一种可移动安装位置的锤式破碎机耐磨锤头及其制作方法
技术领域
本发明涉及锤式破碎机锤头，具体涉及一种可移动安装位置的锤式破碎机耐磨锤头及其制作方法。
背景技术
锤式破碎机是矿山、冶金、建材和电力等行业常用的破碎设备，它具有破碎比大，能耗少，出料均匀，适合破碎中等及中等以下硬度的各种脆性物料。但由于锤头磨损较快，在应用上受到限制。这一问题成了国内破碎设备制造和应用厂家苦不堪言的忧虑，因此，提高锤头使用寿命在破碎行业成为亟待解决的问题。
当前用于制造单量在500N以上700N以下锤头的材料主要有普通高锰钢、合金高锰钢和超高锰钢。上述三种高锰钢均适合在较大冲击载荷的磨料磨损工况下使用，而装备单重500～700N锤头的锤式破碎机在对物料的冲击破碎中，冲击速度较快，而冲击力不是很大，属于中等冲击载荷的磨料磨损，其锤头工作表面只能部分被加工硬化，故不抗磨；合金高锰钢、超高锰钢与普通高锰钢相比，力学性能与耐磨性能都有所提高，但提高的量非常有限，达不到耐磨的要求。如果锤头的端部采用高铬铸铁而锤头的柄部采用碳钢或高锰钢的复合锤头，一是存在制作工艺复杂，生产效率低，工作环境差，结合不牢固的问题；二是作为500N以上大型锤头，其端部采用高铬铸铁材料，韧性显然不足，随时可能有断裂分离的危险，而重量较大的锤头应该以使用安全为前提。
据以上分析，单量在500～700N的锤头，要选择理想材质是困难的，可以说，单一的材质很难满足既耐磨韧性又好的要求。另外，根据锤式破碎机锤头的工作特点，锤头应有一定长度的柄部来连接和支撑锤头的端部，并以此使端部获得较大的离心力来冲击破碎物料。一般来说，当锤头用来破碎的端部尺寸越长，锤头金属材料的利用率就越高，其破碎的物料也就越多。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种可移动安装位置的锤式破碎机耐磨锤头及其制作方法，该锤头通过消失模铸造，生产的锤头产品强度和韧性好，硬度和耐磨性高，适合于单量在500～700N范围内的破碎机锤头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该锤头采用超高锰钢为主要材料通过消失模铸造而成，锤头包括端部和柄部，在锤头的端部的两个工作面上镶铸硬质合金棒，在锤头的柄部有相隔一定距离的二个安装孔。
其中，该锤头采用超高锰钢经消失模铸造而成，在铸造过程中镶铸硬质合金棒；其中，超高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.14％～1.23％、Si 0.48％～0.66％、S 0.04％～0.05％、P 0.05％～0.06％、Mn 17.82％～19.24％、Cr 2.17％～2.76％、MO 0.42％～0.58％、V 0.17％～0.23％、Ti 0.12％～0.19％、RE 0.21％～0.29％、Fe 74.71％～77.38％。
其中，在锤头的端部两个工作面上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为4～5mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括超高锰钢的生产过程、消失模铸造过程及热处理过程和硬质合金棒的处理过程；其中，超高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁、钼铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述超高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将温度升高至1570℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.50％～0.60％的稀土、0.30％～0.40％的钒铁、0.20％～0.30％的钛铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；出钢结束后，人工搅拌均匀，静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃～1480℃时，浇入消失模中，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料板经切割加工制作锤头的泡沫塑料模，然后在泡沫塑料模锤头的端部两个工作面上分别装入钻模板，钻模板由1mm厚度的钢板制作，钻制错位排列有序而深度不同的小孔，并在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒；在粘贴浇注系统和冒口后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将超高锰钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，钢液浇注温度为1460℃～1480℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1050℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至250℃保温4h出炉空冷；其中，硬质合金棒的处理过程为：首先将外购直径为4～5mm的YG20硬质合金棒切割成长度不同的小段，在每一小段合金棒的一端需焊接直径比合金棒小1mm的元钉，该元钉外露于泡沫塑料模，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移，然后手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗后，涂上硫酸铜溶液，使其表面生成保护层。
本发明具有以下优点：（1）锤头在使用过程中，当锤头的端部磨损了一定长度后，移动安装位置能够继续使用，相当于更换了新锤头，以达到提高锤头使用寿命的目的；（2）锤头采用超高锰钢为主要材料，基体的强韧性好，镶铸的YG20硬质合金棒形成硬质相，达到了既硬又韧的效果；（3）本发明的锤头采用消失模铸造，工艺简单，生产效率高，质量稳定可靠，并解决了传统镶嵌铸造法制作破碎机锤头生产环境恶劣的根本问题；（4）本发明的锤头镶铸的硬质合金棒所需数量少，重量轻，成本低，工作过程中不易脱落，效果好；（5）本发明的锤头采用铸件余热水韧处理的方法，既减少铸件脱碳，又节约了二次加热所需的能源。
附图说明
图1为本发明可移动安装位置的耐磨锤头图2中B一B剖视图。
图2为可移动安装位置的耐磨锤头图1中A向视图。
图中：1为元钉，2为硬质合金棒，3为锤头的端部，4为一号安装孔，5为二号安装孔，6为锤头的柄部。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实例是对技术方案的限制。
实施例1：生产单重为500N的锤头，该锤头采用超高锰钢经消失模铸造而成，锤头包括端部3和柄部6，在锤头的端部3的两个工作面上镶铸硬质合金棒2，在锤头的柄部6有相隔一定距离的一号安装孔4和二号安装孔5；其中，超高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.14％、Si 0.48％、S 0.04％、P 0.05％、Mn 17.82％、Cr 2.17％、MO 0.42％、V 0.17％、Ti 0.12％、RE 0.21％、Fe 77.38％；其中，在锤头的端部3的两个工作面上镶铸YG20硬质合金棒2，该合金棒为外购件，直径为4mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括超高锰钢的生产过程、消失模铸造过程及热处理过程和硬质合金棒的处理过程；其中，超高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁、钼铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述超高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将温度升高至1570℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.50％的稀土、0.30％的钒铁、0.20％的钛铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；出钢结束后，人工搅拌均匀，静置2～3分钟，当钢液温度降至1480℃时，浇入消失模中，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料板经切割加工制作锤头的泡沫塑料模，然后在泡沫塑料模锤头的端部两个工作面上分别装入钻模板，钻模板由1mm厚度的钢板制作，钻制错位排列有序而深度不同的小孔，并在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒2；在粘贴浇注系统和冒口后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将超高锰钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，钢液浇注温度为1480℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1050℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至250℃保温4h出炉空冷；其中，硬质合金棒的处理过程为：首先将外购直径为4mm的YG20硬质合金棒切割成长度不同的小段，在每一小段合金棒2的一端需焊接直径比合金棒小1mm的元钉1，该元钉外露于泡沫塑料模，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移,然后手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗后，涂上硫酸铜溶液，使其表面生成保护层。
实施例2：生产单重为600N的锤头，该锤头采用超高锰钢经消失模铸造而成，锤头包括端部3和柄部6，在锤头的端部3的两个工作面上镶铸硬质合金棒2，在锤头的柄部6有相隔一定距离的一号安装孔4和二号安装孔5；其中，超高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.19％、Si 0.56％、S 0.04％、P 0.06％、Mn 18.64％、Cr 2.48％、MO 0.52％、V 0.21％、Ti 0.15％、RE 0.24％、Fe 75.91％；其中，在锤头的端部两个工作面上镶铸YG20硬质合金棒2，该合金棒为外购件，直径为4.5mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括超高锰钢的生产过程、消失模铸造过程及热处理过程和硬质合金棒的处理过程；其中，超高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁、钼铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述超高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将温度升高至1570℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.55％的稀土、0.35％的钒铁、0.25％的钛铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；出钢结束后，人工搅拌均匀，静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃时，浇入消失模中，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料板经切割加工制作锤头的泡沫塑料模，然后在泡沫塑料模锤头的端部两个工作面上分别装入钻模板（钻模板由1mm厚度的钢板制作），钻制错位排列有序而深度不同的小孔，并在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒2；在粘贴浇注系统和冒口后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将超高锰钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，钢液浇注温度为1470℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1050℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至250℃保温4h出炉空冷；其中，硬质合金棒的处理过程为：首先将外购直径为4.5mm的YG20硬质合金棒切割成长度不同的小段，在每一小段合金棒2的一端需焊接直径比合金棒小1mm的元钉1，该元钉外露于泡沫塑料模，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移,然后手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗后，涂上硫酸铜溶液，使其表面生成保护层。
实施例3：生产单重为700N的锤头，该锤头采用超高锰钢经消失模铸造而成，锤头包括端部3和柄部6，在锤头的端部3的两个工作面上镶铸硬质合金棒2，在锤头的柄部6有相隔一定距离的一号安装孔4和二号安装孔5；其中，超高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.23％、Si 0.66％、S 0.05％、P 0.06％、Mn 19.24％、Cr 2.76％、MO 0.58％、V 0.23％、Ti 0.19％、RE 0.29％、Fe 74.71％；其中，在锤头的端部两个工作面上镶铸YG20硬质合金棒2，该合金棒为外购件，直径为5mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括超高锰钢的生产过程、消失模铸造过程及热处理过程和硬质合金棒的处理过程；其中，超高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁、钼铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述超高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将温度升高至1570℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，即在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.60％的稀土、0.40％的钒铁、0.30％的钛铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；出钢结束后，人工搅拌均匀，静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃时，浇入消失模中，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯（Eps）泡沫塑料板经切割加工制作锤头的泡沫塑料模，然后在泡沫塑料模锤头的端部两个工作面上分别装入钻模板（钻模板由1mm厚度的钢板制作），钻制错位排列有序而深度不同的小孔，并在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒2；在粘贴浇注系统和冒口后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，将超高锰钢钢液浇入消失模中形成锤头铸件，钢液浇注温度为1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1050℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至250℃保温4h出炉空冷；其中，硬质合金棒的处理过程为：首先将外购直径为5mm的YG20硬质合金棒切割成长度不同的小段，在每一小段合金棒2的一端需焊接直径比合金棒小1mm的元钉1，该元钉外露于泡沫塑料模，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移,然后手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗后，涂上硫酸铜溶液，使其表面生成保护层。