專利名稱：一種復(fù)合材料錘頭及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種破碎機(jī)錘頭的制造方法，特別涉及一種復(fù)合材料錘頭及其鑄造方法。
背景技術(shù)：
錘式破碎機(jī)是冶金、礦山、建材和電力等行業(yè)常用的破碎設(shè)備，錘頭是其中主要的易磨損件，其工作原理是依靠高速旋轉(zhuǎn)的錘頭撞擊進(jìn)入破碎倉中的物料而達(dá)到粉碎物料的目的，錘頭的主要失效形式是磨損和斷裂。長期以來，破碎機(jī)錘頭的抗磨性差，使用壽命短，更換頻繁，是制約物料粉碎效率的關(guān)鍵因素。因此開發(fā)新型錘頭材料及其加工成形技術(shù)，提高錘頭的使用壽命成為亟待解決的問題。
目前國內(nèi)采用的破碎機(jī)錘頭主要有整體鑄造錘頭所涉及的材料有高錳鋼(Mn13)、中碳合金鋼(中國發(fā)明專利CN1050566A)、錳鎢鈦耐磨鑄鋼(中國發(fā)明專利CN1068637C)、低合金鋼(40CrMnSiMoRe)、高碳鉻鎳鉬合金鋼和高鉻鑄鐵等；復(fù)合錘頭包括雙液雙金屬復(fù)合鑄造錘頭、鑲鑄或鑲嵌或焊接組合式錘頭(中國實(shí)用新型專利CN2257218Y、CN2564248Y)；表面堆焊或整體堆焊錘頭(中國發(fā)明專利CN1419990A、CN1517173A)。對于整體鑄造合金鋼錘頭，盡管其具有高的強(qiáng)韌性、在運(yùn)行過程中不易發(fā)生斷裂，但由于錘頭的整體硬度較低，且組織中無硬質(zhì)相存在，所以耐磨性差，使用壽命短。盡管人們通過調(diào)整合金成分和改進(jìn)熱處理工藝等措施試圖提高錘頭的抗磨性，其結(jié)果是制造成本顯著增加，而抗磨性提高甚微；對于整體鑄造高鉻鑄鐵錘頭，運(yùn)行中易斷裂則是其過早失效的主要原因；所謂復(fù)合錘頭，是指將一種高硬度的材料如高鉻鑄鐵或硬質(zhì)合金與一種具有強(qiáng)韌性的合金鋼或碳鋼通過復(fù)合鑄造、焊接或鑲嵌等方法組合在一起制作成錘頭，其中高硬度材料作為錘頭的打擊面以提高錘頭的抗磨性，而強(qiáng)韌性材料作為錘頭的錘柄防止錘頭的斷裂。這類錘頭制造工藝復(fù)雜、成本高(對于硬質(zhì)合金更是如此)，且工藝穩(wěn)定性差，在結(jié)合部位易產(chǎn)生裂紋、應(yīng)力集中等缺陷，因此在運(yùn)行中往往會發(fā)生兩種材料從結(jié)合處分離，造成錘頭的過早失效；堆焊錘頭是采用專用抗磨焊條在合金鋼或碳鋼錘頭的端部(打擊面或工作面)堆焊一層具有高硬度的抗磨層，其缺點(diǎn)是堆焊工藝復(fù)雜，工藝控制難度大，堆焊層中存在大量微裂紋、夾雜、氣孔等缺陷，因此運(yùn)行中堆焊層的剝落和掉塊是其主要失效形式。
國際上有西德伯力鳩斯公司的合金鋼錘頭和日本川島公司的高鉻鑄鐵—低碳合金鋼復(fù)合鑄造錘頭，前者耐磨性較差，后者由于復(fù)合鑄造易出現(xiàn)鋼鐵脫離現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種抗磨性高，使用中不易斷裂和剝落，復(fù)合層與金屬母體呈冶金結(jié)合的復(fù)合材料錘頭及其鑄造方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先采用電爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1500℃～1680℃，澆注溫度為1380℃～1500℃；將150～800μm的WC(碳化鎢)顆粒與粘結(jié)劑按3～4∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在錘頭模具的型腔的端面?zhèn)?，?50℃～200℃下烘干后形成預(yù)制層，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在50～200轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為5～28kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口進(jìn)入鑄型型腔，直澆口同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；
澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至500～900r/min，轉(zhuǎn)動3～10min，停機(jī)冷卻即可。
本發(fā)明的金屬母體材料為高錳鋼、合金鋼或普通碳鋼；WC顆粒的硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3；粘結(jié)劑含質(zhì)量百分比為10～20％的熱固型水溶性酚醛樹脂、5～10％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水。
按照本發(fā)明的鑄造方法鑄造的復(fù)合材料錘頭，錘頭的錘體為高錳鋼、合金鋼或普通碳鋼，錘頭的錘端即工作面或打擊面為WC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，復(fù)合材料層硬度為HRC55～67，厚度為6-20mm。
采用本發(fā)明的制備方法所獲得的復(fù)合材料錘頭具有優(yōu)異的抗沖擊磨損性能；復(fù)合材料層硬度為HRC55～67，復(fù)合材料層厚度為6-20mm，復(fù)合材料層與金屬母體的界面、以及復(fù)合材料層中WC顆粒與基體的界面呈良好的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，WC顆粒分布均勻，顆粒體積分?jǐn)?shù)可調(diào)范圍為18％～52％；本發(fā)明生產(chǎn)的錘式破碎機(jī)錘頭，其壽命是傳統(tǒng)高錳鋼錘頭的5～10倍；本發(fā)明生產(chǎn)的PLJ式破碎機(jī)噴射口襯板(錘頭的一種形式)，其壽命是Cr20高鉻鑄鐵的3～6倍。


附圖是本發(fā)明錘頭模具圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1參見附圖，首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1500℃，澆注溫度為1380℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為10％的熱固型水溶性酚醛樹脂、10％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具2的型腔4的端面?zhèn)龋?00℃下烘干后形成預(yù)制層1，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在200轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為23kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口3進(jìn)入鑄型型腔，直澆口3同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至900r/min，轉(zhuǎn)動3min，停機(jī)冷卻即可。
實(shí)施例2首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉合金鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1580℃，澆注溫度為1450℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為20％的熱固型水溶性酚醛樹脂、8％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按4∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在水玻璃砂制成的錘頭模具2的型腔4的端面?zhèn)?，?80℃下烘干后形成預(yù)制層1，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在160轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為5kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口3進(jìn)入鑄型型腔，直澆口3同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；
h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至700r/min，轉(zhuǎn)動6min，停機(jī)冷卻即可。
實(shí)施例3首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉普通碳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1620℃，澆注溫度為1470℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為15％的熱固型水溶性酚醛樹脂、5％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.2∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具2的型腔4的端面?zhèn)?，?75℃下烘干后形成預(yù)制層1，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在130轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為17kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口3進(jìn)入鑄型型腔，直澆口3同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至500r/min，轉(zhuǎn)動10min，停機(jī)冷卻即可。
實(shí)施例4首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1680℃，澆注溫度為1500℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為13％的熱固型水溶性酚醛樹脂、7％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.5∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在水玻璃砂制成的錘頭模具2的型腔4的端面?zhèn)?，?60℃下烘干后形成預(yù)制層1，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在50轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為28kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口3進(jìn)入鑄型型腔，直澆口3同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至800r/min，轉(zhuǎn)動4min，停機(jī)冷卻即可。
實(shí)施例5首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉合金鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1520℃，澆注溫度為1410℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為18％的熱固型水溶性酚醛樹脂、9％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.8∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具2的型腔4的端面?zhèn)?，?50℃下烘干后形成預(yù)制層1，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在70轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為20kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口3進(jìn)入鑄型型腔，直澆口3同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；
WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fv·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fv為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至600r/min，轉(zhuǎn)動8min，停機(jī)冷卻即可。
本發(fā)明依靠離心力的作用，使金屬液滲透到預(yù)制層的孔隙中，從而在鑄件的外表面(錘頭端面)形成表面復(fù)合層。粘結(jié)劑的作用之一是起粘結(jié)WC顆粒的作用，使其具有良好的鋪設(shè)性，烘干后又可保證預(yù)制層有足夠的強(qiáng)度；作用之二是促進(jìn)金屬液與WC顆粒的潤濕性，提高金屬液的浸滲能力；作用之三是可有效消除復(fù)合層中的氧化夾雜缺陷，改善復(fù)合層冶金質(zhì)量。其中酚醛樹脂提供必要的粘結(jié)強(qiáng)度，硼砂可部分消除金屬基體與顆粒之間界面上的氧化鐵堆積的缺陷，輔助材料鋁粉、高碳鉻鐵粉和鉬鐵粉可部分消除金屬基體與顆粒之間界面上的氧化鐵堆積的缺陷，同時(shí)可改善復(fù)合材料中的基體材料的組織和性能。
按照本發(fā)明的制備方法所獲得的復(fù)合材料錘頭的錘體為高錳鋼、合金鋼或普通碳鋼，錘頭的錘端即工作面或打擊面為WC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，復(fù)合材料層硬度為HRC55～67，厚度為6-20mm，具有優(yōu)異的抗沖擊磨損性能；復(fù)合材料層與金屬母體的界面、以及復(fù)合材料層中WC顆粒與基體的界面呈良好的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，WC顆粒分布均勻，顆粒體積分?jǐn)?shù)可調(diào)范圍為18％～52％；本發(fā)明生產(chǎn)的錘式破碎機(jī)錘頭，其壽命是傳統(tǒng)高錳鋼錘頭的5～10倍；生產(chǎn)的PLJ式破碎機(jī)噴射口襯板(錘頭的一種形式)，其壽命是Cr20高鉻鑄鐵的3～6倍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于1)首先采用電爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1500℃～1680℃，澆注溫度為1380℃～1500℃；2)將150～800μm的WC顆粒與粘結(jié)劑按3～4∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)龋?50℃～200℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在50～200轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為5～28kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至500～900r/min，轉(zhuǎn)動3～10min，停機(jī)冷卻即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于所說的金屬母體材料為高錳鋼、合金鋼或普通碳鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于所說的WC顆粒的硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于所說的粘結(jié)劑含質(zhì)量百分比為10～20％的熱固型水溶性酚醛樹脂、5～10％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1500℃，澆注溫度為1380℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為10％的熱固型水溶性酚醛樹脂、10％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)?，?00℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在200轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為23kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至900r/min，轉(zhuǎn)動3min，停機(jī)冷卻即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉合金鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1580℃，澆注溫度為1450℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為20％的熱固型水溶性酚醛樹脂、8％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按4∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在水玻璃砂制成的錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)龋?80℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在160轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為5kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至700r/min，轉(zhuǎn)動6min，停機(jī)冷卻即可。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉普通碳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1620℃，澆注溫度為1470℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為15％的熱固型水溶性酚醛樹脂、5％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.2∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)龋?75℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在130轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為17kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至500r/min，轉(zhuǎn)動10min，停機(jī)冷卻即可。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1680℃，澆注溫度為1500℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為13％的熱固型水溶性酚醛樹脂、7％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.5∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在水玻璃砂制成的錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)?，?60℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在50轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為28kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至800r/min，轉(zhuǎn)動4min，停機(jī)冷卻即可。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法，其特征在于首先采用250kg中頻感應(yīng)電爐熔煉合金鋼形成金屬液，金屬液的出爐溫度為1520℃，澆注溫度為1410℃；將硬度為2500～3000Hv，密度為15.8～16.5g/mm3，粒度為150～800μm的WC顆粒與含質(zhì)量百分比為18％的熱固型水溶性酚醛樹脂、9％的硼砂，3％的300目鋁粉、2％的270目高碳鉻鐵粉和2％的270目鉬鐵粉的混合物，余量為水制成的粘接劑按3.8∶1的質(zhì)量比混制成膏狀，造型時(shí)將此膏狀材料鋪設(shè)在樹脂砂制成的錘頭模具(2)的型腔(4)的端面?zhèn)?，?50℃下烘干后形成預(yù)制層(1)，啟動立式離心鑄機(jī)，立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在70轉(zhuǎn)/分鐘，金屬液出爐澆注，澆注速度為20kg/s，澆注時(shí)金屬液由直澆口(3)進(jìn)入鑄型型腔，直澆口(3)同時(shí)也是離心機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸；WC顆粒的加入量根據(jù)下式計(jì)算W＝S·h·fV·ρ式中W為WC顆粒的重量g；S為錘頭端面(工作面或打擊面)的表面積mm2；h為復(fù)合層的厚度6～20mm；fV為復(fù)合層中WC顆粒的體積分?jǐn)?shù)18％～52％；ρ為WC顆粒的密度g/mm3；澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至600r/min，轉(zhuǎn)動8min，停機(jī)冷卻即可。
10.一種按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料錘頭的鑄造方法鑄造的復(fù)合材料錘頭，其特征在于錘頭的錘體為高錳鋼、合金鋼或普通碳鋼，錘頭的錘端即工作面或打擊面為WC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，復(fù)合材料層硬度為HRC55～67，厚度為6-20mm。
全文摘要
一種復(fù)合材料錘頭及其鑄造方法，首先采用電爐熔煉金屬母體材料形成金屬液，將WC顆粒與粘結(jié)劑混制成膏狀并置于錘頭模具的型腔的端面?zhèn)?工作面或打擊面)，烘干后形成預(yù)制層，啟動立式離心鑄機(jī)控制其轉(zhuǎn)速在50～200轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)行金屬液澆注，澆注完畢后將立式離心鑄機(jī)的轉(zhuǎn)速提高至500～900r/min，轉(zhuǎn)動3～10min，停機(jī)冷卻即可。按照本發(fā)明的制備方法所獲得的復(fù)合材料錘頭的錘端即工作面或打擊面為WC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，復(fù)合材料層硬度為HRC55～67，厚度為6－20mm，具有優(yōu)異的抗沖擊磨損性能；復(fù)合材料層與金屬母體的界面、以及復(fù)合材料層中WC顆粒與基體的界面呈良好的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，WC顆粒分布均勻，顆粒體積分?jǐn)?shù)可調(diào)范圍為18％～52％。
文檔編號B22D19/16GK1748911SQ200510096149
公開日2006年3月22日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者高義民, 邢建東, 鮑崇高, 李秀兵 申請人:西安交通大學(xué)