双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法

专利名称：双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法
技术领域：
本发明涉及一种消失模铸造双液双金属破碎机复合锤头的方法。
背景技术：
消失模铸造相比于一般砂铸，如粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等来说，大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，无需型砂制备工部和废砂处理工部；不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品；无需砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品；落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度。生产效率较高，是一种高效、节能的铸造方法。专利文献CN102189245. A提出一种消失模铸造高铬铸铁和铸钢双液复合破碎机锤的工艺方法，其特点在于在模样组成模组中使锤柄朝下，锤头朝上设置，由模样组成模 组的连线为一上下连体的直浇道和内浇口。当两种金属材质由两炉同时分别熔炼至各应出炉温度时，把两种材质的金属液先后分别经过直浇道进入铸型，待铸件凝固冷却后清割浇冒口，即获得双金属复合锤头。I)该专利中虽然是采用的消失模铸造高铬铸铁和铸钢复合破碎机锤头，但是铸造工艺设计中采用了内浇道，这会增加生产成本；2)该专利中没有提供两种金属液的浇注温度，实际在制备双金属材料中，浇注温度的高低是形成两种金属凝固组织中过渡层或结合层厚度十分重要的环节；3)在该专利中提供了高铬铸铁的化学成分(重量百分比)C 2. 8-3. 5%, Si 0. 4-1. O % ；Mn :0. 8-3. O % ；Cr :18-25% ；ff :0-2. 5% ；S < 0. 05% ;P < 0. 1%。没有涉及复合锤头的热处理工艺，高铬铸铁在使用过程中其硬度值是决定其耐磨性或使用寿命的关键因素；4)该专利中涉及浇注锤柄材质钢水后，随时用冷铁球堵塞锤柄材质直浇口上口处，接着再浇注锤头材质高铬铸铁铁水至冒口顶部,在直浇道加冷铁球堵塞处理在生产过程中不利于生产效率的提高。5)该专利中涉及需要对锤柄部分浇注时定量浇注，在实际生产过程中不易控制，且同样不利于生产效率的提高。王永梅在《金属铸锻焊技术》期刊中发表的论文“利用消失模铸造工艺制造双金属复合锤头”涉及到采用高铬铸铁和碳钢浇注成形的复合锤头，该文献中涉及的铸造工艺是先将清理干净的钢板置入泡沫塑料中(将高铬铸铁液与碳钢分隔开)，先浇注碳钢液，待凝固后再浇注高铬铸铁液，最后进行正火和回火处理。该文献中涉及的方法应该归类似于镶铸工艺，并不属双液双金属铸造方法。该文献提及到锤头采用平浇的工艺完成，并没有采用立浇的工艺。另外，采用钢板置入泡沫塑料中，将高铬铸铁液与碳钢分隔开，这种工艺过程会降低生产效率。郭永亮等在《兵器材料科学与工程》期刊发表的论文“双金属复合锤头的消失模铸造工艺”涉及到双金属锤头的铸造工艺实际上为液-固复合，不属于双液复合。两个文献中采用的浇道系统均为两个独立的浇道系统，即高铬铸铁流经的浇道与钢液流经的浇道不在同一处。这对简化铸造工艺的制定是不利的，另外也会增加生产成本
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、且工艺简单的高铬铸铁和碳钢双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于步骤一将泡沫塑料制成的破碎机锤头型体埋入砂箱的干砂中，通过砂箱中的真
空管道，抽真空；步骤二 按以下重量百分比的高铬铸铁化学组成2. 6-4. 0%C, 15-35%Cr，
O.5-1. 5%Μη，0· 5-1. 5%Si, Mo ( I. 5%, Cu ( I. 5%, P ≤ 0· 3%, S ≤ O. 3%,其余为 Fe 制备高铬铸铁铸液；按以下重量百分比的碳钢化学组成0. 2-0. 6%C，0. 5-1. 5%Mn，0. 3-1. 5%Si，P< O. 3%、S < O. 3%，其余为Fe制备碳钢铸液；步骤三待两种金属铸液熔清脱氧处理后，高铬铸铁铸液的浇注温度控制在1300-1400°C ;碳钢铸液的浇注温度控制在1550-1650°C ；步骤四先进行碳钢浇注，待碳钢铸液全部充实锤柄部分并至与锤头部分交界处，停止碳钢浇注，接着进行高铬铸铁浇注，待锤头部分浇注完成后迅速采用保温剂将高铬铸铁液覆盖；步骤五待步骤四浇注完成I小时后取出破碎机锤头铸件，在900-1000°C进行热处理并保温，保温完成后将铸件迅速出炉，在空气中冷却；以保证得到的微观组织为马氏体，宏观硬度在55-68HRC，另外在该空淬温度下碳钢锤柄的微观组织为珠光体+铁素体。步骤六将热处理后的破碎机锤头铸件在250-300°C进行回火处理并保温。该步骤主要目的是为消除铸造应力。上述方法中，步骤一所述抽真空的真空度< O. 5Mpa。所述砂箱中锤柄部分与锤头部分交界处设置有溢流观察孔，可准确判断碳钢铸液的浇注位置。步骤五所述热处理、步骤六所述回火处理中，升温速度为50-100°C/小时。步骤五所述热处理、步骤六所述回火处理中，保温时间按铸件最大壁厚每增加25mm，保温时间延长I小时。本发明的优点是，技术生产工艺简单，效率较高，制备的双金属复合破碎机锤头为高锰钢(ZG13Mn)锤头寿命的3-6倍以上。


图I为本发明消失模铸造双金属锤头示意图。图中I、砂箱；2、真空管道；3、干砂；4、锤柄部分；5、锤头部分；6、浇道；7、浇口 ；8、溢流观察孔。
具体实施例方式以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例I确定锤头部分5材质为一种高铬白口铸铁(主要是提高锤头的耐磨性),其化学成分(重量百分比)为2. 6%C, 15%Cr, O. 5%Mn, O. 5%Si，0. 3%Mo,0. 3%Cu, 0. 06%P, 0. 06%S,其余为Fe。锤柄部分4材质为碳钢(保证锤柄具有较高的韧性)，其化学成分(重量百分比)为0. 2%C，0. 5%Μη，0· 3%Si,0. 06%P、0. 06%S，其余为 Fe。
如图I所示，将涂敷有涂料(涂料厚度大约为l_2mm，涂料为桂林5号)的泡沫塑料做成破碎机锤头型体埋入砂箱I的干砂2中，通过砂箱中的真空管道2抽真空达到真空度
0.06MPa ；分别计算并称重上述高铬铸铁和碳钢熔炼用原材料，分别在不同的中频感应电炉中进行熔化；
待两种金属熔清并脱氧处理后，高铬铸铁的浇注温度控制在1300°C ;碳钢的浇注温度控制在1550°C ；先进行浇注碳钢(锤柄部分4)，待碳钢注液浇注到一定位置(通过溢流观察孔8确定)，然后浇注高铬铸铁(锤头部分5)，浇注完成后迅速采用珍珠盐将高铬铸铁液覆盖，保证铁液尽量的补缩。该步骤中碳钢的最高液面决定着碳钢与高铬铸铁结合面的高低，另外，在该步骤中采用锤头部分5朝上锤柄部分4朝下的浇注。待金属液浇注完成I小时时取出锤头，表面清理干净后放入热处理炉中，以IOO0C /小时的升温速度升温至900°C，根据锤头的最大壁厚80_，确定该温度下保温时间为3. 5小时，保温完成后将铸件迅速出炉，在空气中以20mm的间距分散放置冷却。最后，进行回火处理，退火温度在250°C，升温速度同样控制在100°C /小时，保温时间为3. 5小时。以本实施例消失模铸造的双金属锤头在破碎铁矿石时，其平均使用寿命约为高锰钢锤头的3. I倍。实施例2本实施例方法步骤与实施例I相同，只是其中一些工艺参数有区别高铬白口铸铁化学成分(重量百分比)为4. 0%C, 35%Cr, I. 50%Mn, I. 5%Si, I. 5%Mo,
1.5%Cu，0. 3%P，0. 2%S，其余为Fe。碳钢的化学成分(重量百分比)为0. 6%C，I. 50%Mn,
I.5%Si,0. 25%P、0. 28%S，其余为 Fe。砂箱中抽真空达到真空度O. 4Mpa。高铬铸铁的浇注温度控制在1400°C ;碳钢的浇注温度控制在1600°C。热处理工艺中，以50°C /小时的升温速度进行升温至1000°C，根据锤头的最大壁厚60mm,确定该温度下保温时间为2小时。回火处理工艺中，退火温度在300°C，升温速度同样控制在50°C /小时，保温时间为3小时。以本实施例消失模铸造的双金属锤头在破碎铁矿石时，其平均使用寿命约为高锰钢锤头的6. 2倍。实施例3本实施例方法步骤与实施例I相同，只是其中一些工艺参数有区别高铬白口铸铁化学成分(重量百分比)为3. 2%C, 25%Cr, O. 8%Mn, O. 7%Si，I. 0%Mo,0. 13%Ρ，0· 13%S，其余为 Fe。碳钢的化学成分(重量百分比)确定为0. 45%C，O. 8%Mn，O. 6%Si，O. 10%Ρ、0· 07%S,
其余为Fe。砂箱中抽真空达到真空度O. 09Mpa。高铬铸铁的浇注温度控制在1380°C ;碳钢的浇注温度控制在1580°C。
热处理工艺中，以80°C /小时的升温速度进行升温至950°C，根据锤头的最大壁厚40mm,确定该温度下保温时间为I. 5小时。回火处理工艺中，退火温度在300°C，升温速度同样控制在80°C /小时，保温时间为I. 5小时。
以本实施例消失模铸造的双金属的锤头在破碎铁矿石时，其平均使用寿命约为高锰钢锤头的4. 3倍。
权利要求
1.一种双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于包括下述步骤 步骤一将泡沫塑料制成的破碎机锤头型体埋入砂箱的干砂中，通过砂箱中的真空管道，抽真空； 步骤二 按以下重量百分比的高铬铸铁化学组成2. 6-4. 0%C, 15-35%Cr，0. 5-1. 5%Mn，O. 5-1. 5%Si，Mo彡I. 5%, Cu ^ I. 5%，P彡0· 3%，S彡O. 3%，其余为Fe制备高铬铸铁铸液；按以下重量百分比的碳钢化学组成0. 2-0. 6%C,0. 5-1. 5%Μη，0· 3-1. 5%Si，P < O. 3%、S < 0. 3%,其余为Fe制备碳钢铸液； 步骤三待两种金属铸液熔清脱氧处理后，高铬铸铁铸液的浇注温度控制在1300-1400°C ;碳钢铸液的浇注温度控制在1550-1650°C ； 步骤四先进行碳钢浇注，待碳钢铸液全部充实锤柄部分并至与锤头部分交界处，停止碳钢浇注，接着进行高铬铸铁浇注，待锤头部分浇注完成后迅速采用保温剂将高铬铸铁液覆盖； 步骤五待步骤四浇注完成I小时后取出破碎机锤头铸件，在900-1000°C进行热处理并保温，保温完成后将铸件迅速出炉，在空气中冷却； 步骤六将热处理后的破碎机锤头铸件在250-300°C进行回火处理并保温。
2.如权利要求I所述的双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于步骤一所述抽真空的真空度< O. 5Mpa。
3.如权利要求I所述的双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于所述砂箱中锤柄部分与锤头部分交界处设置有溢流观察孔，可准确判断碳钢铸液的浇注位置。
4.如权利要求I所述的双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于步骤五所述热处理、步骤六所述回火处理中，升温速度为50-100°C /小时。
5.如权利要求I所述的双液双金属的消失模铸造复合破碎机锤头的方法，其特征在于步骤五所述热处理、步骤六所述回火处理中，保温时间按铸件最大壁厚每增加25mm，保温时间延长I小时。
全文摘要
本发明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，首先将泡沫塑料制成的破碎机锤头型体埋入砂箱的干砂中，抽真空；接着分别制备高铬铸铁铸液、碳钢铸液；待两种金属铸液熔清脱氧处理后，先进行碳钢浇注(1300-1400℃)，接着进行高铬铸铁浇注(1550-1650℃)，待浇注完成后迅速采用保温剂将高铬铸铁液覆盖；成型后破碎机锤头铸件，在900-1000℃进行热处理，然后将铸件迅速出炉，在空气中冷却；最后在250-300℃进行回火处理。
文档编号C22C37/06GK102873308SQ20121038073
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者皇志富, 邢建东, 高义民, 马胜强, 李烨飞 申请人:西安交通大学