一種打結(jié)器鉗嘴合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金材料制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種打結(jié)器鉗嘴合金材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 打結(jié)器是撿拾壓捆機(jī)用來給草捆結(jié)繩的機(jī)構(gòu)，穿針把捆繩通過割刀的弧形導(dǎo)繩槽 口，緊貼打結(jié)鉗嘴活動卡爪的上面，送到夾繩盤（缺口盤）的一個缺口里，缺口盤在蝸桿機(jī) 構(gòu)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)1/8周。捆繩被帶著向下運(yùn)動，由于壓繩彈簧板（壓繩器）的壓力而被夾住， 打結(jié)鉗嘴旋轉(zhuǎn)3/4周后，其上形成繩圈，卡爪的滾輪正好到達(dá)架體上凸輪軌道的低滑道段， 驅(qū)使活動卡爪張開，準(zhǔn)備抓取雙股捆繩，當(dāng)打結(jié)鉗嘴卡爪咬住捆繩后，穿針回位并把捆繩放 到剛好轉(zhuǎn)到上面的夾繩盤（缺口盤）的缺口內(nèi)，作為一次打結(jié)前繩頭。在打結(jié)鉗嘴咬住捆繩 后，刀架開始運(yùn)動，割刀把兩股捆繩同時割斷。這時刀架還繼續(xù)運(yùn)動，用弧形導(dǎo)繩槽口把打 結(jié)鉗嘴上的繩圈推向尖部而后脫下。最后在后續(xù)壓縮物的推動下，鉗嘴中還咬著的雙股繩 頭也脫出，即打成兩個繩頭一樣長的死繩結(jié)。打結(jié)器在〇. 6~0. 7S內(nèi)，可完成送繩、夾繩、 繞繩、抓繩、割繩、回位、脫扣等動作。每次打捆動作的開始和終止都由機(jī)械自動控制，此機(jī) 構(gòu)高的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性、可靠性，保證了成捆率達(dá)到99%以上。
[0003] 由此可見，在該機(jī)構(gòu)中打結(jié)鉗嘴是一個關(guān)鍵部件。在打繩結(jié)的過程中，鉗嘴前端與 捆繩直接接觸，在突輪盤的作用下旋轉(zhuǎn)并完成繞繩、抓繩、系扣的動作。在此過程中不斷受 到變幅循環(huán)載荷、磨損、摩擦以及沖擊作用，在上鉗嘴的邊緣上和銷結(jié)處的應(yīng)力值嚴(yán)重，逐 漸形成裂紋、疲勞，最后擴(kuò)展直到完全斷裂。所以，打結(jié)鉗嘴是打結(jié)器最容易磨損的部件，鉗 嘴材料的好壞將直接影響打結(jié)器的正常工作。鉗嘴材料強(qiáng)度低、韌性差、不耐磨會導(dǎo)致在生 產(chǎn)過程中頻繁更換受損的零件，停產(chǎn)維護(hù)使生產(chǎn)效率降低、影響整個工期。
[0004] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種打結(jié)器鉗嘴合金材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鉗嘴材 料強(qiáng)度低、韌性差、不耐磨，零件需要經(jīng)常停工更換的缺點(diǎn)。所述的打結(jié)器鉗嘴合金材料具 有高強(qiáng)度、高韌性、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的打結(jié)器鉗嘴合金材料的制備方法，該方法 通過熔煉、保溫、澆注、淬火的操作，獲得該合金材料，具有方便、簡單、易于操作的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種打結(jié)器鉗嘴合金材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，其含有C0. 9-1. 5%， Si<0. 5%,Μη0. 5-0. 9%,P<0. 03%,S0. 02-0. 03%,Cr3-8%,Mo0. 5-2%,ff0. 5-2%,V 1-2%，余量為Fe。
[0009] 該合金材料的化學(xué)組成中，C是碳化物相生成的基礎(chǔ)，在合金材料中的其他碳化物 形成元素結(jié)合，因此，C含量的選擇控制在0. 9~1. 5% ;Si是促進(jìn)石墨化元素，可溶于鐵 素體，提高其抗拉強(qiáng)度和硬度，但含量過高會降低材料的塑性，因此，Si的含量不宜過高，可 選為小于0. 5%;Mn元素可以提高鋼的韌性、強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時提高鋼的淬透性，改 善鋼的熱加工性能，在熔煉中起脫氧劑或合金添加劑的作用，Μη也是良好的脫硫劑，但是， Μη有嚴(yán)重的正偏析傾向，可富集于共晶團(tuán)晶界處形成晶間碳化物，降低材料的韌性，因此， 控制Μη的含量在0. 5~0. 9%;Cr元素在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中是強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)小的 碳化物相在合金基體上均勻分布，可以使分散應(yīng)力集中，且能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐 磨性，但同時降低塑性和韌性，所以控制在3-8%;Mo是一種強(qiáng)淬透性添加劑，能顯著提高 材料的淬透性，這點(diǎn)對于高頻感應(yīng)表面淬火處理十分重要，且Mo在鋼中形成M2C碳化物相， 并能使鋼的晶粒細(xì)化，但其Mo的價格較貴，含量在0. 5-2. 0%范圍內(nèi)即可；V的作用是通過 形成VC化合物影響鋼的組織和性能，主要在奧氏體晶界的鐵索體中沉淀析出，從而起到細(xì) 化鐵索體晶粒、提高鋼的強(qiáng)度和韌性，另外，V增加了鋼的淬透性，在快速冷卻過程中產(chǎn)生馬 氏體組織，同時減少Si和V的含量，使析出的VC的量減小，從而減少斷裂源、提高沖擊韌 性，為防止晶粒粗大，V的含量控制在1-2%之間；W的熔點(diǎn)高、比重大，也容易與碳形成碳 化鎢，提高硬度和耐磨性，在該合金材料加入鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，其含量控制 在0. 5~2% ;P在鑄鋼中有嚴(yán)重的偏析傾向，容易在晶界處形成磷共晶，使材質(zhì)變脆，P的 含量小于〇. 03% ;S可以生成硫化物或硫氧化物，增加夾雜物數(shù)量，因此，S的含量也應(yīng)該在 0. 02-0. 03%之間。
[0010] 本發(fā)明所提供的鉗嘴材料化學(xué)成份的配比更加合理和優(yōu)化，較低的錳含量避免了 錳元素在材料中形成碳化物惡化材料的性能，合理降低的鉻含量，雖然減小了碳化鉻的含 量，但是使形成的M7C3碳化物細(xì)化并均勻的分散在基體中，從而增加了耐磨性，同時材料的 淬透性及淬硬性得以保證。
[0011] 綜上所述，本發(fā)明所提供的打結(jié)器鉗嘴合金材料，其化學(xué)成分中含有較低的碳、 硅、鉻，較高的鉬、釩、鎢。這種成分設(shè)計，降低了正偏析傾向，同時保證了足夠的形成碳化物 的元素含量，避免富集于共晶團(tuán)晶界處晶間碳化物的形成，提高材料的強(qiáng)度和韌性。Cr和C 含量的減小，有助于提高材料的強(qiáng)度、延展性、韌性和耐磨性。較低的Cr和C量，一定程度 上減少了碳化物的形成，使M7C3型碳化物能得到細(xì)化并且均勻分布。增加Mo、V的含量會使 二次硬化的硬度提高。一般，斷裂出現(xiàn)在粗大的M7C3型碳化物的破裂處，本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的對 碳化物的細(xì)化和均勻分散，能夠從微觀結(jié)構(gòu)上抑制碳化物破裂時的應(yīng)力上升和裂紋成長， 從而達(dá)到強(qiáng)韌兼?zhèn)涞男Ч?。因此，使得本發(fā)明提供的合金材料在強(qiáng)度性能上得到保障，并且 保證了材料性能的均勻性。可以作為打結(jié)器鉗嘴材料使用，其綜合性能相比于國內(nèi)常用的 材料，如9SiCr，可以大幅度提高，使打結(jié)器鉗嘴的使用壽命提高50% -100%。
[0012] 優(yōu)選的，所述的打結(jié)器鉗嘴合金材料，以質(zhì)量百分比計，其含有C0.9-1. 2%，Si 0. 30-0. 35%,Μη0. 55-0. 65%,Ρ0. 01-0. 02%,S0. 02%,Cr6. 5-7. 5%,Mo1. 3-1.5%, W1.0-1. 2%，V1.4-1. 5%，余量為Fe。
[0013] P在鑄鋼中有嚴(yán)重的偏析傾向，容易在晶界處形成磷共晶，使材質(zhì)變脆；S可以生 成硫化物或硫氧化物。這兩種元素都會降低合金材料的強(qiáng)度和韌性，因此，必須控制其含量 在極小的范圍內(nèi)。
[0014] -種打結(jié)器鉗嘴合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0015] 按照化學(xué)成份配料后進(jìn)行熔煉、保溫、澆注、淬火，得到打結(jié)器鉗嘴合金材料。
[0016] 熔煉，是將金屬材料及其它輔助材料投入加熱爐溶化并調(diào)質(zhì)，爐料在高溫 (1300-1600K)爐內(nèi)物料發(fā)生一定的物理、化學(xué)變化，產(chǎn)出粗金屬或金屬富集物和爐渣的火 法冶金過程。保溫是為了使熔融態(tài)的金屬均勻化。澆注成型后淬火，鋼的淬火是將鋼加熱 到臨界溫度Ac3(亞共析鋼）或Acl(過共析鋼）以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分 奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體 (或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
[0017] 優(yōu)選的，所述的打結(jié)器鉗嘴合金材料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0018] (1)、按照上述化學(xué)成份配料，并置于中頻感應(yīng)熔煉爐內(nèi)熔煉，待材料全部熔化后 保溫，使合金成分均勾化；
[0019] (2)、對步驟（1)中所獲的熔煉后物料進(jìn)行澆注，得到鑄件，然后對鑄件進(jìn)行表面 高頻感應(yīng)淬火處理，經(jīng)過冷卻后，得到打結(jié)器鉗嘴合金材料。
[0020] 中頻感應(yīng)熔煉爐的加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量是由于工件自身產(chǎn)生，該加熱 方式升溫速度快，氧化極少，加熱效率高，工藝重復(fù)性好，金屬表面只有很輕微脫色，輕微拋 光就可使表面恢復(fù)鏡面光亮，從而有效獲得恒定一致的材料性能，有助于提高材料的強(qiáng)度 和韌性。
[0021 ] 感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)加熱原理，使零件在交變磁場中切割力線，在 表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，又根據(jù)交流電的集膚效應(yīng)，以渦流形式將零件表面快速加熱，而后急冷 的淬火方法。與傳統(tǒng)淬火方法比較，感應(yīng)加熱采用內(nèi)熱源直接加熱，熱損失小，因此加熱速 度快，熱效率高；加熱時間短，零件表面氧化脫碳少，與其他的熱處理相比，零件廢品率根 低；感應(yīng)加熱淬火后零件表面的硬度高，心部保持較好的塑性和韌性，呈現(xiàn)低的缺口敏感 性，故沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和耐磨性等有很大的提高；并且能進(jìn)行選擇性加熱；感應(yīng)加熱表 面淬火的機(jī)械零件脆性小，同時還能提高零件的力學(xué)性能（如屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng) 度），同樣經(jīng)過感應(yīng)加熱表面淬火的鋼制零件的淬火硬度也高于普通加熱爐的淬火硬度。
[0022] 優(yōu)選的，在步驟⑴中，所述熔煉的溫度為1480-1550°C。
[0023] 鐵的熔點(diǎn)為1535°C，因此熔煉溫度的選擇不要過高，浪費(fèi)資源，溫度過低，部分金 屬不能完全熔化，夾雜在合金材料內(nèi)部，降低材料的強(qiáng)度和韌性。
[0024] 優(yōu)選的，在步驟⑴中，所述保溫的時間為0. 1-0. 3小時。
[0025] 保溫0· 1-0. 3小時，使合金成分均勻化。
[0026] 優(yōu)選的，在步驟（2)中，使用感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行所述的表面高頻感應(yīng)淬火處理。
[0027] 感應(yīng)加熱設(shè)備緊湊，占地面積小，使用簡便（即操作方便），生產(chǎn)過程清潔，無高 溫，勞動條件好。感應(yīng)加熱設(shè)備可放置在加工生產(chǎn)線上，通過電氣參數(shù)對過程進(jìn)行精確的工 藝控制。
[0028] 優(yōu)選的，在步驟（2)中，所述的表面高頻感應(yīng)淬火處理的輸出功率為20-25KW。
[0029] 優(yōu)選的，在步驟（2)中，所述的表面高頻感應(yīng)淬火處理的溫度為950-1050°C。
[0030] 對于每一種鋼都有一定的淬火加熱溫度范圍，只有在這個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱淬 火，才能得到滿意的組織和性能。選取的淬火溫度如果低于最佳溫度，相變不完全，其熱態(tài) 組織是奧氏體加鐵素體，或者是奧氏體加珠光體，則淬火后的組織為馬氏體加鐵素體或馬 氏體加珠光體，會出現(xiàn)硬度降低的現(xiàn)象；若淬火加熱溫度過高，熱態(tài)的奧氏體晶粒會長大， 淬火后得到中針或粗針馬氏體，如果是高碳鋼將會有殘余奧氏體出現(xiàn)，而導(dǎo)致表面硬度降 低。
[0031] 優(yōu)選的，在步驟（2)中，所述冷卻的方式為空氣冷卻。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0033] (1)本發(fā)明提供的打結(jié)器鉗嘴合金材料，具有高強(qiáng)度、高韌性、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)韌兼 備，其硬度可以達(dá)到HRC58,抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到1617MPa，沖擊韌性可以達(dá)到26.lj/cm2。
[0034] (2)本發(fā)明的第二目的