一种锤式破碎机复合锤头的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锤式破碎机锤头的制备方法，具体是涉及一种锤式破碎机复合锤头的制备方法。
【背景技术】
[0002]锤式破碎机耐磨件锤头在高速旋转下破碎石料，要求锤头使用部位要有高的耐磨性，安装部位要有高的强韧性，单一材料难以保证锤头使用工况，采用复合制备的方法可很好地解决单一材料所面临的即耐磨又有高的强韧性的难题。但现有复合材料锤头的制备方法和材料选择方面存在很多需解决的问题。
[0003]公开号为CN201530904A的中国专利申请公开了一种破碎机复合材料锤头及其负压铸造方法，该专利描述了采用真空负压铸造的方法将WC复合高锰钢、合金钢和普通碳钢制备复合锤头，但该专利所用WC比重大、价格贵、生产成本高，所用基体材料为高锰钢、合金钢或碳钢硬度低，在冲击磨损工况下，基体磨损快，对WC支撑作用小，WC易剥落，难以发挥WC的作用，且用真空负压铸造工艺复杂。
[0004]公开号为CN102872941A的中国专利申请公开了一种双液双金属复合锤式破碎机用锤头及其制备方法，该方法是在铸型型腔中的锤头和锤柄之间用燕尾形隔板，然后同时浇注两种不同的金属，冷却后制成复合锤头。该方法的一个关键之处在于隔板难以实现完全熔解，影响锤头和锤柄界面的冶金结合，再者隔板表面的水汽等污染物难以完全清除，极易与金属液反应，在界面形成熔渣，也会影响界面结合，因此，该发明的稳定性差。
[0005]公开号为CN101607304A的中国专利申请公开了一种大锤头包边复合工艺，该工艺在锤柄两侧复合高铬铸铁材质，方法采用介质隔板，先浇注高铬铸铁，浇注温度1350?14000C，15?35秒后，浇注碳素钢，浇注温度1450?1530，凝固后清砂而制得复合锤头，该发明存在的问题与公开号为CN102872941A的中国专利申请类似，由于隔板的存在，两种金属难以形成冶金结合。
[0006]公开号为CN2023439170A的中国专利申请公开了一种双液双金属垂直型锤头的铸型装置，该发明描述制备复合锤头的方法:在双金属界面处放置冷铁。该发明存在的问题是，当金属液在界面处与冷铁接触时，由于冷铁处金属冷却速度快，容易在界面处形成冷隔缺陷，在锤头使用过程中，锤头在冷隔处脱落。
[0007]公开号为CN102873308SA的中国专利申请公开了一种双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，该方法采用消失模真空铸造方法制备复合锤头，首先采用消失模的方法，复合锤头中的残留物会成为裂纹源而出现锤头断裂现象；再者该发明没有采取界面冶金结合的方法。
[0008]上述制备复合锤头的各种方法均存在如下缺点:
1)双液复合界面难以获得稳定的冶金结合，锤头磨损部位采用高铬铸铁耐磨性提高有限；
2)硬质颗粒增强钢基复合锤头中，WC易剥落、碎裂，同时WC比重大、价格高，大幅提升产品成本和使用能耗，难以产业化。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种制造成本低，界面具有良好的冶金结合，且具有高耐磨性和高强韧性，磨损区域不易脱落，使用寿命长的锤式破碎机复合锤头的制备方法。
[0010]本发明的技术方案是这样实现的:
本发明所述的锤式破碎机复合锤头的制备方法，其特点是该复合锤头的使用部位采用陶瓷颗粒增强的高铬铸铁基复合材料制成，安装部位采用低碳低合金钢制成，高铬铸铁和合金钢的界面为冶金结合，具体实施步骤如下:
1)制备复合锤头铸型，该铸型设置有一个直浇道、二个内浇道，位于底层的内浇道作浇注低碳低合金钢用，位于上层的内浇道作浇注高铬铸铁用，同时该铸型还设置有一个观察孔，该观察孔兼作复合锤头冒口 ；
2)将陶瓷颗粒固定在铸型内用于制备锤头使用部位的型腔处；
3)合箱，固定在机械振动装置上，先浇注低碳低合金钢，再浇注高铬铸铁，且在浇注高铬铸铁的同时开动机械振动装置，机械振动使铸件凝固，冷却后，清砂，去除浇冒口、飞边，获得复合锤头；
4)将复合锤头热处理，950?1050°C淬火，空冷，450?500°C回火。
[0011]其中，上述复合锤头铸型采用石英砂，并加入水玻璃作为粘结剂，通过CO2硬化而成，且复合锤头铸型的型腔面涂刷锆英粉快干涂料。
[0012]上述步骤2)中可先将陶瓷颗粒与粘结剂混合并固化成具有抗金属液冲刷不溃散能力且陶瓷颗粒间具有三维互通多尺寸度的外形为条状或板状的预制体后，再固定在铸型内用于制备锤头使用部位的型腔处。
[0013]上述步骤3)中是从底层的内浇道浇注低碳低合金钢，浇注温度为1500?1600°C，当从观察孔观察到有钢液溢出时停浇，暂停10?15秒后从上层的内浇道浇注高铬铸铁液，浇注温度为1400?1450°C。
[0014]上述机械振动装置的振动频率为10?40Hz，振幅为0.5?1mm，震动时到高铬铸铁液饶注完毕后持续振动I?5分钟，再停止振动。
[0015]本发明由于采用在锤头使用部位(即:锤头磨损区域)用陶瓷颗粒增强高铬铸铁复合材料，安装区域采用强韧性好的低碳低合金钢，并采用双液复合的方法制备复合锤头，同时用机械振动法加速高铬铸铁液与低碳低合金钢液界面元素扩散，从而获得稳定的界面冶金结合，实现复合锤头高耐磨性和高强韧性，使磨损区域不易脱落，使用寿命长，且本发明的制作工艺简单、制造成本低、实用性强。
[0016]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
【附图说明】
[0017]图1为本发明制备复合锤头的示意图。
[0018]图2为本发明制备的复合锤头结构示意图。
[0019]图3为图2在A-A处的剖面结构示意图。
[0020]图4为本发明制备的另一种复合锤头结构示意图。
[0021]图5为图4在B-B处的剖面结构示意图。
[0022]图6为本发明制备的复合锤头的正面结构示意图。
[0023]图7为本发明制备的复合锤头的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]如图1-图7所示，本发明制备的锤式破碎机复合锤头的使用部位采用陶瓷颗粒增强的高铬铸铁基复合材料制成，安装部位采用低碳低合金钢制成，高铬铸铁和合金钢的界面为冶金结合。其具体制备方法如下:
1)复合锤头铸型I的制备是采用20?140目的石英砂，含泥量<0.2%，加5%水玻璃，并用CO2硬化，铸型的型腔面上涂刷锆英粉快干涂料；且该铸型设置有一个直浇道2、二个内浇道，位于底层的内浇道4作浇注低碳低合金钢6用，位于上层的内浇道3作浇注高铬铸铁7用，同时该铸型还设置有一个观察孔5，该观察孔5兼作复合锤头冒口 ；
2)将Al2O3陶瓷颗粒或ZrO2陶瓷颗粒或ZTA陶瓷颗粒与粘结剂混合均匀置于定型模具中，固化，获得具有三维互通多尺寸度的外形为条状或板状且具有抗高温金属液冲刷不溃散能力的预制体8;
3)将预制体8固定在上述铸型内用于制备锤头使用部位(即:锤头磨损区域)的型腔处；锤头磨损区域用Crl5型或Cr20型或Cr25型高铬铸铁进行浇注，安装区域用低碳低合金钢进行浇注，由于需其具有高抗断裂性，因此应具有高的强韧性，低碳低合金钢成分的重量百分比范围为C:0.25?0.3%，合金元素含量< 3%