[发明专利]一种破碎机复合材料锤头及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种破碎机复合材料锤头的制造方法，特别涉及一种具有双阴影抗磨效应的破碎机复合材料锤头及其铸造方法。

背景技术

破碎机(锤式破碎机，立轴式破碎机等)是矿山、冶金、建材、水泥、交通等行业对矿物和建筑材料进行物料破碎必不可少的设备，而锤头是破碎机中的重要工作部件和易损件，其工作原理是依靠高速旋转的锤头撞击进入破碎仓中的物料而达到粉碎物料的目的，锤头的主要失效形式是磨损和断裂。长期以来，破碎机锤头的抗磨性差，使用寿命短，更换频繁，是制约物料粉碎效率的关键因素。据不完全统计全国每年仅锤式破碎机的锤头消耗量就高达50万吨以上，并且呈现逐年上升的趋势。因此开发新型锤头材料及其加工成形技术，提高锤头的使用寿命成为亟待解决的问题。

目前国内采用的破碎机锤头主要有整体铸造锤头：所涉及的材料有高锰钢(Mn13)、中碳合金钢(中国发明专利CN1050566A)、锰钨钛耐磨铸钢(中国发明专利CN1068637C)、低合金钢(40CrMnSiMoRe)、高碳铬镍钼合金钢和高铬铸铁等；复合锤头：包括双液双金属复合铸造锤头、镶铸或镶嵌或焊接组合式锤头(中国实用新型专利CN2257218Y、CN2564248Y)；表面堆焊或整体堆焊锤头(中国发明专利CN1419990A、CN1517173A)。对于整体铸造合金钢锤头，尽管其具有高的强韧性、在运行过程中不易发生断裂，但由于锤头的整体硬度较低，且组织中的M₃C等碳化物的硬度不足以抵抗物料的强冲击磨损作用，所以耐磨性差，使用寿命短。尽管人们通过调整合金成分和改进热处理工艺等措施试图提高锤头的抗磨性，其结果往往是制造成本显著增加，而抗磨性提高甚微；对于整体铸造高铬铸铁锤头，运行过程中易断裂则是其过早失效的主要原因；所谓复合锤头，是指将一种高硬度的材料如高铬铸铁或硬质合金与一种具有强韧性的合金钢或碳钢通过复合铸造、焊接或镶嵌等方法组合在一起制作成锤头，其中高硬度材料作为锤头的打击面以提高锤头的抗磨性，而强韧性材料作为锤头的锤柄防止锤头的断裂。这类锤头制造工艺复杂、成本高(对于硬质合金更是如此)，且工艺稳定性差，在结合部位易产生裂纹、应力集中等缺陷，因此在实际运行中往往会发生两种材料从结合处分离，造成锤头的过早失效；堆焊锤头是采用专用抗磨焊条在合金钢或碳钢锤头的端部(打击面或工作面)堆焊一层具有高硬度的抗磨层，其缺点是需要专用焊机，堆焊工艺复杂，工艺控制难度大，堆焊层中存在大量微裂纹、夹杂、气孔等缺陷，因此运行中堆焊层的剥落和掉块是其主要失效形式。

国际上有德国伯力鸠斯公司的合金钢锤头和日本川岛公司的高铬铸铁-低碳合金钢复合铸造锤头，前者耐磨性较差，后者由于复合铸造易出现钢铁脱离现象；此外，日本极东开发工业株式会社开发的一种组合式锤头(JP2006326399)，能较充分发挥锤头材料的抗磨性，但需要极强的连接固定技术使结合面成为其薄弱环节。

因此，本研究所近年来致力于开发铸渗法制备铁基复合材料的多项技术。包括有：铁基复合材料锤头及其铸造方法(中国发明专利CN200510096149.5)；WCp增强铁基表层复合材料用复合剂技术(中国发明专利CN200510043187.4)；局部复合材料及其制造方法(中国发明专利CN95113785.9)等等。这些发明专利克服了前述技术的缺点提供了一种成型方法简单，复合材料层与金属母体呈冶金结合的破碎机复合材料锤头。这种锤头在服役过程中，由于复合材料层中陶瓷颗粒的高硬度与高耐磨性，将逐渐突出于复合材料层表面而对周围基体金属产生一种微观的阴影效应，保护了基体免于进一步磨损，这一微观阴影效应已在磨损试验中得到证实，如附图4所示。

然而，针对某些大型粉碎设备锤头而言，其不仅要抵抗物料(如矿石)的严重磨损作用、同时还需承受物料的强烈冲击作用(锤头转速高达420转/分，矿石有时重达数吨)，因而使得锤头在实际运行过程中往往会发生复合材料层与金属母体发生分离，造成锤头的过早失效，从而使复合材料层中增强颗粒的微观阴影效应得不到充分发挥。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种由母体金属与均匀分布的柱状增强体构成，具有双阴影抗磨效应的破碎机复合材料锤头及其铸造方法。

为达到上述目的，本发采用的技术方案是：

1)首先利用锤头模具造型，然后将粒度为300～750μm的WC颗粒填充于若干个相同的柱状金属网中，密封后形成若干个预制体(2)并置于铸型型腔(1)的端面侧；