锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具及生产工艺

164 编辑：中冶有色技术网来源：山东蓬莱电力设备制造有限公司

2025-01-13 15:30:27

权利要求

1.一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具，其特征在于：包括上模机构、模套(4)和下模机构，上模机构包括上模板(1)和冲头(3)，冲头(3)通过螺栓固定在上模板(1)上，下模机构包括下模板(8)和顶出杆(7)，顶出杆(7)可滑动的配装在下模板(8)上，模套(4)底部通过螺栓固定在下模板(8)上，上模板(1)通过导向件(2)滑动装配在模套(4)上，模套(4)内部安装有可替换式模芯(5)，模芯(5)内部安装有型芯(6)，型芯(6)和模芯(5)组合形成浇筑模腔，模芯(5)的一侧上口处开设有溢流槽。

2.根据权利要求1所述的一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具，其特征在于：模芯(5)采用垂直面分模的方式，模芯(5)分为左右两部分，其分模面贯穿整个模腔。

3.一种锤式破碎机用双金属复合锤头的生产工艺，使用权利要求1所述的一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具，其特征在于：包括以下步骤：

S1：模芯(5)表面喷涂脱模剂并预热，预热温度200-300℃，将预热膨胀后的模芯(5)装入模套(4)中，使得模芯(5)和模套(4)间隙满足排气要求;

S2：向模腔中浇入35#钢融液，浇铸温度1520-1550℃，待35#钢融液完全将型芯(6)完全覆盖后停止浇筑，等待冷却降温至1000-1100℃;

S3：向模腔中继续浇铸高铬铸铁融液，浇铸温度1420-1450℃，控制充型速度300-400mm/s，直至多余的高铬铸铁融液从溢流槽中流出，停止浇铸;

S4：停止浇铸后迅速操作液压机控制上模机构下压，下压速度保持10-15mm/s，压直最低点时持续保压一段时间，保压压力为80-120MPa;

S5:操作液压机抬起上模机构，顶出杆(7)将模芯(5)顶出，取出液锻作业完成后的锤头，锤头放入电阻炉中进行热处理。

4.根据权利要求3所述的一种锤式破碎机用双金属复合锤头的生产工艺，其特征在于：S5中的热处理具体包括以下步骤：待锤头放置到电阻炉中后，2小时内随炉升温至700℃，保温1小时，随后2小时内继续升温至960℃，保温4小时后，快速出炉冷却。

5.根据权利要求4所述的一种锤式破碎机用双金属复合锤头的生产工艺，其特征在于：热处理淬火完成后，为消除锤头残余应力，对其进行回火操作，冷料装炉，2小时内随炉升温至350℃，保温4小时，随后出炉空冷。

6.根据权利要求3所述的一种锤式破碎机用双金属复合锤头的生产工艺，其特征在于：步骤S4中的保压时间为t，保压时间t根据公式σK，其中σ为铸件等效凝固厚度，取6-8cm;K为凝固常数，取20-30。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及金属压铸技术领域，尤其是涉及一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具及生产工艺。

背景技术

[0002]锤式破碎机是建材、冶金、化肥等工业部门广泛使用的生产设备，由于被破碎物料一般是岩石、金属矿石等坚硬物体，锤头的工作表面与物料接触，产生高应力磨损，导致锤头成为了消耗量很大的易磨损件。

[0003]在火力发电系统中，污染排放量低的环流化床锅炉被大规模使用，为降低经济成本，多采用低热值劣质煤作为燃料，大块的劣质煤在使用前都会通过锤式破碎机破碎成小块，增强燃烧性能，使其燃烧的更加充分。

[0004]图1为双金属复合锤头的压铸模具的结构示意图，锤头头部作为主要受力部位，破碎过程中需要不断地敲击、碾压煤块，因此该部分需要具有高硬度和高耐磨性，而锤头尾部部分设有吊耳，用于与锤柄相连，因此这一部分需要具有好的冲击韧性，若采用高硬度的材料，则极容易出现吊耳破裂，锤头掉落到破碎腔体造成破坏的情况。传统的双金属复合锤头采用砂型铸造的生产工艺，锤头头部和锤头尾部分别采用两种金属溶液浇筑，自然冷却后形成毛坯件，由于两种金属的浇筑温度不同，凝固区间不同，不可避免的会出现缩松、夹渣、气孔等缺陷，这大大影响了双金属复合锤头的寿命。

[0005]传统的砂型铸造双金属锤头寿命在破碎优质煤的情况下可达9-12个月，但在破碎劣质煤时寿命却不足3个月。故本申请提出采用液态模锻工艺生产双金属复合锤头，旨在提高锤头硬度，大幅度提高其在破碎劣质煤时的使用寿命。

发明内容

[0006]针对现有技术中的不足，本发明提供了一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具及生产工艺，制得的双金属复合锤头的内部晶粒组织更加的细化，碳化物分布更加均匀，双金属界面结合强度更高，使用寿命大大增加，同时采用液压模锻的生产工艺，金属液利用率高，同时省去了冒口的重熔，效率高耗能低，相对砂芯浇筑，固废排放显著减少，实现绿色制造。

[0007]本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具，包括上模机构、模套和下模机构，上模机构包括上模板和冲头，冲头通过螺栓固定在上模板上，下模机构包括下模板和顶出杆，顶出杆可滑动的配装在下模板上，模套底部通过螺栓固定在下模板上，上模板通过导向件滑动装配在模套上，模套内部安装有可替换式模芯，模芯内部安装有型芯，型芯和模芯组合形成浇筑模腔，模芯的一侧上口处开设有溢流槽。

[0008]优选地，模芯采用垂直面分模的方式，模芯分为左右两部分，其分模面贯穿整个模腔。

[0009]本发明还涉及一种双金属复合锤头的生产工艺，包括以下步骤：

S1：模芯表面喷涂脱模剂并预热，预热温度200-300℃，将预热膨胀后的模芯装入模套中，使得模芯和模套间隙满足排气要求;

S2：向模腔中浇入35#钢融液，浇铸温度1520-1550℃，待35#钢融液完全将型芯完全覆盖后停止浇筑，等待冷却降温至1000-1100℃;

S3：向模腔中继续浇铸高铬铸铁融液，浇铸温度1420-1450℃，控制充型速度300-400mm/s，直至多余的高铬铸铁融液从溢流槽中流出，停止浇铸;

S4：停止浇铸后迅速操作液压机控制上模机构下压，下压速度保持10-15mm/s，压直最低点时持续保压一段时间，保压压力为80-120MPa;

S5:操作液压机抬起上模机构，顶出杆将模芯顶出，取出液锻作业完成后的锤头，锤头

放入电阻炉中进行热处理。

[0010]优选地，S5中的热处理具体包括以下步骤：待锤头放置到电阻炉中后，2小时内随炉升温至700℃，保温1小时，随后2小时内继续升温至960℃，保温4小时后，快速出炉冷却。

[0011]优选地，热处理淬火完成后，为消除锤头残余应力，对其进行回火操作，冷料装炉，2小时内随炉升温至350℃，保温4小时，随后出炉空冷。

[0012]优选地，步骤S4中的保压时间为t，保压时间t根据公式σK，其中σ为铸件等效凝固厚度，取6-8cm;K为凝固常数，取20-30。

[0013]综上，本发明的有益技术效果：采用液态模锻工艺制备的双金属复合锤头因为压力可使铸件与模具之间充分接触，增大散热面积，大幅度加快金属液的冷却速度，缩短了凝固时间，从而使得金属液中的C、Cr、Mn等原子来不及扩散转移，使金相组织晶粒更加细化，碳化物分布更加均匀，有助于两种金属液接触界面之间的相互渗透，界面结合强度更高，锤头的硬度和耐磨性都显著提升，同时金属液利用率高，同时省去了冒口的重熔，效率高耗能低，相对砂芯浇筑，固废排放显著减少，实现绿色制造。

附图说明

[0014]图1是压铸模具的结构示意图;

图2是传统砂芯浇铸的双金属复合锤头的金相图;

图3是本发明液压模锻的双金属复合锤头的金相图。

[0015]图中，1、上模板;2、导向件;3、冲头;4、模套;5、模芯;6、型芯;7、顶出杆;8、下模板。

具体实施方式

[0016]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0017]参照图1，一种锤式破碎机用双金属复合锤头的压铸模具，包括上模机构、模套4和下模机构，上模机构包括上模板1和冲头3，冲头3通过螺栓固定在上模板1上，下模机构包括下模板8和顶出杆7，顶出杆7可滑动的配装在下模板8上，模套4底部通过螺栓固定在下模板8上，上模板1通过导向件2滑动装配在模套4上，模套4内部安装有可替换式模芯5，模芯5内部安装有型芯6，型芯6和模芯5组合形成浇筑模腔，模芯5的一侧上口处开设有溢流槽，模芯5采用垂直面分模的方式，模芯5分为左右两部分，其分模面贯穿整个模腔。

[0018]通过垂直分模的方式可使分模面贯穿整个模腔，利于压铸时模腔内气体的排出，避免工件出现气孔、缩松的缺陷，提高成品质量，通过设置溢流槽，可以有效地控制模腔内金属液的高度，以保证高度方向上的尺寸准确性，同时浇注时浮在金属液顶层的氧化物、涂料熔渣等杂质能够一同排出模腔，保证工件成分的稳定性。

[0019]本发明还涉及一种双金属复合锤头的生产工艺，包括以下步骤：

S1：模芯5表面喷涂脱模剂并预热，预热温度200-300℃，将预热膨胀后的模芯5装入模套4中，使得模芯5和模套4间隙满足排气要求;

S2：向模腔中浇入35#钢融液，浇铸温度1520-1550℃，待35#钢融液完全将型芯6完全覆盖后停止浇筑，等待冷却降温至1000-1100℃;

S3：向模腔中继续浇铸高铬铸铁融液，浇铸温度1420-1450℃，控制充型速度300-400mm/s，直至多余的高铬铸铁融液从溢流槽中流出，停止浇铸;

S4：停止浇铸后迅速操作液压机控制上模机构下压，下压速度保持10-15mm/s，压直最低点时持续保压一段时间，保压压力为80-120MPa;

S5:操作液压机抬起上模机构，顶出杆7将模芯5顶出，取出液锻作业完成后的锤头，锤头放入电阻炉中进行热处理。

[0020]具体地，S5中的热处理具体包括以下步骤：待锤头放置到电阻炉中后，2小时内随炉升温至700℃，保温1小时，随后2小时内继续升温至960℃，保温4小时后，快速出炉冷却。热处理淬火完成后，为消除锤头残余应力，对其进行回火操作，冷料装炉，2小时内随炉升温至350℃，保温4小时，随后出炉空冷。

[0021]具体地，步骤S4中的保压时间为t，保压时间t根据公式σK，其中σ为铸件等效凝固厚度，取6-8cm;K为凝固常数，取20-30。

[0022]本实施例中，S2中35#钢融液的浇铸温度为1520℃，冷却降温至1300℃;S3中高铬铸铁融液的浇铸温度为1420℃，充型速度为300mm/s;S4中下压速度为10mm/s，保压时间t根据公式σK确定，本实施例中，σ取8cm，K取25，代入公式中可得t=10min，保压压力为80MPa。

[0023]参照图2和图3，图2是传统砂芯浇铸的双金属复合锤头的金相图，图3是本发明液压模锻的双金属复合锤头的金相图，本发明在对金属液凝固过程进行加压，能够提高过冷度，使奥氏体来不及长大，就被共晶组织限制了生长，奥氏晶体不断被细化，对比图2和图3可知，液态模锻工艺的双金属复合锤头中的马氏体组织更小，在保持基本形态的同时能够与碳化物形成相间分布的趋势，使得同一空间内的奥氏体更多，组织更加均匀，外在表现为锤头的硬度和耐磨度均有明显提高。

[0024]将两种工艺的双金属复合锤头同参数下进行硬度测试，测试结果如下表，

成型工艺砂型铸造液态模锻热处理工艺亚温淬火亚温淬火平均硬度56.559.3

将两种工艺的双金属复合锤头同参数下进行耐磨性对比，测试结果如下表，

成型工艺砂型铸造液态模锻磨前重量/kg10.311.3磨后重量/kg9.510.8磨去重量占比/%7.74.4磨去厚度/mm106

从上面两表可以看出，相对于传统的砂型铸造，液态模锻的双金属复合的锤头的平均硬度和耐磨性明显提高，破碎性能更好，使用寿命更长。

[0025]由于35#铸钢与高铬铸铁材料浇铸温度不同，其收缩率也不同，采用砂型铸造的锤头，在其两种金属结合处极容易出现气孔及片状疤皮，影响成品率;而液压模锻的双金属复合锤头，因其持续加压补缩的特性，大大减少了结合面的缺陷，两种金属的界面结合的更加细腻，相互之间的渗透性更强。

[0026]本实施例的实施原理为：采用液态模锻工艺制备的双金属复合锤头因为压力可使铸件与模具之间充分接触，增大散热面积，大幅度加快金属液的冷却速度，缩短了凝固时间，从而使得金属液中的C、Cr、Mn等原子来不及扩散转移，使金相组织晶粒更加细化，碳化物分布更加均匀，有助于两种金属液接触界面之间的相互渗透，界面结合强度更高，锤头的硬度和耐磨性都显著提升，同时金属液利用率高，同时省去了冒口的重熔，效率高耗能低，相对砂芯浇筑，固废排放显著减少，实现绿色制造。

[0027]本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

说明书附图(3)