高強(qiáng)度采煤機(jī)搖臂的熱處理工藝的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及高強(qiáng)度采煤機(jī)搖臂的熱處理工藝，屬于制造領(lǐng)域中的鑄鋼件熱處理范 疇。
【背景技術(shù)】
[0003] 搖臂殼體是采煤機(jī)的主要零件，其作用是將電機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)齒輪變速箱傳遞到行星 頭上安裝的切割機(jī)頭，從而進(jìn)行切割煤作業(yè)。由于煤煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜煤層中經(jīng)常夾雜著 石頭等硬物，因此搖臂殼體需要承受不定的超負(fù)荷沖擊力、扭曲力、和切變力，而且切割下 來(lái)的煤塊砸在搖臂上也容易造成搖臂的沖擊和磨損，工作環(huán)境十分惡劣，因而對(duì)于采煤機(jī) 的搖臂在強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊功等性能方面有極高的要求。
[0004] 由于搖臂形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，皮厚不均勻，鑄造工藝性差，因而鑄造難度較大，我國(guó)采 煤機(jī)鑄件生產(chǎn)廠家在搖臂的鑄造上一直沿用傳統(tǒng)的工藝，鑄件內(nèi)部質(zhì)量得不到保證，鑄件 材質(zhì)五花八門(mén)，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能以及使用壽命難以滿(mǎn)足實(shí)際的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種高強(qiáng)度采煤機(jī)搖臂的熱處理工藝。本發(fā)明材料經(jīng)熱 處理后，具有優(yōu)越的強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、防沖擊性能，大大地提高了搖臂產(chǎn)品的使用 壽命。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種高強(qiáng)度采煤機(jī)搖臂的熱處理工藝，依次包括以下步驟； a、 首次正火:將采煤機(jī)搖臂先在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至930-970°C，并保溫5-8小時(shí)，空冷至 常溫； b、 二次正火:再在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至910-950°C，并保溫5-8小時(shí)，風(fēng)冷至常溫； c、 淬火:在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至880-920°C，并保溫4-6小時(shí)，再淬火至常溫； d、 回火:在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至580-620°C，并保溫6-12小時(shí)，再淬火至常溫。
[0007] 上述的熱處理工藝中，其熱處理工藝依次包括以下步驟； a、 首次正火:是先在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至940-960°C，并保溫6-7小時(shí)，空冷至常溫； b、 二次正火:再在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至920-940°C，并保溫6-7小時(shí)，風(fēng)冷至常溫； c、 淬火:在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至890-910°C，并保溫4-5小時(shí)，再淬火至常溫； d、 回火:在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至590-610°C，并保溫9-11小時(shí)，再淬火至常溫。
[0008] 前述的熱處理工藝中，其熱處理工藝依次包括以下步驟； a、 首次正火:是先在8小時(shí)內(nèi)加溫至950°C，并保溫7小時(shí)，空冷至常溫； b、 二次正火:再在7小時(shí)內(nèi)加溫至930°C，并保溫6小時(shí)，風(fēng)冷至常溫； c、 淬火:在7小時(shí)內(nèi)加溫至900°C，并保溫4小時(shí)，再淬火至常溫； d、 回火:在8小時(shí)內(nèi)加溫至600°C，并保溫10小時(shí)，再淬火至常溫。
[0009]前述的熱處理工藝中，所述的風(fēng)冷是指在半小時(shí)內(nèi)冷卻至300°C以下，停止吹風(fēng)。 [0010]前述的熱處理工藝中，所述的淬火是將鑄件加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Acl (過(guò)共析鋼）以上溫度，保溫一段時(shí)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。
[0011]前述的熱處理工藝中，所述的采煤機(jī)搖臂按質(zhì)量百分比由以下組分組成：0.2%_0·3%C、0·2%-0·6%Si、0·5%-1·0%Mn、S 0·015%S、S 0·015%P、0·4%-1·3%Cr、0·8%-1·2%Ni、 0 · 2%-0 · 4%Mo、0 · 01%-0 · 03%RE、S0 · 08%V、0 · 01%-0 · 07%A1、0 · 08%-0 · 15%Ti，其余為Fe，合計(jì) 100%〇
[0012] 前述的熱處理工藝中，按質(zhì)量百分比由以下組分組成：〇 . 24%C、0.3%Si、0.6%Mn、 1 · 3%Cr、0 · 8%Ni、0 · 4%M〇、0 · 02%RE、0 · 04%A1、0 ·l%Ti，其余為Fe，合計(jì) 100%。
[0013] 前述的熱處理工藝中，所述的搖臂本體的性能參數(shù)為:抗拉強(qiáng)度2 285Mpa，屈服強(qiáng) 度之495Mpa，延伸率2 14%，斷面收縮率2 30%，沖擊功2 35J。
[0014] 前述的熱處理工藝中，其性能參數(shù)為:抗拉強(qiáng)度2 830Mpa，屈服強(qiáng)度2 650Mpa，延 伸率2 14%，斷面收縮率2 30%，沖擊功2 40J。
[0015] 前述的熱處理工藝中，其性能參數(shù)為:抗拉強(qiáng)度938Mpa，屈服強(qiáng)度838Mpa，延伸率 18%，斷面收縮率51%，沖擊功141J。
[0016]前述的熱處理工藝中，所述的采煤機(jī)搖臂包括搖臂本體，搖臂本體下方設(shè)有電機(jī) 筒，搖臂本體上設(shè)有間隔設(shè)置的軸腔和齒輪腔，搖臂本體的外側(cè)設(shè)有水道，其特征在于，該 工藝采用分型面在搖臂本體上方的立鑄工藝;在所述電機(jī)筒側(cè)邊的二軸位置設(shè)置冒口，鑄 死冒口下方的齒輪腔，再在齒輪腔泥芯中間做出補(bǔ)縮通道，使二軸位置的熱節(jié)能及時(shí)補(bǔ)縮； 待鑄件澆鑄、冷卻后，在該齒輪腔一側(cè)開(kāi)口，從開(kāi)口切割修整齒輪腔，最后采用焊堵工藝進(jìn) 行封口，并將冒口去除即得成品。
[0017]前述的熱處理工藝中，在搖臂本體的三軸位置至六軸位置的中間部位，設(shè)置外冷 鐵，制造末端區(qū)，以形成順序凝固條件。
[0018] 前述的熱處理工藝中，所述的外冷鐵高度為搖臂本體下壁厚的1.5倍以上，敷砂 1 〇mm，間隔30-50mm;且所述的搖臂本體的收縮率長(zhǎng)向取1.7%-2%。
[0019] 前述的熱處理工藝中，在搖臂本體的五軸位置的兩側(cè)增加補(bǔ)貼至下壁，補(bǔ)貼部分 將相應(yīng)位置的水道槽鑄死，使鑄件上、下部分連通，保證鑄件的順序凝固；在后續(xù)加工時(shí)，再 將水道槽加工成型。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對(duì)搖臂新材質(zhì)的熱處理工藝作了進(jìn)一步優(yōu)選，特別是二 次正火的熱處理工藝，改進(jìn)后的熱處理工藝進(jìn)一步地提高了產(chǎn)品性能，大大地提高了產(chǎn)品 的性能和使用壽命，經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)采用新材質(zhì)后本發(fā)明的抗拉強(qiáng)度大于830MPa，屈服強(qiáng)度 大于650MPa，延伸率大于14%，斷面收縮率大于30%，沖擊功大于40J。進(jìn)一步地，申請(qǐng)人還對(duì) 搖臂的材質(zhì)作了改進(jìn)，加入了適當(dāng)?shù)腗N、Cr、Ni、Mo、V、Ti等元素，其中抗拉強(qiáng)度可達(dá)到 938MPa、屈服強(qiáng)度可達(dá)到838MPa、延伸率可達(dá)到14%，斷面收縮率可達(dá)到30%，沖擊功可達(dá)到 141J，而且本發(fā)明還細(xì)化了晶粒，使得晶粒度達(dá)到10級(jí)，在提高強(qiáng)度的同時(shí)，進(jìn)一步地提高 了產(chǎn)品的韌性。
[0021]
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是實(shí)施例5中首次正火的熱處理示意圖； 圖2是實(shí)施例5中二次正火的熱處理示意圖； 圖3是實(shí)施例5中淬火的熱處理示意圖； 圖4是實(shí)施例5中回火的熱處理不意圖； 圖5是實(shí)施例6中首次正火的熱處理示意圖； 圖6是實(shí)施例6中二次正火的熱處理示意圖； 圖7是實(shí)施例6中淬火的熱處理示意圖； 圖8是實(shí)施例6中回火的熱處理示意圖； 圖9是實(shí)施例7的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10是實(shí)施例7的主視圖； 圖11是實(shí)施例7的俯視圖； 圖12是實(shí)施例7的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1: 一種采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝，所述的搖臂本體按質(zhì)量百分比由下表中 的元素成分組成(其余為Fe):
調(diào)質(zhì)后，搖臂的力學(xué)機(jī)械性能如下表所示:
其中： 1、 碳（C):鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量 0.23%超過(guò)時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20% 2、 硅在鋼中的作用： 提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。
[0024]缺點(diǎn):使鋼的焊接性能惡化。
[0025] 3、錳在鋼中的作用 (1)錳提高鋼的淬透性。
[0026] (2)錳對(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用。
[0027] 錳鋼的主要缺點(diǎn)是，①含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象;②錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng) 大的作用，因此錳鋼對(duì)過(guò)熱較敏感，在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒 元素如鉬、釩、鈦等來(lái)克服:⑧當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1%時(shí)，會(huì)使鋼的焊接性能變壞，④錳會(huì) 使鋼的耐銹蝕性能降低。
[0028] 4、鉻在鋼中的作用 (1)鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。
[0029] (2)鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能。
[0030] (3)提高淬透性。
[0031]缺點(diǎn):①鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度②鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。
[0032] 5、鎳在鋼中的作用 (1)可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。
[0033] (2)鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性。
[0034] (3)改善鋼的加工性和可焊性。
[0035] 6、鉬在鋼中的作用 (1) 提高鋼熱強(qiáng)性 (2) 提高鋼的淬透性。
[0036]缺點(diǎn)：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。
[0037] 7、釩在鋼中的作用 (1)熱強(qiáng)性。