[發明專利]一種耐磨復合錘頭及其制備方法

有效

• 申請號: 201410453846.0
• 申請日: 2014-09-06
• 公開（公告）號: CN104209163B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 王開明;符寒光;蔣志強;雷永平;劉建偉;魏永強;馮憲章;馮錫蘭;劉元朋;文振華;王振
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B02C13/28
• 分類號: B02C13/28;C22C38/12;C22C38/18;C22C37/10;B23K5/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明公開了一種錘頭及其制備方法，特別涉及一種耐磨復合錘頭及其制備方法，屬于破碎設備技術領域。

背景技術

錘式破碎機結構簡單、破碎比大、耗能少、出料均勻，適合破碎各種物料，已在冶金、礦山、建材、電力及化工等工業部門廣泛應用，其中錘頭是關鍵而又易損的零件。因為錘頭工作時速度高，沖擊力大，磨損十分嚴重，工況條件十分惡劣，要求錘頭具有一定的強度和抗沖擊磨損能力。高錳鋼是錘頭傳統材質，由于在物料破碎過程中高錳鋼的加工硬化程度不夠，硬度沒有得到充分地提高，使用壽命較短。采用中低碳合金鋼，盡管通過熱處理可得到馬氏體組織，由于組織中沒有硬質相，耐磨性也較差。鎳硬鑄鐵和高鉻白口鑄鐵硬度高、耐磨性好，材料的強度和韌性低，在破碎沖擊力的作用下易產生斷裂，開發高強韌性的耐磨錘頭及其制備方法將具有重要的意義。為了提高錘頭性能，中國發明專利CN103643163A公開了一種鵝卵石破碎機錘頭用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳1.2-1.5、硅1.9-2.1、錳3.9-4.3、鎳3.7-3.9、鉻15.2-16.5、鉬2.6-2.8、Ho0.18-0.23、Ta0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。該發明合金鋼具有高的硬度、耐磨性和熱強高的特點，耐腐蝕，適用于破碎硬度高的錘式破碎機，如用于鵝卵石制砂機，破碎率高，耐磨損，耐熱。該發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，分批投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。該發明精煉劑用于鑄造生產，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低。中國發明專利CN?103627996A還公開了一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.7-2.9、硅1.2-1.5、錳5.4-5.8、鉻8.7-9.1、鉬2.0-2.3、鎳1.2-1.5、銅0.02-0.05、鋁0.2-0.4、Nb0.09-0.12、Sc0.03-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。該發明是采用高碳鋼作為材質，同時含有較高的鉻和微量的Sc、Nb、鋁多種合金元素，具有很高的原始硬度和耐磨性，同時耐腐蝕，韌性也較好；該發明適用于強烈沖擊的工作條件，用于進料粒度在400mm以上的大型破碎機錘頭，其使用壽命與傳統的高錳鋼相比能提高1-2倍。該發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率。中國發明專利CN?103510027A還公開了一種耐磨的破碎機錘頭，材料為高鉻錳鎢合金，其中高鉻錳鎢合金的成分為：C＝2.1～3.2％，S＝0.3～1.0％，Mn＝2.0～3.3％，Cr＝14～18％，Mo＝0.3～0.5％，W＝0.2～0.7％，V＝0.2～1.2％，Ti、Nb＜0.1％；解決了錘式破碎機錘頭磨損快，使用壽命短的問題。中國發明專利CN103334074A還公開了一種反擊式破碎機錘頭刀口強化工藝，工藝過程如下：首先將錘頭刀口部位表面加溫至本體材料熔點，然后在表面噴Cr₃C₂粉，之后將噴上的Cr₃C₂粉加溫至1900℃，使Cr₃C₂粉熔化，與錘頭刀口本體材料熔合，再在表面噴Cr₃C₂粉，將噴上的Cr₃C₂粉加溫至1900℃使其與錘頭刀口本體材料熔合，最后冷卻至常溫。本發明是將破碎機錘頭刀口噴焊Cr₃C₂(碳化鉻)，噴焊Cr₃C₂可在碳鋼、合金鋼、不銹鋼等不同材質的破碎機錘頭刀口上實施，其工藝簡單、成本低，并且該發明制作出來的錘頭刀口強度和硬度顯著地提高，并有很高的耐腐蝕性能，使用壽命和高錳鋼相比，提高了壽命3倍。中國發明專利CN103056343A還公開了三金屬復合鑄造破碎機錘頭生產工藝方法，它涉及一種鑄造破碎機錘頭生產工藝，它首先采用低合金鋼或普通鑄鋼澆注成內部錘柄，并預熱隨后澆注成復合錘柄，再澆鑄高鉻鑄鐵制成三金屬破碎機錘頭，它在原雙液雙金屬復合法的基礎上，通過包覆法鑄造出復合錘柄部位，再通過澆注高鉻鑄鐵復合錘柄與錘端部位。由于外部錘柄采用耐磨性好，內部錘柄用韌性較好的材質，因而錘柄能承受較好的物料磨損，使高鉻鑄鐵的高耐磨性得到充分發揮，整體提高了錘頭的使用壽命。中國發明專利CN?102873308A還公開了一種雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于：包括下述步驟：步驟一：將泡沫塑料制成的破碎機錘頭型體埋入砂箱的干砂中，通過砂箱中的真空管道，抽真空；步驟二：按以下重量百分比的高鉻鑄鐵化學組成：2.6-4.0％C，15-35％Cr，0.5-1.5％Mn，0.5-1.5％Si，Mo≤1.5％，Cu≤1.5％，P≤0.3％，S≤0.3％，其余為Fe制備高鉻鑄鐵鑄液；按以下重量百分比的碳鋼化學組成：0.2-0.6％C，0.5-1.5％Mn，0.3-1.5％Si，P＜0.3％、S＜0.3％，其余為Fe制備碳鋼鑄液；步驟三：待兩種金屬鑄液熔清脫氧處理后，高鉻鑄鐵鑄液的澆注溫度控制在1300-1400℃；碳鋼鑄液的澆注溫度控制在1550-1650℃；步驟四：先進行碳鋼澆注，待碳鋼鑄液全部充實錘柄部分并至與錘頭部分交界處，停止碳鋼澆注，接著進行高鉻鑄鐵澆注，待錘頭部分澆注完成后迅速采用保溫劑將高鉻鑄鐵液覆蓋；步驟五：待步驟四澆注完成1小時后取出破碎機錘頭鑄件，在900-1000℃進行熱處理并保溫，保溫完成后將鑄件迅速出爐，在空氣中冷卻；步驟六：將熱處理后的破碎機錘頭鑄件在250-300℃進行回火處理并保溫。中國發明專利CN102886288A還公開了一種反擊式破碎機錘頭及其制作方法，該發明在制作能安裝在反擊式破碎機的轉軸(2)上的錘頭(1)時，將錘頭(1)的加工擊打面制作成弧形曲面(1.1)，并使該弧形曲面(1.1)從錘頭(1)的擊打面的最下端前端起、從下到上沿著該錘頭(1)工作時轉動方向的相反方向逐漸彎曲即成。該發明的錘頭不僅具有工作時磨損較小、使用壽命較長的優點，而且還具有結構簡單、能提高反擊式破碎機的加工效率、減少運行成本和減少維護工作量、降低能耗等優點。中國發明專利CN102806315A用消失模鑄造雙金屬雙溶液復合破碎機錘頭的方法，其特征在于，該方法步驟如下：(一)由模樣組成的模組中使錘柄朝下，工作面朝上設置；模樣組成模組是用主澆道(1)、內澆道(2)、溢流槽(3)和橫澆道(4)連接而成；溢流槽(3)為錘柄材質(7)，此澆口上口平面為錘柄材質(7)的澆注分界線，上部為錘頭材質(6)的直澆口及主澆道(1)；(二)熔煉：同時將上述錘頭材質(6)和錘柄材質(7)由兩爐分別溶煉，錘頭材質(6)煉至1450℃出爐；錘柄材質(7)煉至1550℃出爐；(三)澆注：以1450℃先澆注錘柄材質(7)鋼水，隨即將溢流槽(3)流出的鋼水，在砂箱(5)外用耐火泥堵塞，接著再以1350℃澆注錘頭材質(6)鐵水至直澆道(1)頂部；(四)待鑄件凝固冷卻清割澆冒口，獲得雙金屬復合錘。中國專利CN202570264U還公開了一種抗磨損的破碎機錘頭，由錘柄和錘身組成，所述錘身上的工作面由基材層和復合層組成，該復合層由基材金屬和硬質陶瓷顆粒塊組成，其中硬質陶瓷顆粒塊交錯成規則網狀分布于基材金屬中。該實用新型將硬質陶瓷顆粒塊排布成規則網狀，在基材金屬液的高溫作用下，硬質陶瓷顆粒與基材金屬液發生冶金化合反應，同時由于硬質陶瓷顆粒的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了結晶過程，阻礙了硬質陶瓷顆粒中的元素進一步擴散，從而使硬質陶瓷顆粒塊與基材金屬形成良好的冶金過渡結合，界面結合牢固，耐磨性與韌性有機統一，所得破碎機錘頭整體性能顯著提高，可廣泛應用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐磨領域。中國發明專利CN102676946A還公開了一種分段硬度低合金鋼錘頭及其制造方法，屬于破碎機錘頭制造領域。本發明分段硬度低合金鋼錘頭組成C0.44～0.58％，Si1.0～1.5％，Mn0.3～0.8％，P＜0.015％，S＜0.015％，Cr0.8～1.2％，Ni0.8～1.2％，Mo0.3～0.6％，V0.1～0.15％，Al0.01～0.035％，Zr0.02～0.04％，稀土元素0.1～0.5％，余量為鐵和不可避免的雜質；錘頭安裝端硬度HRC37～43、工作端硬度HRC54～61。該發明分段硬度的低合金鋼錘頭，工作端硬度高，耐磨性好，安裝端部位硬度低沖擊韌性好，使用過程中不易斷裂，使用壽命長。