱，而填充空洞部。
如此注入的锭铁凝固之后分离铸型箱和形状物，并生产沙型铲斗。
4、热处理工艺S130
并且，如上述把沙型的上述未完成铲斗装入到电炉之后，在900～1100℃温度加热，并在冷水浸渍处理。
加热温度900℃以下时，轧钢时因阻抗变形的增加，造成过多的轧钢负荷。1100℃以上时，体(austenite)结晶粒异常成长而导致组织的不均匀。因此，不仅损害韧性，因钢中的固溶N增加，缺乏可硬性，而可降低强度。
根据如此的热处理加工，均匀铸造过程中发生的应力组织，提高韧性并使加工容易。
5、机械加工工艺S140
然后，为了把热处理并喷丸处理的未完成铲斗设在挖土机上，在镗孔加工机进行组装部上镗孔(boring)、剖面、钻孔(drill)、加工内螺纹等的机械加工。
6、装配工艺S150
然后，上述未完成铲斗的经过机械加工的铲斗组装部(111)上装配轴衬、销、螺钉等部件。
7、涂装工艺S160
然后，上述装配完毕之后，洗涤干燥并涂装涂料。
工业应用性
如上所述，本发明为了利用铸造工法生产，考虑各铲斗部位的厚度及形状之后，设计成一体型铸造品结构。添加特殊材料合金元素后以一体型铸造工法制造，而简化了挖土机铲斗的制造工艺，并提高了对耐磨及耐冲击的机械性质。由此本发明延长了产品寿命和提高品质。