[發明專利]一種破碎機復合材料錘頭及其負壓鑄造方法

有效

• 申請號: 200910021867.4
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101530904A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 李燁飛;高義民;邢建東;鮑崇高;皇志富
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22D18/06
• 分類號: B22D18/06;B02C13/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明涉及一種破碎機復合材料錘頭的制造方法，特別涉及一種具有雙陰影抗磨效應的破碎機復合材料錘頭及其負壓鑄造方法。

背景技術

破碎機(錘式破碎機，立軸式破碎機等)是礦山、冶金、建材、水泥、交通等行業對礦物和建筑材料進行物料破碎必不可少的設備，而錘頭是破碎機中的重要工作部件和易損件，其工作原理是依靠高速旋轉的錘頭撞擊進入破碎倉中的物料而達到粉碎物料的目的，錘頭的主要失效形式是磨損和斷裂。長期以來，破碎機錘頭的抗磨性差，使用壽命短，更換頻繁，是制約物料粉碎效率的關鍵因素。據不完全統計全國每年僅錘式破碎機的錘頭消耗量就高達50萬噸以上，并且呈現逐年上升的趨勢。因此開發新型錘頭材料及其加工成形技術，提高錘頭的使用壽命成為亟待解決的問題。

目前國內采用的破碎機錘頭主要有整體鑄造錘頭：所涉及的材料有高錳鋼(Mn13)、中碳合金鋼(中國發明專利CN1050566A)、錳鎢鈦耐磨鑄鋼(中國發明專利CN1068637C)、低合金鋼(40CrMnSiMoRe)、高碳鉻鎳鉬合金鋼和高鉻鑄鐵等；復合錘頭：包括雙液雙金屬復合鑄造錘頭、鑲鑄或鑲嵌或焊接組合式錘頭(中國實用新型專利CN2257218Y、CN2564248Y)；表面堆焊或整體堆焊錘頭(中國發明專利CN1419990A、CN1517173A)。對于整體鑄造合金鋼錘頭，雖然其具有高的強韌性、在運行過程中不易發生斷裂，但由于錘頭的整體硬度較低，且組織中的M₃C等碳化物的硬度不足以抵抗物料的強沖擊磨損作用，所以耐磨性差，使用壽命短。盡管人們通過調整合金成分和改進熱處理工藝等措施試圖提高錘頭的抗磨性，其結果往往是制造成本顯著增加，而抗磨性提高甚微；對于整體鑄造高鉻鑄鐵錘頭，運行過程中易斷裂則是其過早失效的主要原因；所謂復合錘頭，是指將一種高硬度的材料如高鉻鑄鐵或硬質合金與一種具有強韌性的合金鋼或碳鋼通過復合鑄造、焊接或鑲嵌等方法組合在一起制作成錘頭，其中高硬度材料作為錘頭的打擊面以提高錘頭的抗磨性，而強韌性材料作為錘頭的錘柄防止錘頭的斷裂。這類錘頭制造工藝復雜、成本高(對于硬質合金更是如此)，且工藝穩定性差，在結合部位易產生裂紋、應力集中等缺陷，因此在實際運行中往往會發生兩種材料從結合處分離，造成錘頭的過早失效；堆焊錘頭是采用專用抗磨焊條在合金鋼或碳鋼錘頭的端部(打擊面或工作面)堆焊一層具有高硬度的抗磨層，其缺點是需要專用焊機，堆焊工藝復雜，工藝控制難度大，堆焊層中存在大量微裂紋、夾雜、氣孔等缺陷，因此運行中堆焊層的剝落和掉塊是其主要失效形式。

國際上有日本極東開發工業株式會社開發的一種組合式錘頭(JP2006326399)，能較充分發揮錘頭材料的抗磨性，但需要極強的連接固定技術而使結合面成為其薄弱環節。此外，德國伯力鳩斯公司生產的合金鋼錘頭和日本川島公司生產的高鉻鑄鐵-低碳合金鋼復合鑄造錘頭，前者耐磨性較差，后者由于復合鑄造易出現鋼鐵脫離現象。

因此，本研究所近年來致力于開發鑄滲法制備鐵基復合材料的多項技術。包括有：鐵基復合材料錘頭及其鑄造方法(中國發明專利CN200510096149.5)；WCp增強鐵基表層復合材料用復合劑技術(中國發明專利CN200510043187.4)；局部復合材料及其制造方法(中國發明專利CN95113785.9)等等。這些發明專利克服了前述技術的缺點，提供了一種成型方法簡單，復合材料層與金屬母體呈冶金結合的破碎機復合材料錘頭。這種錘頭在服役過程中，由于復合材料層中陶瓷顆粒的高硬度與高耐磨性，將逐漸突出于復合材料層表面而對周圍基體金屬產生一種微觀的陰影效應，保護了基體免于進一步磨損，這一微觀陰影效應已在磨損試驗中得到證實。

然而，針對某些大型粉碎設備錘頭而言，其不僅要抵抗物料(如礦石)的嚴重磨損作用、同時還需承受物料的強烈沖擊作用(錘頭轉速高達420轉/分，礦石有時重達數噸)，因而使得錘頭在實際運行過程中往往會發生復合材料層與金屬母體分離，造成錘頭的過早失效，從而使復合材料層中增強顆粒的微觀陰影效應得不到充分發揮。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種改善了增強體與母體金屬的結合形式，使得在高載嚴酷磨損工況下復合材料增強體依然不會與母體金屬分離，從而延長錘頭使用壽命的破碎機復合材料錘頭及其負壓鑄造方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：