專利名稱：雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種消失模鑄造雙液雙金屬破碎機復合錘頭的方法。
背景技術：
消失模鑄造相比于一般砂鑄，如粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂等來說，大大簡化了砂處理系統(tǒng)，型砂可全部重復使用，無需型砂制備工部和廢砂處理工部；不合箱、不取模，大大簡化了造型工藝，消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品；無需砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品；落砂極其容易，大大降低了落砂的工作量和勞動強度。生產效率較高，是一種高效、節(jié)能的鑄造方法。專利文獻CN102189245. A提出一種消失模鑄造高鉻鑄鐵和鑄鋼雙液復合破碎機錘的工藝方法，其特點在于在模樣組成模組中使錘柄朝下，錘頭朝上設置，由模樣組成模 組的連線為一上下連體的直澆道和內澆口。當兩種金屬材質由兩爐同時分別熔煉至各應出爐溫度時，把兩種材質的金屬液先后分別經(jīng)過直澆道進入鑄型，待鑄件凝固冷卻后清割澆冒口，即獲得雙金屬復合錘頭。I)該專利中雖然是采用的消失模鑄造高鉻鑄鐵和鑄鋼復合破碎機錘頭，但是鑄造工藝設計中采用了內澆道，這會增加生產成本；2)該專利中沒有提供兩種金屬液的澆注溫度，實際在制備雙金屬材料中，澆注溫度的高低是形成兩種金屬凝固組織中過渡層或結合層厚度十分重要的環(huán)節(jié)；3)在該專利中提供了高鉻鑄鐵的化學成分(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%。沒有涉及復合錘頭的熱處理工藝，高鉻鑄鐵在使用過程中其硬度值是決定其耐磨性或使用壽命的關鍵因素；4)該專利中涉及澆注錘柄材質鋼水后，隨時用冷鐵球堵塞錘柄材質直澆口上口處，接著再澆注錘頭材質高鉻鑄鐵鐵水至冒口頂部,在直澆道加冷鐵球堵塞處理在生產過程中不利于生產效率的提高。5)該專利中涉及需要對錘柄部分澆注時定量澆注，在實際生產過程中不易控制，且同樣不利于生產效率的提高。王永梅在《金屬鑄鍛焊技術》期刊中發(fā)表的論文“利用消失模鑄造工藝制造雙金屬復合錘頭”涉及到采用高鉻鑄鐵和碳鋼澆注成形的復合錘頭，該文獻中涉及的鑄造工藝是先將清理干凈的鋼板置入泡沫塑料中(將高鉻鑄鐵液與碳鋼分隔開)，先澆注碳鋼液，待凝固后再澆注高鉻鑄鐵液，最后進行正火和回火處理。該文獻中涉及的方法應該歸類似于鑲鑄工藝，并不屬雙液雙金屬鑄造方法。該文獻提及到錘頭采用平澆的工藝完成，并沒有采用立澆的工藝。另外，采用鋼板置入泡沫塑料中，將高鉻鑄鐵液與碳鋼分隔開，這種工藝過程會降低生產效率。郭永亮等在《兵器材料科學與工程》期刊發(fā)表的論文“雙金屬復合錘頭的消失模鑄造工藝”涉及到雙金屬錘頭的鑄造工藝實際上為液-固復合，不屬于雙液復合。兩個文獻中采用的澆道系統(tǒng)均為兩個獨立的澆道系統(tǒng)，即高鉻鑄鐵流經(jīng)的澆道與鋼液流經(jīng)的澆道不在同一處。這對簡化鑄造工藝的制定是不利的，另外也會增加生產成本
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效、且工藝簡單的高鉻鑄鐵和碳鋼雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法。為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的一種雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于步驟一將泡沫塑料制成的破碎機錘頭型體埋入砂箱的干砂中，通過砂箱中的真
空管道，抽真空；步驟二 按以下重量百分比的高鉻鑄鐵化學組成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%,其余為 Fe 制備高鉻鑄鐵鑄液；按以下重量百分比的碳鋼化學組成0. 2-0. 6%C，0. 5-1. 5%Mn，0. 3-1. 5%Si，P< O. 3%、S < O. 3%，其余為Fe制備碳鋼鑄液；步驟三待兩種金屬鑄液熔清脫氧處理后，高鉻鑄鐵鑄液的澆注溫度控制在1300-1400°C ;碳鋼鑄液的澆注溫度控制在1550-1650°C ；步驟四先進行碳鋼澆注，待碳鋼鑄液全部充實錘柄部分并至與錘頭部分交界處，停止碳鋼澆注，接著進行高鉻鑄鐵澆注，待錘頭部分澆注完成后迅速采用保溫劑將高鉻鑄鐵液覆蓋；步驟五待步驟四澆注完成I小時后取出破碎機錘頭鑄件，在900-1000°C進行熱處理并保溫，保溫完成后將鑄件迅速出爐，在空氣中冷卻；以保證得到的微觀組織為馬氏體，宏觀硬度在55-68HRC，另外在該空淬溫度下碳鋼錘柄的微觀組織為珠光體+鐵素體。步驟六將熱處理后的破碎機錘頭鑄件在250-300°C進行回火處理并保溫。該步驟主要目的是為消除鑄造應力。上述方法中，步驟一所述抽真空的真空度< O. 5Mpa。所述砂箱中錘柄部分與錘頭部分交界處設置有溢流觀察孔，可準確判斷碳鋼鑄液的澆注位置。步驟五所述熱處理、步驟六所述回火處理中，升溫速度為50-100°C/小時。步驟五所述熱處理、步驟六所述回火處理中，保溫時間按鑄件最大壁厚每增加25mm，保溫時間延長I小時。本發(fā)明的優(yōu)點是，技術生產工藝簡單，效率較高，制備的雙金屬復合破碎機錘頭為高錳鋼(ZG13Mn)錘頭壽命的3-6倍以上。


圖I為本發(fā)明消失模鑄造雙金屬錘頭示意圖。圖中I、砂箱；2、真空管道；3、干砂；4、錘柄部分；5、錘頭部分；6、澆道；7、澆口 ；8、溢流觀察孔。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例I確定錘頭部分5材質為一種高鉻白口鑄鐵(主要是提高錘頭的耐磨性),其化學成分(重量百分比)為2. 6%C, 15%Cr, O. 5%Mn, O. 5%Si，0. 3%Mo,0. 3%Cu, 0. 06%P, 0. 06%S,其余為Fe。錘柄部分4材質為碳鋼(保證錘柄具有較高的韌性)，其化學成分(重量百分比)為0. 2%C，0. 5%Μη，0· 3%Si,0. 06%P、0. 06%S，其余為 Fe。
如圖I所示，將涂敷有涂料(涂料厚度大約為l_2mm，涂料為桂林5號)的泡沫塑料做成破碎機錘頭型體埋入砂箱I的干砂2中，通過砂箱中的真空管道2抽真空達到真空度
0.06MPa ；分別計算并稱重上述高鉻鑄鐵和碳鋼熔煉用原材料，分別在不同的中頻感應電爐中進行熔化；
待兩種金屬熔清并脫氧處理后，高鉻鑄鐵的澆注溫度控制在1300°C ;碳鋼的澆注溫度控制在1550°C ；先進行澆注碳鋼(錘柄部分4)，待碳鋼注液澆注到一定位置(通過溢流觀察孔8確定)，然后澆注高鉻鑄鐵(錘頭部分5)，澆注完成后迅速采用珍珠鹽將高鉻鑄鐵液覆蓋，保證鐵液盡量的補縮。該步驟中碳鋼的最高液面決定著碳鋼與高鉻鑄鐵結合面的高低，另外，在該步驟中采用錘頭部分5朝上錘柄部分4朝下的澆注。待金屬液澆注完成I小時時取出錘頭，表面清理干凈后放入熱處理爐中，以IOO0C /小時的升溫速度升溫至900°C，根據(jù)錘頭的最大壁厚80_，確定該溫度下保溫時間為3. 5小時，保溫完成后將鑄件迅速出爐，在空氣中以20mm的間距分散放置冷卻。最后，進行回火處理，退火溫度在250°C，升溫速度同樣控制在100°C /小時，保溫時間為3. 5小時。以本實施例消失模鑄造的雙金屬錘頭在破碎鐵礦石時，其平均使用壽命約為高錳鋼錘頭的3. I倍。實施例2本實施例方法步驟與實施例I相同，只是其中一些工藝參數(shù)有區(qū)別高鉻白口鑄鐵化學成分(重量百分比)為4. 0%C, 35%Cr, I. 50%Mn, I. 5%Si, I. 5%Mo,
1.5%Cu，0. 3%P，0. 2%S，其余為Fe。碳鋼的化學成分(重量百分比)為0. 6%C，I. 50%Mn,
I.5%Si,0. 25%P、0. 28%S，其余為 Fe。砂箱中抽真空達到真空度O. 4Mpa。高鉻鑄鐵的澆注溫度控制在1400°C ;碳鋼的澆注溫度控制在1600°C。熱處理工藝中，以50°C /小時的升溫速度進行升溫至1000°C，根據(jù)錘頭的最大壁厚60mm,確定該溫度下保溫時間為2小時?；鼗鹛幚砉に囍校嘶饻囟仍?00°C，升溫速度同樣控制在50°C /小時，保溫時間為3小時。以本實施例消失模鑄造的雙金屬錘頭在破碎鐵礦石時，其平均使用壽命約為高錳鋼錘頭的6. 2倍。實施例3本實施例方法步驟與實施例I相同，只是其中一些工藝參數(shù)有區(qū)別高鉻白口鑄鐵化學成分(重量百分比)為3. 2%C, 25%Cr, O. 8%Mn, O. 7%Si，I. 0%Mo,0. 13%Ρ，0· 13%S，其余為 Fe。碳鋼的化學成分(重量百分比)確定為0. 45%C，O. 8%Mn，O. 6%Si，O. 10%Ρ、0· 07%S,
其余為Fe。砂箱中抽真空達到真空度O. 09Mpa。高鉻鑄鐵的澆注溫度控制在1380°C ;碳鋼的澆注溫度控制在1580°C。
熱處理工藝中，以80°C /小時的升溫速度進行升溫至950°C，根據(jù)錘頭的最大壁厚40mm,確定該溫度下保溫時間為I. 5小時?；鼗鹛幚砉に囍?，退火溫度在300°C，升溫速度同樣控制在80°C /小時，保溫時間為I. 5小時。
以本實施例消失模鑄造的雙金屬的錘頭在破碎鐵礦石時，其平均使用壽命約為高錳鋼錘頭的4. 3倍。
權利要求
1.一種雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于包括下述步驟 步驟一將泡沫塑料制成的破碎機錘頭型體埋入砂箱的干砂中，通過砂箱中的真空管道，抽真空； 步驟二 按以下重量百分比的高鉻鑄鐵化學組成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%，其余為Fe制備高鉻鑄鐵鑄液；按以下重量百分比的碳鋼化學組成0. 2-0. 6%C,0. 5-1. 5%Μη，0· 3-1. 5%Si，P < O. 3%、S < 0. 3%,其余為Fe制備碳鋼鑄液； 步驟三待兩種金屬鑄液熔清脫氧處理后，高鉻鑄鐵鑄液的澆注溫度控制在1300-1400°C ;碳鋼鑄液的澆注溫度控制在1550-1650°C ； 步驟四先進行碳鋼澆注，待碳鋼鑄液全部充實錘柄部分并至與錘頭部分交界處，停止碳鋼澆注，接著進行高鉻鑄鐵澆注，待錘頭部分澆注完成后迅速采用保溫劑將高鉻鑄鐵液覆蓋； 步驟五待步驟四澆注完成I小時后取出破碎機錘頭鑄件，在900-1000°C進行熱處理并保溫，保溫完成后將鑄件迅速出爐，在空氣中冷卻； 步驟六將熱處理后的破碎機錘頭鑄件在250-300°C進行回火處理并保溫。
2.如權利要求I所述的雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于步驟一所述抽真空的真空度< O. 5Mpa。
3.如權利要求I所述的雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于所述砂箱中錘柄部分與錘頭部分交界處設置有溢流觀察孔，可準確判斷碳鋼鑄液的澆注位置。
4.如權利要求I所述的雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于步驟五所述熱處理、步驟六所述回火處理中，升溫速度為50-100°C /小時。
5.如權利要求I所述的雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，其特征在于步驟五所述熱處理、步驟六所述回火處理中，保溫時間按鑄件最大壁厚每增加25mm，保溫時間延長I小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙液雙金屬的消失模鑄造復合破碎機錘頭的方法，首先將泡沫塑料制成的破碎機錘頭型體埋入砂箱的干砂中，抽真空；接著分別制備高鉻鑄鐵鑄液、碳鋼鑄液；待兩種金屬鑄液熔清脫氧處理后，先進行碳鋼澆注(1300-1400℃)，接著進行高鉻鑄鐵澆注(1550-1650℃)，待澆注完成后迅速采用保溫劑將高鉻鑄鐵液覆蓋；成型后破碎機錘頭鑄件，在900-1000℃進行熱處理，然后將鑄件迅速出爐，在空氣中冷卻；最后在250-300℃進行回火處理。
文檔編號C22C37/06GK102873308SQ20121038073
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權日2012年10月9日
發(fā)明者皇志富, 邢建東, 高義民, 馬勝強, 李燁飛 申請人:西安交通大學