专利名称：梳齿式破碎机锤头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种梳齿式破碎机附件，具体地说是一种堆焊材料加工的梳齿式破碎机锤头。
背景技术：
我国是煤炭生产大国，通过井下或露天开采获得的原煤需经过多道破碎工序才能进入洗选等深加工过程。因此，破碎机锤头的消耗量巨大。国内目前的状况是破碎机及其易损件——锤头，大部分进口英国MMD公司产品，MMD系列锤头的使用寿命一般在2-3个月。迄今为止，国产化进程一直不够理想，国产锤头的使用寿命水平通常只能达到进口产品的1/3 1/2。一方面消耗大量外汇，另一方面，严重制约煤炭企业生产效率的有效发挥。一般地说，破碎机特别是碎煤机锤头的主要失效形式和普通对辊式破碎机相类似，是由高应力挤压式磨损所致。与普通对辊式破碎机不同的是，每一支梳齿在工作状态下都相当于一个独立的悬臂梁，除齿面需要承受较大的压应力和强烈的磨粒磨损之外，齿根还要承受巨大的剪切应力。这就给选材提出了挑战。因此，目前国内、外制造企业在选材方面都排出了耐磨性能高但脆性大的铸造高铬合金，转而选用铸造高锰钢或中碳低合金钢配合合理的热处理工艺实施制造，以期兼顾耐磨损和强韧性能。事实上，这种选材方式和制造方法过多地照顾了强韧性而削弱了耐磨损性能的发挥。因此，目前的情况是包括国外产品在内，就使用寿命而言，仍然不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，组成合理，具有较高的强度和韧性，抗磨损性能突出，使用寿命长的梳齿式破碎机锤头。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种梳齿式破碎机锤头，其特征是 其母体采用铸造合金钢，母体表面整体包覆有堆焊金属，堆焊金属由过渡层和表面耐磨层两部分组合而成，所述过渡层合金材料的组成成分和质量含量为C 0. 1 0. 6%、Cr 10 25%、Mn 5 22%、Ni 0. 5 9. 0%, V 0. 2 1. 2%、Mo 0. 3 1. 5%，余量为 Fe ；所述表面耐磨层合金材料的组成成分和质量含量为C 1. 2 3. 5%、Cr 11 32%、Si 0. 3 1. 5%、Mn 0. 6 3. 2%、Ni 0. 4 6. 0%、V 0. 5 2· 5%、Μο 0. 5 3· 4%、Β 0. 9 3. 8 %、稀土钇 0. 02 0. 12%，余量为Fe。本发明梳齿式破碎机锤头母体的刃口部位设有若干楔形槽，楔形槽中通过堆焊方法覆有由所述的过渡层和表面耐磨层组成的堆焊金属，对刃口部位进行楔形强化，其中过渡层厚度为2-4mm，楔形槽余下空间由表面耐磨层填充，构成外表平整的表面耐磨层。本发明所述过渡层厚度为2-4mm，表面耐磨层厚度为3_8mm。本发明将锤头部件的整体强韧性和耐磨损性能分开考虑，通过堆焊技术制成双金属耐磨部件，对锤头的工作表面进行耐磨损堆焊强化，对照现有技术，本发明从材料微观组织入手，兼顾综合性能考量，整体包覆配合刃口部位楔形强化，耐磨损、强韧性能、抗挤压和抗冲击等综合性能突出，其组成合理，配方简单。堆焊金属由过渡层和表面层两部分组合而成，在保证高抗磨损能力的同时，提高了界面结合力，避免产生脱落现象。使用寿命显著提高。试验数据显示，本发明具有较高的强度和韧性，抗磨损性能突出，使用寿命长，其使用寿命可达到4-6个月，是进口同类产品的2倍以上。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明一种梳齿式破碎机锤头的装配示意图。图2是图1中锤头的A-A向截面示意图。图3是图1中锤头的B-B向截面示意图。图4是本发明另一种梳齿式破碎机锤头的装配示意图。图5是图4中锤头的截面示意图。图中的标号是1.母体，2.堆焊金属，3.楔形槽。
具体实施例方式本发明一种梳齿式破碎机锤头，通过堆焊技术制成双金属耐磨部件。其母体采用铸造合金钢，具体成分含量是c 0. 25 0. 42%、Cr 0. 6 6%、Si 0. 8 1. 8%、Mn 0. 5 2. 8%、Nb 0. 3 1. 2，余量为Fe。取最终热处理硬度HRC28 38。该母体合金一方面自身具有足够的抗磨损能力，另一方面具有较高的强度和韧性，可以抵御因突然加载而造成的冲击力和齿根部位承受的巨大剪切力。本发明母体表面整体包覆有堆焊金属，堆焊金属由过渡层和表面耐磨层两部分组合而成，在保证高抗磨损能力的同时，提高界面结合力，避免产生脱落现象。所述过渡层合金材料的组成成分和质量含量为c 0. 1 0. 6%、Cr 10 25%、Mn 5 22%、Ni 0.5 9.0%， V 0. 2 1. 2%、Mo 0. 3 1. 5%，余量为Fe ；过渡层堆焊金属组织以奥氏体相为主体，焊后空冷硬度HRC22 35。本发明过渡层材料中含有较多的奥氏体化形成元素——Mn和Ni，目的是获得以奥氏体相为主体的组织结构。奥氏体组织一方面冷作硬化指数高，其本身在强冲击或高应力条件下就具有较强的抗磨损能力；另一方面，奥氏体组织结构稳定，在其表面继续施焊耐磨层时组织不易发生转变，可以避免层间组织应力的产生，因此可以牢固地连接母材和耐磨层，保证耐磨层在工作状态下不产生脱落现象。本发明所述表面耐磨层合金材料的组成成分和质量含量为C 1. 2 3. 5%、Cr 11 32%、Si 0. 3 1. 5%、Μη 0. 6 3. 2%、Ni 0. 4 6. 0%、V 0. 5 2· 5%、Μο 0. 5 3. 4%、 B 0. 9 3. 8 %、稀土钇0. 02 0. 12%，余量为Fe。焊后空冷硬度HRC58 64。本发明表面耐磨层中添加的主要合金元素和辅助合金元素在堆焊金属中的作用如下碳在Fe-C-Cr系合金中部分溶解到α -Fe中，在Cr含量达到一定值时将与Cr、Fe等形成碳化物或复合碳化物，是影响碳化物数量和种类和耐磨损性能的主要元素。硼在元素活动周期表中位于碳的前面，合金中的硼可溶入碳化物或置换碳化物中的碳原子形成硼化物或复合金属碳硼化合物相。金属硼化物或复合金属碳硼化合物相的显微硬度高于同类金属碳化物，对目标合金耐磨性的强化作用显著。另外，硼可改变晶界的
4组织状态、强化晶界，改善断裂韧性Kic。硼在合金中的另一重要作用是使铁碳状态图的共晶点左移，在含碳量不足的情况下出现共晶组织，硼与稀土联合作用时，这种倾向更为明显，称其为一种联合孕育作用。铬是主要碳化物形成元素。可能形成的碳化物类型有Cr3C、Cr7C3、Cr23C6、(Fe、Cr) 3C、(Fe、Cr)23C6等。在有硼参与冶金过程时，可能出现硼原子溶入碳化物或置换碳化物中的碳原子形成铬的碳硼化合物，铬的碳硼化合物硬度和稳定性高于铬的碳化物，作为硬质相， 将对合金耐磨性的提高做出积极的贡献。硅通常是铁素体形成元素，但硼的存在可以部分地抑制其铁素体化作用，代之以与硼联合作用使合金产生一定的自熔性。锰和镍是奥氏体形成元素，含量越高堆焊合金中残余奥氏体量越多，对合金的韧性贡献越大。钼在铁碳合金中可溶于渗碳体形成Fe2MoC或Fe4Mo2C,也可直接形成MoC、Mo2C ；在含硼的铁碳合金中可能形成钼的硼化物或钼的碳硼化合物相。钒具有细化晶粒的作用。钒的碳化物、硼化物在金属碳化物、硼化物中硬度最高， 对合金耐磨性能的提高作用较大。稀土在堆焊合金结晶过程起孕育剂作用，可以改善硬质相的结晶和分布状态，从而间接提高堆焊金属的综合性能。本发明梳齿式破碎机锤头母体的刃口部位设有若干楔形槽，楔形槽中通过堆焊方法覆有由所述的过渡层和表面耐磨层组成的堆焊金属，对刃口部位进行楔形强化，其中过渡层厚度为2-4mm，楔形槽余下空间由表面耐磨层填充，构成外表平整的表面耐磨层，表面耐磨层厚度为3-8mm。刃口部位楔形堆焊层能够提高梳齿整体耐磨损能力。首先，楔形物体抗压能力强，不会被强大的工作压力所压溃。其次，楔形堆焊层以其周围母体为依托，母体对堆焊层起夹持和保护作用；而楔形堆焊层的存在相当于在母体表面预先构筑了耐磨损骨架屏障，反过来以宏观阴影效应保护母体不被磨损。本发明所述过渡层厚度为2_4mm，表面耐磨层厚度为3_8mm。下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述。实施例1 一种梳齿式破碎机锤头，通过堆焊技术制成双金属耐磨部件。图1是该梳齿式破碎机锤头的装配示意图。图2是图1中锤头的A-A向截面示意图。图3是图1中锤头的B-B向截面示意图。该梳齿式破碎机锤头母体1采用铸造合金钢，具体成分含量是C 0. 25 0. 42%、 Cr 0. 6 6%、Si 0. 8 1. 8%、Mn 0. 5 2. 8%、Nb 0. 3 1. 2，余量为Fe。取最终热处理硬度HRC28 38。该母体合金可以抵御因突然加载而造成的冲击力和齿根部位承受的巨大剪切力。母体表面整体包覆有堆焊金属2，堆焊金属2由过渡层和表面耐磨层两部分组合而成，所述过渡层合金材料的组成成分和质量含量为C 0. 2 0. 5%、Cr 10 15%、Mn 10 22%、Ni 0.5 5.0%，V 0.2 1.0%、Mo 0. 3 1. 2%，余量为Fe ；过渡层堆焊金属组织以奥氏体相为主体，焊后空冷硬度HRC22 35。所述表面耐磨层合金材料的组成成分和质量含量为=C 1. 8 3. 0%、Cr 15 22%、Si 0. 3 1. 0%、Mn 1. 0 2. 2%、Ni 1. 5 3. 0%、V 0. 5 2. 0%、Mo 0. 5 2. 4%、B 1. 9 3. 8 %、稀土钇 0. 02 0. 10%,余量为 Fe。焊后空冷硬度HRC58 64。
本发明所述过渡层厚度为2_4mm，表面耐磨层厚度为3_8mm。从图2、图3中可以看出，本发明梳齿式破碎机锤头母体1的刃口部位设有若干楔形槽3，根据齿冠形状设计铸造母体并在刃口部位预留楔形槽3。所述的刃口部位为齿冠迎料面和齿冠顶端。楔形槽3中通过堆焊方法覆有由所述的过渡层和表面耐磨层组成的堆焊金属2，对刃口部位进行楔形强化，其中过渡层厚度为2-4mm，楔形槽3余下空间由表面耐磨层填充，构成外表平整的表面耐磨层，表面耐磨层厚度为3-8mm。本梳齿式破碎机锤头锤头的使用寿命可达到到4-6个月。实施例2 —种梳齿式破碎机锤头，通过堆焊技术制成双金属耐磨部件。图4是该梳齿式破碎机锤头的装配示意图。图5是图4中锤头的截面示意图。该梳齿式破碎机锤头母体1采用铸造合金钢，具体成分含量是C 0. 25 0. 42%、 Cr 0. 6 6%、Si 0. 8 1. 8%、Mn 0. 5 2. 8%、Nb 0. 3 1. 2，余量为Fe。取最终热处理硬度HRC28 38。该母体合金可以抵御因突然加载而造成的冲击力和齿根部位承受的巨大剪切力。母体表面整体包覆有堆焊金属2，堆焊金属2由过渡层和表面耐磨层两部分组合而成，所述过渡层合金材料的组成成分和质量含量为C 0. 1 0. 5%、Cr 14 20%、Mn 12 20%、Ni 2. 5 9. 0%，V 0. 5 1. 2%、Mo 0. 7 1. 5%，余量为Fe ；过渡层堆焊金属组织以奥氏体相为主体，焊后空冷硬度HRC22 35。所述表面耐磨层合金材料的组成成分和质量含量为=C 1. 5 3. 5%、Cr 15 22%、Si 0. 5 1. 5%、Mn 1. 6 3. 2%、Ni 0. 4 2. 0%、V 0. 7 2. 5%、Mo 1. 5 3. 4%、B 0. 9 2. 8 %、稀土钇 0. 05 0. 12%,余量为 Fe。焊后空冷硬度HRC58 64。本发明所述过渡层厚度为2_4mm，表面耐磨层厚度为3_8mm。从图5中可以看出，本发明梳齿式破碎机锤头母体1的刃口部位设有若干楔形槽 3，根据齿冠形状设计铸造母体并在刃口部位预留楔形槽3。所述的刃口部位为齿冠顶。楔形槽3中通过堆焊方法覆有由所述的过渡层和表面耐磨层组成的堆焊金属2，对刃口部位进行楔形强化，其中过渡层厚度为2-4mm，楔形槽3余下空间由表面耐磨层填充，构成外表平整的表面耐磨层，表面耐磨层厚度为3-8mm。该锤头的使用寿命为4_6个月。
权利要求
1.一种梳齿式破碎机锤头，其特征是其母体采用铸造合金钢，母体表面整体包覆有堆焊金属，堆焊金属由过渡层和表面耐磨层两部分组合而成，所述过渡层合金材料的组成成分和质量含量为C 0. 1 0. 6%、Cr 10 25%、Mn 5 22%、Ni 0. 5 9. 0%, V 0. 2 1. 2%、Mo 0. 3 1. 5%，余量为Fe ；所述表面耐磨层合金材料的组成成分和质量含量为C 1. 2 3. 5%,Cr 11 32%、Si 0. 3 1· 5%、Μη 0. 6 3. 2%、Ni 0. 4 6. 0%、V 0. 5 2. 5%、 Mo 0. 5 3. 4%、B 0. 9 3. 8 %、稀土钇 0. 02 0. 12%，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的梳齿式破碎机锤头，其特征是所述母体的刃口部位设有若干楔形槽，楔形槽中通过堆焊方法覆有由所述的过渡层和表面耐磨层组成的堆焊金属，其中过渡层厚度为2-4mm，楔形槽余下空间由表面耐磨层填充，构成外表平整的表面耐磨层。
3.根据权利要求1所述的梳齿式破碎机锤头，其特征是所述过渡层厚度为2-4mm，表面耐磨层厚度为3-8mm。
全文摘要
本发明涉及一种梳齿式破碎机锤头，其母体表面整体包覆有堆焊金属，堆焊金属由过渡层和表面耐磨层组成，所述过渡层合金的组成含量为C0.1～0.6%、Cr10～25%、Mn5～22%、Ni0.5～9.0%，V0.2～1.2%、Mo0.3～1.5%，余量为Fe；所述表面耐磨层合金的组成含量为C1.2～3.5%、Cr11～32%、Si0.3～1.5%、Mn0.6～3.2%、Ni0.4～6.0%、V0.5～2.5%、Mo0.5～3.4%、B0.9～3.8%、稀土钇0.02～0.12%，余量为Fe。本发明结构简单，组成合理，界面结合力强，具有较高的强度和韧性，抗磨损性能突出，使用寿命长。
文档编号B02C13/28GK102489360SQ20111039730
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者于风福 申请人:于风福