專利名稱：一種復(fù)合耐磨錘頭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉碎煤炭、礦石等物料破碎機上的錘頭的制備，特別是一種 復(fù)合耐磨錘頭的制備方法，該方法制備的復(fù)合耐磨錘頭，其中含有柱狀硬質(zhì) 點，實現(xiàn)了耐磨性與強韌性的有機統(tǒng)一，使錘頭的整體機械性能顯著提高。
背景技術(shù)：
錘頭是冶金、建材、化工、煤炭、耐火材料、電力等行業(yè)的物料破碎機 械上的主要磨損件。
目前各行業(yè)所用的錘頭材質(zhì)主要有兩大類 一類是單一材質(zhì)高錳鋼錘 頭；另一類是復(fù)合錘頭。傳統(tǒng)高錳鋼單一材質(zhì)錘頭，耐磨性差，使用壽命短。 而復(fù)合錘頭大體上分為機械組裝、粘接復(fù)合和冶金復(fù)合等幾種。機械組裝錘 頭，錘頭材料為高鉻鑄鐵，錘柄材料為40Cr，用螺栓將錘頭和錘柄固定在 一起。這種機械組裝錘頭初期使用效果較佳，但是用后期，由于錘柄和錘頭 的分離、飛出，經(jīng)常發(fā)生打穿破碎機和損壞其他錘頭的生產(chǎn)事故，從而造成 嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。鑲鑄形式的復(fù)合錘頭，由于耐磨條塊與基體屬非冶金結(jié)合， 使用過程中容易脫落。采用燕尾槽結(jié)構(gòu)在沖擊條件下，燕尾結(jié)構(gòu)破裂造成整 個錘頭高速飛出。而采用合鑄法時，由于燕尾結(jié)構(gòu)的咬合部分常會在鑄造過 程中出現(xiàn)裂紋，裂紋常常導(dǎo)致使用過程中錘頭過早失效。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種能 夠滿足各種磨損、高沖擊等復(fù)雜工況下使用的高性能柱狀硬質(zhì)點復(fù)合耐磨錘 頭的制備方法，該方法制備的復(fù)合耐磨錘頭，其中含有的柱狀硬質(zhì)相在基體 內(nèi)原位生成，并與基體形成冶金結(jié)合，使錘頭既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高沖擊力和強烈磨 損，具有使用壽命長、價格低廉的特點。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種復(fù)合耐磨錘頭的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材 扎制成捆，布置于錘頭鑄型的錘頭頭部型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占錘頭總體
積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬液澆入錘頭的鑄型型腔內(nèi)，在基體金
屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金 元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最 后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌 性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合 錘頭。
采用本發(fā)明的方法制備的復(fù)合耐磨錘頭具有以下優(yōu)點
1、 由于采用合金粉芯棒材，內(nèi)部填充合金粉末，在基體金屬液的高溫 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末燒結(jié)、溶解、擴散，與基體金屬液發(fā)生 冶金化合反應(yīng)，同時由于合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了 結(jié)晶過程，阻礙了合金元素的進(jìn)一步擴散，從而使合金元素在原位富集，晶 粒顯著細(xì)化，析出大量彌散的高硬度的硬質(zhì)化合物，凝固后便形成了鑲嵌在 基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質(zhì)相，并與基體金屬形成良好的冶金過渡結(jié) 合，界面結(jié)合牢固，解決了硬質(zhì)相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性有機統(tǒng) 一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據(jù)工件的使用要求進(jìn)行配比，成分可調(diào)，適應(yīng)性廣。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘結(jié)劑等雜質(zhì)，因此不會產(chǎn)生夾渣氣孔等缺
陷，內(nèi)部組織性能優(yōu)良。
4、 本發(fā)明的復(fù)合成型工藝可控性強、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于
大規(guī)模生產(chǎn)。5、 柱狀硬質(zhì)點為整體原位反應(yīng)生成，避免"鑲鑄復(fù)合"等工藝過程中 的開裂現(xiàn)象和使用過程中的脫落現(xiàn)象。
6、 根據(jù)使用工況，柱狀硬質(zhì)點在基體中的比例可調(diào)，并分布均勻；
7、 根據(jù)錘頭的結(jié)構(gòu)，可對錘頭頭部實現(xiàn)表面復(fù)合、區(qū)域局部復(fù)合或整 體復(fù)合；
8、 根據(jù)破碎介質(zhì)，可調(diào)整柱狀硬質(zhì)點的直徑大小和分布間距，可從毫 米級向微米級調(diào)整，錘頭的整體力學(xué)性能大幅提高；
9、 使用壽命比普通錘頭提高一個數(shù)量級以上。


圖l是柱狀硬質(zhì)點復(fù)合耐磨錘頭制備工藝示意圖； 圖2是柱狀硬質(zhì)點復(fù)合耐磨錘頭結(jié)構(gòu)剖視圖。
下面結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施例方式
參見附圖，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，選用一定直徑和合金粉末配比的 合金粉芯棒材l扎制成捆，布置于錘頭鑄型2的錘頭頭部型腔內(nèi)，合金粉芯棒 材捆占錘頭總體積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬3液澆入錘頭的鑄型 型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材l發(fā)生熔化、溶解，合金粉 芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度 彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相4與基體金屬3冶金過渡結(jié)合 融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的 棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合錘頭。
上述合金粉芯棒材l直徑為①2mm ①10mm，其外皮為低碳鋼管，壁厚 為0.1 lmm，芯部為粒度為50 200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳鉻鐵粉構(gòu)成，根據(jù)需要可添 加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉等合金粉。上述合金粉末也可以由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮 化鈦粉末中的一種或幾種構(gòu)成。
上述基體金屬3是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等公 知的鑄鋼或鑄鐵中的一種。
以下是發(fā)明人給出的實施例，本發(fā)明并不限于以下實施例。 實施例l:制備高絡(luò)合金為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨錘頭
1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為高碳鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與錘頭頭部高度相同 的高度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材捆，按照占錘頭頭部的50%的體積比例，預(yù)置在錘 頭鑄型2的錘頭頭部型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成高 鉻合金為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼為基體金屬3的復(fù)合耐磨錘頭。
當(dāng)然，根據(jù)實際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鴇鐵 粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實施例2:制備碳化鎢為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨錘頭
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度150目，裁剪成與錘頭頭部厚度相同的長 度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占錘頭頭部40%的體積比例，預(yù)置在錘頭 鑄型2的錘頭頭部型腔內(nèi)；4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨錘頭。 實施例3:制備碳化鎢為硬質(zhì)相、高錳鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨錘頭
1、 選用8mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度50 S0目，裁剪成與錘頭頭部厚度相同的 長度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1，按照占錘頭頭部60%的體積比例，預(yù)置在錘頭 鑄型2的錘頭頭部型腔內(nèi)；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到1650 'C出爐，將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、高錳鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨錘頭。
上述實施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化硅、碳 化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球 墨鑄鐵，均能夠制成合格的復(fù)合耐磨錘頭。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合耐磨錘頭的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于錘頭鑄型的錘頭頭部型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占錘頭總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬液澆入錘頭的鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合錘頭。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材為直 徑①2mm ①10mm，壁厚0.1 1.0mm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目 200目的合金粉末。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為高碳鉻 鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高韌性高耐磨復(fù)合錘頭的制備方法，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于錘頭鑄型型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占錘頭總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合錘頭。既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高壓和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉的特點。
文檔編號B02C13/00GK101412093SQ20081023249
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許云華 申請人:西安建筑科技大學(xué)