[發(fā)明專利]一種破碎機(jī)鑲齒錘頭及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210050048.4
• 申請(qǐng)日: 2012-02-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102600928A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁高峰;杜茂;孫海強(qiáng);彭立華;任小勇;彭志堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): B02C13/28
• 分類號(hào): B02C13/28;C22C29/00;B22D19/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種破碎機(jī)鑲齒錘頭及其制備方法，屬于高技術(shù)工程材料及其應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

錘式破碎機(jī)是水泥、陶瓷、礦山、電力等行業(yè)廣泛應(yīng)用的破碎機(jī)械。由于錘頭主要與礦石接觸，它不僅承受礦石的摩擦磨損，而且還會(huì)承受較大的沖擊載荷，因此它成了破碎機(jī)的最易磨損件。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每年因破碎機(jī)錘頭造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千萬(wàn)元，與此同時(shí)，因設(shè)備損壞、停機(jī)、停產(chǎn)而造成間接經(jīng)濟(jì)損失更大。

為了提高破碎機(jī)錘頭的耐磨性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究：一個(gè)方法是整體提高破碎機(jī)錘頭材料的耐磨性能，利用強(qiáng)度、硬度和韌性更高的鋼材，如高硼鑄鐵、高鉻鑄鐵、超高錳鋼等。但是由于受到鋼材自身機(jī)械性能的局限，錘頭使用壽命提高幅度有限。另一個(gè)方法是研制復(fù)合錘頭，如錘柄處使用有一定強(qiáng)度硬度，同時(shí)兼顧韌性的中低碳鋼或合金鋼，而錘頭的端部，則使用強(qiáng)度、硬度、耐磨性均較高的金屬或陶瓷，通過(guò)不同的方法將兩種與錘頭基體(錘基)復(fù)合，以滿足錘頭不同部位不同的要求，如鍍膜、焊接、鑲鑄、包覆鑄造和復(fù)合鑄造等。

其中，鍍膜是在錘基表面鍍制一層高硬耐磨涂層，提高錘頭的耐磨性和服役能力，但由于錘頭工作條件苛刻，薄膜厚度有限，使用受到限制。焊接法在復(fù)合錘頭的制備中，主要是將高硬耐磨金屬或者陶瓷件焊接在抗磨性能要求高的部位，以期提高錘頭的服役能力，而其他部位則是一般材料。這種方法的難點(diǎn)是異種材料的焊接，需要針對(duì)具體的材料匹配探索具體的焊接工藝。目前的焊接質(zhì)量難以穩(wěn)定，使用中時(shí)有開(kāi)焊脫落現(xiàn)象，應(yīng)用前景并不樂(lè)觀。

鑲鑄法是將設(shè)計(jì)合理的抗磨鑲件分散開(kāi)來(lái)，預(yù)制成一定形狀的框架多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后置入鑄造型腔，隨后澆入另一種金屬液(稱為基體)，將抗磨鑲件牢固地鑲嵌于其中，在高溫作用下實(shí)現(xiàn)抗磨鑲件與基體金屬之間的良好結(jié)合。這種鑲鑄方法中，抗磨鑲件在鑄造上相當(dāng)于內(nèi)冷鐵。鑲鑄法制備雙金屬?gòu)?fù)合材料是靠外層材料澆入時(shí)帶入的過(guò)熱熱量來(lái)獲得界面結(jié)合的，其關(guān)鍵參數(shù)是外層材料與芯材之間的體積比(稱為鑲鑄比)，只有在合理的鑲鑄比條件下，才可能獲得良好的界面結(jié)合。

包覆鑄造法與鑲鑄類似，不同的是錘頭柄部為預(yù)制件，而端部抗磨材料為液態(tài)，通過(guò)澆注抗磨材料實(shí)現(xiàn)端部對(duì)柄部的包覆連接。這種方法得到的整個(gè)錘頭由錘柄和端部?jī)刹糠纸M成，兩者通過(guò)澆注過(guò)程結(jié)合為一個(gè)整體，屬于液/固復(fù)合的范疇，但其鑲件并不把基體完全包覆。包覆復(fù)合鑄造法所制備的錘頭的應(yīng)用受到材料熱處理工藝匹配性的限制，一旦兩種材料的熱物理性能差距顯著，在成形和熱處理環(huán)節(jié)復(fù)合界面或整體就可能出現(xiàn)裂紋。所以，這種方法的前景并不樂(lè)觀。

雙液鑄造復(fù)合法也叫雙金屬?gòu)?fù)合鑄造工藝。它屬于液/液復(fù)合的范疇，在軋輥/管件生產(chǎn)中早有應(yīng)用。這種復(fù)合方法的成敗關(guān)鍵在于兩種金屬的界面熔合優(yōu)劣和接合強(qiáng)度的高低。總體上看，破碎機(jī)錘頭屬于小型零件，零件越小，雙液復(fù)合的工藝控制難度越大。所以，雙液復(fù)合法在錘頭生產(chǎn)中并不易發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

使用分散鑲鑄的方法可以獲得良好的接觸界面并起到節(jié)約材料、提高壽命的作用，代表了雙金屬?gòu)?fù)合錘頭一個(gè)重要發(fā)展方向。在相同鑲鑄比前提下，合理的抗磨體形狀、尺寸和數(shù)量設(shè)計(jì)及其布局是提高破碎機(jī)錘頭壽命的關(guān)鍵。

另一方面，WC、TiN或TiC基金屬陶瓷等作為新型工程材料，其高硬度和高耐磨性受到了研究人員的廣泛關(guān)注，在機(jī)械加工刀具、模具以及地質(zhì)鉆具、耐磨件等耐磨材料領(lǐng)域得到廣泛使用。如球齒鉆頭在地質(zhì)勘探工程中即得到了大量應(yīng)用，若能有效地復(fù)合到破碎機(jī)錘頭的錘基上，將也能大幅度提高破碎機(jī)錘頭的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種破碎機(jī)鑲齒錘頭及其制備方法。本發(fā)明提出的新型破碎機(jī)錘頭，由球齒和錘頭基體(錘基)兩部分組成，并經(jīng)高溫鑲鑄而成。其球齒為新型高硬高強(qiáng)復(fù)合金屬陶瓷，錘基為硬度和強(qiáng)度高、有良好韌性的中低碳鋼或合金鋼。其球齒為帶球冠的圓柱體，鑲嵌于錘頭基體前端，圓柱體埋在鋼體內(nèi)，球冠露在鋼體外，且球齒與球齒之間有10～30mm的距離。其高硬高強(qiáng)復(fù)合金屬陶瓷材料球齒，抗沖擊韌性和耐磨性強(qiáng)。由于錘頭工作面凸出的球齒首先與物料接觸，提高了抗磨體的利用效率，能充分利用球齒高硬高強(qiáng)高耐磨的優(yōu)點(diǎn)，且因?yàn)椴捎瞄g歇式結(jié)構(gòu)，復(fù)合金屬陶瓷材料使用量減少，有利于減少金屬陶瓷的使用量并降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的另一個(gè)目的是解決傳統(tǒng)鑲鑄復(fù)合界面結(jié)合力不夠而產(chǎn)生剝落的問(wèn)題，以提高破碎機(jī)的服役性能，減少設(shè)備失效而提高工作效率。