[發(fā)明專利]原位合成鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘頭的方法及錘頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110410796.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102423799A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振明;程軍;馮鳳鳴;周生永;郭志猛;王剛;楊永義
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東新勁剛超硬材料有限公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B02C13/28
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;趙德蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料工件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制造高耐磨長壽命錘式破碎機(jī)錘頭的方法。

背景技術(shù)

錘式破碎機(jī)是一種直接將最大粒度為600～1800毫米的物料破碎至25或25毫米以下的破碎用破碎機(jī)，被破碎物料為礦石、煤、鹽、白堊、石膏、磚瓦、石灰石等。由于錘式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于選礦、建材、化工、電力、冶金等工業(yè)部門，其工作量及其繁重，且工作條件及其苛刻，錘式破碎機(jī)的核心零部件是耐磨件錘頭，錘頭是其主要的易磨損件，消耗量極大，因此錘頭的質(zhì)量直接影響破碎機(jī)的生產(chǎn)成本和工作效率。

現(xiàn)有技術(shù)中，破碎機(jī)錘頭大部分使用高錳鋼或鍛鋼材質(zhì)，其耐磨性不高，錘頭更換頻繁。在高錳鋼中加入Cr等元素，可使錘頭大大強(qiáng)化，但在破碎鐵礦石等一些比較堅(jiān)毅的石頭時(shí)，使用壽命相比于普通的高錳鋼材質(zhì)錘頭提高有限，此外，還出現(xiàn)了鑲嵌鎢鈦合金或高鉻合金的復(fù)合錘頭，但由于工藝復(fù)雜、材料成本過高性價(jià)比低等問題制約了其推廣應(yīng)用。一般來說，硬度越大的錘頭其耐磨性也愈大。要提高錘頭的耐磨性，就要增加其硬度，但隨著硬度的提高，錘頭的抗沖擊韌性就會降低。因此，如何兼顧錘頭適宜的硬度和良好的抗沖擊韌性是提高錘頭耐磨性的關(guān)鍵。

CN1307017C的中國專利公開了一種復(fù)合材料錘頭及其鑄造方法，首先采用電爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，然后將WC顆粒與粘結(jié)劑混制成膏狀并置于錘頭模具的型腔的端面?zhèn)龋娓珊笮纬深A(yù)制層，啟動(dòng)立式離心鑄機(jī)控制其轉(zhuǎn)速，然后進(jìn)行金屬液澆注，澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)動(dòng)3-10min，停機(jī)冷卻即可，此方法成型簡單，由于復(fù)合材料層中陶瓷顆粒的高硬度與高耐磨性，保護(hù)了基體免于進(jìn)一步磨損，但是通過此方法鑄造的錘頭用于某些大型粉碎設(shè)備時(shí)，需要承受物料強(qiáng)烈的沖擊作用，使得錘頭在實(shí)際運(yùn)行過程中往往發(fā)生復(fù)合材料層與金屬母體發(fā)生分離，造成錘頭過早失效。公開號為CN102000621A的中國專利公開描述了一種破碎機(jī)錘頭，其包括錘柄和錘端，錘柄用鋼板經(jīng)切割與切削加工制作，錘端采用合金高鉻鑄鐵經(jīng)金屬模復(fù)合鑄造在錘柄上成整體錘頭，在復(fù)合過程中鑲鑄硬質(zhì)合金棒。此方法的缺點(diǎn)是鑄造工藝十分復(fù)雜繁瑣，且利用此方法制造出來的錘頭，應(yīng)用范圍很窄，僅適用于破碎石英類巖石的破碎機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

TiC和WC莫氏硬度為9.5和9.0，是所有已知碳化物中硬度最高的，?TiC、WC基硬質(zhì)合金具有高硬度、高耐磨性的特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是利用鋼液的高溫引發(fā)自蔓延合成反應(yīng)，得到包含有原位合成碳化鈦和碳化鎢基鋼結(jié)硬質(zhì)合金塊的錘頭，硬質(zhì)合金塊鑲嵌在錘頭工作面鋼基體中，充分發(fā)揮硬質(zhì)合金耐磨和合金鋼耐沖擊的復(fù)合優(yōu)勢，起到耐磨耐沖擊提高錘頭壽命的作用，此外還具有工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種原位合成鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘頭的方法，其采用以下技術(shù)方案：

一種原位合成鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘頭的方法，包括使用鋼液對錘頭模型進(jìn)行澆注，并包含以下步驟：?

(1)將鈦（Ti）粉、石墨粉、鎢（W）粉和金屬粉末按質(zhì)量比13-70%∶3-25%∶5-75%∶2.5-40%進(jìn)行配料，在球磨機(jī)中混合1-24小時(shí)制成混合粉末；

(2)然后在混合粉末中按質(zhì)量比為0.01-0.1：1的比例加入粘結(jié)劑,攪拌混勻制成粉末涂料膏劑；

(3)采用涂抹填充方式將粉末涂料膏劑填充在事先制備好的錘頭鑄件EPS泡沫塑料模型工作部分的補(bǔ)強(qiáng)溝槽或孔洞內(nèi)，溝槽或孔洞深度為5-200mm，溝槽寬度5-30mm,孔洞直徑5-30mm；?

(4)將制備好的鑄件模型外涂掛一層防粘砂涂料，在40-50℃溫度范圍內(nèi)烘干，烘干時(shí)間為12-48小時(shí)；?

(5)在中頻感應(yīng)電爐中熔煉鋼水，然后進(jìn)行澆注，利用鋼液的高溫引發(fā)自蔓延合成反應(yīng)：Ti+C→TiC，W+C→WC,形成TiC+WC基硬質(zhì)相；鋼液填充硬質(zhì)相間隙形成含有碳化鎢和碳化鈦的鋼結(jié)補(bǔ)強(qiáng)硬質(zhì)合金塊或硬質(zhì)合金柱體；

(6)錘頭進(jìn)行熱處理，冷卻到室溫后進(jìn)行表面清理、打磨，即得原位鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘頭。

其中，鑄造過程采用真空消失模鑄造工藝。

自蔓延高溫合成(Self-propagating?High-temperature?Synthesis,縮寫SHS)，是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱制備材料的新技術(shù)，其最顯著的特點(diǎn)是充分利用元素間形成化合物的高能放熱反應(yīng)，除了引發(fā)合成反應(yīng)所必須的少量外加能量，整個(gè)反應(yīng)過程主要依靠物料自身的放熱來支持。