本發(fā)明屬于煤礦綜采設(shè)備液壓支架制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種連接頭的制備方法。

背景技術(shù)：

液壓支架是煤礦綜采設(shè)備中的支護(hù)設(shè)備,其作用是支護(hù)和控制頂板,防止其冒落,為工作面設(shè)備和人員提供安全的作業(yè)空間,具有支撐、切頂、推移輸送機(jī)等一系列功能。推移連接頭是液壓支架和刮板輸送機(jī)的連接部件，在工作面推進(jìn)過程中與推桿一同起推溜和拉架的作用，使用條件惡劣，工作時(shí)受力比較復(fù)雜；除受正常的拉、壓、扭彎交變載荷外，還受到較大的沖擊載荷；另外，由于煤礦作業(yè)環(huán)境較差，可能出現(xiàn)諸多不可預(yù)測(cè)因素，如蹩、卡等現(xiàn)象使連接頭的受力狀況更加惡化。其性能的好壞對(duì)工作面的安全和正常推進(jìn)起到了至關(guān)重要的作用。

液壓支架連接頭有單耳和雙耳兩種結(jié)構(gòu)，其中雙耳結(jié)構(gòu)具有更高的強(qiáng)度，為大多數(shù)液壓支架設(shè)備所采用。目前，雙耳結(jié)構(gòu)連接頭主要采用鑄鋼件，具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)；但鑄鋼件在冶煉和結(jié)晶的過程中，存在內(nèi)部組織不均勻性，晶粒粗大，塑性、韌性惡化嚴(yán)重；而且鑄鋼件存在難以完全避免的鑄造缺陷，例如縮松、氣孔、砂眼等，必然導(dǎo)致連接頭強(qiáng)度下降；同時(shí)，由于合金元素添加不合理、熱處理制度不科學(xué)等也導(dǎo)致連接頭材料組織中晶粒粗大等等，這些原因都是導(dǎo)致推拉頭材料強(qiáng)度低、進(jìn)而出現(xiàn)斷裂失效的直接因素。在徐礦集團(tuán)張雙樓煤礦、神華神東集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦、大同煤礦等實(shí)際使用表明，鑄鋼件連接頭斷裂現(xiàn)象比較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，急需采用新的制備方法、新的材料成分設(shè)計(jì)和熱處理工藝來提高液壓支架連接頭的強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種合金、液壓支架連接頭及其制備方法，由本發(fā)明獲得的液壓支架連接頭具有較高的強(qiáng)度和良好的塑韌性，可大大提高液壓支架的使用安全性和使用壽命。

根據(jù)上述發(fā)明目的的一個(gè)方面，本發(fā)明提供的合金采用以下技術(shù)方案：一種合金，以質(zhì)量計(jì)，包括以下組分：0.2～0.5％C、1.5～3.5％Cr、0.5～1.5％Mo、1.0～5.0％Ni、0.5～1.5％V、0.6～1.2％Si、0.6～1.2％Mn、0.1～0.5％Ce，以及86～94％Fe。

根據(jù)本發(fā)明的合金，優(yōu)選地，以質(zhì)量計(jì)，所述合金中S含量<0.05％，P含量<0.05％。

根據(jù)本發(fā)明的合金，優(yōu)選地，以質(zhì)量計(jì)，所述合金由以下組分組成：0.2～0.5％C、1.5～3.5％Cr、0.5～1.5％Mo、1.0～5.0％Ni、0.5～1.5％V、0.6～1.2％Si、0.6～1.2％Mn、0.1～0.5％Ce、<0.05％S、<0.05％P，余量為Fe；其中S、P的含量可為0。

根據(jù)本發(fā)明的合金，優(yōu)選地，以質(zhì)量計(jì)，所述合金包括0.3～0.4％C、2.0～3.0％Cr、0.8～1.2％Mo、2.5～4.0％Ni、0.8～1.2％V、0.8～1.0％Si、0.8～1.0％Mn、0.12～0.2％Ce、<0.03％S、<0.03％P。

根據(jù)上述發(fā)明目的的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的液壓支架連接頭制備方法采用以下技術(shù)方案：

一種液壓支架連接頭的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，利用權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的合金澆注所述液壓支架連接頭，澆注溫度取1560±5℃；

步驟2，將澆注得到的鑄造生坯進(jìn)行清理、打磨后鍛造成型；

步驟3，將所述鍛造成型產(chǎn)品進(jìn)一步加工、熱處理得到液壓支架連接頭，其中，所述熱處理工藝包括淬火處理和回火處理，所述淬火處理的淬火溫度：940～980℃，比如約為950℃、960℃或970攝氏度，保溫時(shí)間：4～6h，比如5h；淬火介質(zhì)：機(jī)械油；所述回火處理的回火溫度：500～550℃，比如約為520℃、530℃或540℃，保溫時(shí)間：4～6h，比如5h，回火介質(zhì)：空氣。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，步驟1為澆注生坯，為本領(lǐng)域所熟知，優(yōu)選地，澆注時(shí)間為10～20s，澆注方式為開放式澆注。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在步驟2中，所述鍛造成型過程包括將打磨后的生坯放入熱處理爐中加熱，加熱溫度為600～800℃,進(jìn)一步優(yōu)選為720～760℃，比如730或750℃左右，保溫1～1.5h；隨后將生坯放入初鍛模具中進(jìn)行初段，鍛壓可以為2～5t，例如3～4t；經(jīng)初鍛后的產(chǎn)品再次加熱，加熱溫度為600～800℃，進(jìn)一步優(yōu)選為740～780℃，比如750℃左右，保溫1～1.5h，然后將連接頭放入終鍛模具中進(jìn)行終鍛成型；

根據(jù)上述發(fā)明目的的又一個(gè)方面，本發(fā)明提供的液壓支架連接頭為一種根據(jù)上述制備方法制備得到的液壓支架連接頭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明對(duì)合金的化學(xué)成分優(yōu)化，其添加多種合金元以強(qiáng)化基體、細(xì)化組織、提高試驗(yàn)材料的強(qiáng)韌性；同時(shí)在制備連接頭時(shí)，先鑄造后鍛造加工，細(xì)化了晶粒，減少了鑄造缺陷，內(nèi)部組織呈纖維狀且纖維狀方向與連接頭受力方向一致，大大提高了連接頭的強(qiáng)度；另外，結(jié)合后續(xù)優(yōu)化的熱處理工藝，與傳統(tǒng)鑄造材料性能相比(通常抗拉強(qiáng)度960MPa左右、沖擊韌性48J/cm^-2左右)，強(qiáng)度和韌性得到了較大提高(抗拉強(qiáng)度1368MPa、沖擊韌性63.8J/cm^-2)，可大大提高液壓支架的使用安全性和使用壽命。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。

以下實(shí)施例/對(duì)比例中，根據(jù)GBT228-2002標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性進(jìn)行表征。

實(shí)施例1

利用合金澆注所述液壓支架連接頭，其中，所述合金的質(zhì)量百分比組成為：0.35％C，2.5％Cr，1.2％Mo，3.5％Ni，1.0％V，0.8％Si，1.0％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.15％Ce，余量為Fe；澆注溫度為1560±5℃；澆注時(shí)間為10～20s，澆注方式為開放式澆注。

將澆注得到的鑄造生坯進(jìn)行清理、打磨后放入熱處理爐中加熱，加熱溫度約為740～760℃，保溫1.5h；隨后把生坯放入初鍛模具中進(jìn)行初段，初鍛后再次放入熱處理爐中加熱，加熱溫度約為760～780℃，保溫1.2h，再將產(chǎn)品放入終鍛模具中進(jìn)行終鍛成型，打磨飛邊，然后機(jī)加工連接頭上的銷控。

將所述鍛造成型產(chǎn)品進(jìn)一步熱處理得到液壓支架連接頭，其中，所述熱處理工藝包括淬火處理和回火處理，所述淬火處理的淬火溫度：950～970℃，保溫時(shí)間：5h，淬火介質(zhì)：機(jī)械油；所述回火處理的回火溫度：520～540℃，保溫時(shí)間：5h，回火介質(zhì)：空氣。

對(duì)上述液壓支架連接頭進(jìn)行測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度為1368MPa，沖擊韌性為63.8J/cm^-2。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述合金的質(zhì)量百分比組成為：0.3％C，3％Cr，1.0％Mo，3.0％Ni，1.2％V，1.0％Si，0.8％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.12％Ce，余量為Fe。

對(duì)上述液壓支架連接頭進(jìn)行測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度為1340MPa，沖擊韌性為62.5J/cm^-2。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述合金的質(zhì)量百分比組成為：0.4％C，2.0％Cr，1.4％Mo，4.0％Ni，0.8％V，0.8％Si，1.0％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.2％Ce，余量為Fe。

對(duì)上述液壓支架連接頭進(jìn)行測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度為1348MPa，沖擊韌性為60.9J/cm^-2。

使用效果：從2013年9月ZY9000/25.5/55型液壓支架雙耳連接頭的試制到2014年12月，已生產(chǎn)連接頭200多件，進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，跟蹤結(jié)果表明本發(fā)明方法制備的連接頭性能可靠，使用效果良好，在綜采工作面推進(jìn)的過程中雙耳連接頭沒有出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，保證了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，連接頭具有較好的推廣使用和發(fā)展前景。

對(duì)比例1

與實(shí)施例1的不同之處在于，不包括初鍛和終鍛過程。

對(duì)上述液壓支架連接頭進(jìn)行測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度為1045MPa，沖擊韌性為43.2J/cm^-2。

對(duì)比例2

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述鍛造成型產(chǎn)品進(jìn)一步熱處理得到液壓支架連接頭，其中，所述熱處理工藝包括淬火處理和回火處理，所述淬火處理的淬火溫度：900～920℃，保溫時(shí)間：4h，淬火介質(zhì)：機(jī)械油；所述回火處理的回火溫度：560～580℃，保溫時(shí)間：5h，回火介質(zhì)：空氣。

對(duì)上述液壓支架連接頭進(jìn)行測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度為986MPa，沖擊韌性為38.8J/cm-2。