一种破碎机颚板的液态模锻模具和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种破碎机颚板的液态模锻模具和方法，适用于各种规格颚式破碎机颚板的铸造。
【背景技术】
[0002]颚式破碎机俗称颚破，又名老虎口。由动颚和静颚两块颚板组成破碎腔，模拟动物的两颚运动而完成物料破碎作业的破碎机，广泛运用于矿山冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业中各种矿石与大块物料的破碎，被破碎物料的最高抗压强度为320Mpa。
[0003]颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一块是固定颚板(定颚)，垂直(或上端略外倾)固定在机体前壁上，另一块是活动颚板(动颚)，位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔(工作腔)。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。定颚和动颚都是由颚床和颚板组成，颚板是工作部分，用螺栓和楔铁固定在颚床上。定颚的颚床就是机架前壁，动颚的颚床悬挂在轴上，需要有足够的强度和刚度，以承受破碎反力，因而大多采用铸钢或铸铁件。颚板的形状总体上是一个具有一定弧度的矩形板，一面设有齿，另一面设有加强筋，工作时，动鄂板和定颚板间齿峰对齿谷。破碎物料时对物料除了有挤压作用外，还有弯曲作用，物料比较容易破碎。
[0004]现有技术中，鄂板的材料有耐磨铸铁、耐磨钢以及复合材料三大类。耐磨铸铁硬度较大、耐磨性较好、来源容易、价格便宜，但性脆、容易折断、使用寿命短。耐磨钢中以含锰12%以上的高锰钢居多，常用的是ZGMnl3。高锰钢的韧性较好，且具有加工硬化的特点，在压力作用下会不断被强化，故在工作中不断磨损又不断强化，直到磨损至不能使用才报废，从使用寿命、成本等方面总体考虑，ZGMnl3比耐磨铸铁使用寿命长、成本低。复合材料颚板的品种及其制造方法很多，有的是采用镶铸的方法实现抗磨齿与颚板本体之间的复合(如申请号201220562508.7)，也有的采用复合浇注方法实现工作层和支撑层的双金属复合。
[0005]现有技术中，由于颚板尺寸大，材料是抗磨材料，塑性成形性能差，一般都采用铸造方法成形。具体的铸造方法除了常见的砂型铸造外，还包括干砂V法铸造(申请号201210240445.8)，双液双金属复合铸造方法(申请号201210240445.8)，双金属复合铸造冷硬铸铁颚板(申请号200520097961.5)的铸造方法。这些方法都属于重力铸造，所得颚板的工作层组织较为粗大，甚至有收缩缺陷，使用中有断裂的危险，使用寿命较低。
[0006]还有的采用挤压铸造方法制备电极炉用纯铜导电颚板(申请号00132288.5)，通过施加2?20MPa的外加压力来实现低压下的结晶凝固，提高了使用寿命。但这种纯铜导电颚板与破碎机颚板形状、结构和性能要求都不同，对于破碎机颚板的铸造没有启发作用。激光恪覆法制造颚板(201310325530.9)可以在颚板本体的表面形成一层0.6?1.8mm厚的抗磨层，无法形成大厚度的抗磨层，且制备效率较低，应用受到限制。
[0007]为了解决现有技术中重力铸造单材质颚板内部组织粗大、使用寿命较短、容易出现折断的问题，以及双金属复合颚板制备效率低、镶铸块与基体结合不牢固的问题，提出本发明。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种破碎机颚板的液态模锻模具和方法，来提高颚板内部致密度，细化显微组织，提高抗磨能力、使用寿命和制造效率。
[0009]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:
[0010]—种破碎机颚板的液态模锻模具，包括上压头1、下模2、下压头4、上顶杆8和下顶杆7;
[0011]所述下模2内部为下模腔。
[0012]在上述方案的基础上，所述上压头I的上端安装在加压设备上，上压头I的下端面形状及尺寸与颚板工作面形状及尺寸相适应，可以伸入下模腔内做上下运动，提供向下的压力，用来形成颚板的工作面，颚板工作面上形成与上压头I的下端面相匹配的抗磨齿。
[0013]在上述方案的基础上，所述上压头I的两端侧壁与下模腔内两端侧壁之间单侧运动间隙为0.1?0.25mm。
[0014]在上述方案的基础上，所述上压头I采用热作模具钢制成，在上压头I的下端面齿谷的纵向两侧开有排气道9，排气道9的宽度与抗磨齿顶宽相同，深0.06?0.1mm，排气道9的数量是颚板抗磨齿数量的两倍。
[0015]在上述方案的基础上，所述下模2采用热作模具钢制成，下模腔底面形状与颚板的安装面形状相适应，用来形成颚板的安装面。
[0016]在上述方案的基础上，在下模腔底面中央留有直径100?300mm的圆形通孔，圆形通孔内装有下压头4，下压头4可以在圆形通孔内自如地做升降运动。
[0017]在上述方案的基础上，浇注时，下压头4的上端面比下模腔底面低20?150mm，形成一个圆柱形空腔，作为浇注颚板金属液6的缓冲坑3，防止浇注时金属液喷溅形成表面缺陷。
[0018]在上述方案的基础上，所述下压头4的上端面设有垫板5，垫板5用0.5?2mm厚的钢制成。
[0019]在上述方案的基础上，所述下压头4为圆柱形，采用热作模具钢制成，下压头4的下端安装在加压设备上，提供向上的压力，对颚板进行二次加压补缩。
[0020]在上述方案的基础上，所述上顶杆8的上端与上顶件机构连接，并均匀分布;上顶杆8在上顶件机构推动下，做垂直向下运动，将颚板与上压头I分离。
[0021 ] 在上述方案的基础上，相邻的上顶杆8间距为100?300mm，顶出行程为20?100mm。
[0022]在上述方案的基础上，所述上顶杆8的下端为圆柱体，用热作模具钢制成，直径8?30mm ο
[0023]在上述方案的基础上，所述下顶杆7与下顶件机构连接，并均匀分布;下顶杆7在下顶件机构推动下，做垂直运动将颚板顶出下模2。
[0024]在上述方案的基础上，相邻的下顶杆7间距为100?300mm，顶出行程为100?300mmο
[0025]在上述方案的基础上，所述下顶杆7上端为圆柱体，用热作模具钢制成，直径8?30mm ο
[0026]—种破碎机颚板的液态模锻方法，包括如下步骤:
[0027]1、模具准备:在下压头4的上端面放置垫板5，其直径与缓冲坑3直径一致；
[0028]2、浇注金属液:将熔炼后的颚板金属液6在I?5s时间内快速浇入缓冲坑3及下模腔内，浇注量为颚板重量的102%?110% ;
[0029]3、静置:浇注结束后，让颚板金属液6在下模腔内静置5?60s，排除其中的气体和杂质；
[0030]4、液锻成型:静置结束后，采用三步加压液锻成型:第一步，利用上压头I直接对颚板金属液6施加50?10MPa的压力，使颚板金属液6在高压作用下充满上压头I的抗磨齿腔，形成抗磨齿;第二步，下压头4对颚板金属液6自下而上施加100?150MPa的压力，完成凝固、补充收缩，形成完整的颚板和致密的抗磨齿;第三步，上压头I对抗磨齿增加压力至150?300MPa，使颚板沿厚度方向发生塑性变形，进一步细化组织；
[0031]5、开模取件:上压头I上升10?50mm时，上顶杆8将颚板与上压头I分离后，随着上压头I继续上升，下顶杆7和下压头4同时以与上压头I上升相同的速度开始上顶，将颚板顶出下模腔，得到破碎机颚板，这样可以防止颚板抱在上压头I上，也能防止开裂和变