專利名稱：：雙液雙金屬復(fù)合鑄造顎板方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙液雙金屬復(fù)合鑄造腭板的方法，特別是用熔融的高鉻鑄鐵和鑄鋼復(fù)合鑄造腭板的方法。腭板是腭式破碎機(jī)上的一個(gè)易磨損零件。(見圖1)。工作時(shí)要求腭板有很好的耐磨性和抗沖擊韌性，滿足安全、可靠的使用要求，又便于和破碎機(jī)上的相關(guān)部件連接。目前腭板大多采用單一的高錳鋼材質(zhì)制造，高錳鋼的加工硬化能力必須在強(qiáng)烈沖擊的工況條件下才能得到充分發(fā)揮，其表面硬度可以從初始的HB180～220增加到HB450～550，但腭式破碎機(jī)上的腭板不具有強(qiáng)烈沖擊的工況條件，因此用單一高錳鋼材質(zhì)制造的腭板其表面硬度提高不多，耐磨性得不到充分發(fā)揮，使用壽命短。以破碎抗壓強(qiáng)度為16533N/cm2的石料為例，用單一高錳鋼材質(zhì)制造的腭板使用3天左右就需要調(diào)頭，使用7天左右就要更換新的腭板。停機(jī)更換腭板的次數(shù)一多，既降低了生產(chǎn)效率，又造成了鋼材的浪費(fèi)，從而增加了生產(chǎn)成本。因此迫切需要一種耐磨性高、抗沖擊韌性好的腭板。已作的研究表明，用單一的金屬材料制造的腭板難以同時(shí)滿足上述要求。國內(nèi)已有關(guān)于雙金屬復(fù)合鑄造耐磨零件工藝的報(bào)導(dǎo)。如“雙金屬復(fù)合材料的研究”(第四屆全國金屬耐磨材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第172～174頁，上海電力學(xué)院、宋琳生);“白口鑄鐵、鑄鋼雙金屬復(fù)合鑄造材料及工藝的研究”(《鑄造》第3～6頁、1988年11月，樸東學(xué)沈陽鑄造研究所;平獻(xiàn)忠山東臨沂特鋼廠);“雙金屬復(fù)合沖擊板的研制”(《鑄造》第15～17頁，1988年第4期，王從余江西省機(jī)械科學(xué)研究所;宋功達(dá)江西省精密鑄造廠)“雙金屬復(fù)合澆注球磨機(jī)襯板工藝方法”(中國專利，申請(qǐng)?zhí)?81047761)。雙金屬復(fù)合鑄件的特點(diǎn)是用高硬度的金屬材質(zhì)作耐磨工作層，用高韌性的金屬材質(zhì)作襯墊層，用鑄造的生產(chǎn)方式將兩種金屬形成牢固的冶金結(jié)合，從而鑄造出耐磨性好，抗沖擊韌性高的雙金屬復(fù)合材料或零件。提高腭板耐磨工作層耐磨性的材質(zhì)因素是選用高硬度的金屬材料;提高腭板抗沖擊韌性的材質(zhì)因素是選用具有高韌性的金屬材料，提高腭板抗沖擊韌性的構(gòu)造因素是襯墊層的厚度要大于耐磨工作層的厚度;提高腭板耐磨性的鑄造方法因素是鑄造過程中兩種金屬不能沖混，沖混會(huì)降低高硬度金屬材料的純度，從而降低耐磨工作層的耐磨性能，耐磨工作層中不夾雜質(zhì)和氣孔可以使耐磨工作層微觀結(jié)構(gòu)致密，鑄造出的腭板齒條宏觀外形應(yīng)規(guī)正;提高腭板抗沖擊韌性的鑄造方法因素是兩種金屬的結(jié)合必須牢固，兩種金屬的結(jié)合面不能產(chǎn)生冷隔分層現(xiàn)象。已知技術(shù)中已明確采用高硬度的高鉻鑄鐵作腭板的耐磨工作層材料，用抗沖擊韌性好的鑄鋼作腭板的襯墊層材料;腭板宏觀的形狀和構(gòu)造也已確定;這樣進(jìn)一步提高腭板耐磨性和抗沖擊韌性的關(guān)鍵是提供合適的鑄造方法，以保證高鉻鑄鐵和鑄鋼材質(zhì)的純度;保證耐磨工作層的致密度和齒條宏觀外形的完整性;保證兩種金屬能緊密地接合在一起，兩種金屬的結(jié)合面處不產(chǎn)生冷隔和分層現(xiàn)象。已知技術(shù)的鑄造方法的缺點(diǎn)和不足是①為了防止先澆入的鑄鋼表面因高溫產(chǎn)生氧化而降低兩種金屬的結(jié)合強(qiáng)度，必須在澆鑄鋼的同時(shí)澆入SIV保護(hù)劑;為了解決耐磨工作層的補(bǔ)縮不足問題，提出在鑄型型腔中加內(nèi)、外冷鐵或設(shè)明冒口的措施，因此整個(gè)工藝比較復(fù)雜。②工藝中沒有鑄鋼基本凝固完畢以后的直接測(cè)試手段，兩種液態(tài)金屬澆注的間隔時(shí)間不易控制。③采用先澆鑄鋼、后澆高鉻鑄鐵的工藝使熔融金屬中的氣體和雜質(zhì)都上浮于高鉻鑄鐵材質(zhì)的耐磨工作面上，造成耐磨工作層組織不致密產(chǎn)生夾渣、縮松現(xiàn)象，從而降低耐磨工作層的耐磨性能。④在鑄型型腔中加內(nèi)、外冷鐵或設(shè)明冒口的措施不適用于鑄造腭板齒條，鑄件凝固時(shí)產(chǎn)生的補(bǔ)縮不足會(huì)造成齒條外形不規(guī)整，產(chǎn)生由于宏觀外形上的缺陷而降低了耐磨工作層的性能。⑤ZG25鑄鋼的固相線為1490℃左右，液相線為1525℃左右，而高鉻鑄鐵的固相線為1200℃左右，液相線為1300℃左右，高鉻鑄鐵的液相線比ZG25鑄鋼的液相線低225℃左右。為了保證兩種金屬牢固結(jié)合，充分發(fā)揮鑄鋼的抗沖擊韌性，必須使先澆注已基本凝固的鑄鋼表面均勻熔化成一層薄鋼層，這就需要大大地提高高鉻鑄鐵的澆注溫度，從而增加了能源消耗和高鉻鑄鐵中合金元素的燒損。此外，已知技術(shù)中也沒有專門的“雙液雙金屬復(fù)合鑄造鑄造腭板的工藝方法”。本發(fā)明的目的是要提供一種工藝簡(jiǎn)單、用高鉻鑄鐵和鑄鋼復(fù)合鑄造腭板的方法。用這種方法可以鑄造出耐磨性高、抗沖擊韌性好的腭板。本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式完成的用高鉻鑄鐵和鑄鋼復(fù)合鑄造腭板的方法，其特點(diǎn)在于鑄型中使腭板的齒條面朝下、肋板面朝上設(shè)置，根據(jù)腭板的規(guī)格和設(shè)計(jì)要求定量供給澆注溫度為1330～1380℃(光學(xué)高溫計(jì)示值)熔融的高鉻鑄鐵，并由鑄型一端的澆注系統(tǒng)澆入鑄型，澆入鑄型的高鉻鑄鐵在鑄型中冷卻2～8分鐘后，再由鑄型另一端的澆注系統(tǒng)澆入澆注溫度為1460～1520℃(光學(xué)高溫計(jì)示值)熔融的鑄鋼，鑄件冷卻后經(jīng)落砂清理即獲得雙金屬復(fù)合鑄造的腭板。本發(fā)明復(fù)合鑄造腭板的方法可在高鉻鑄鐵鐵水澆入鑄型中冷卻2～4分鐘后，再澆入鑄鋼。本發(fā)明的方法只要在鑄型中先定量澆入一定澆注溫度的高鉻鑄鐵鐵水，鐵水在鑄型中冷卻2～8分鐘后再在鑄型中澆入一定溫度的鑄鋼鋼水，冷卻后即可得到雙金屬復(fù)合鑄造的腭板，因此工藝特別簡(jiǎn)單。兩種金屬澆注的間隔時(shí)間明確、容易掌握，而且2～8分鐘的時(shí)間間隔可以使操作人員有充分的作業(yè)時(shí)間。后澆的鑄鋼澆注溫度比先澆的高鉻鑄鐵的熔化溫度要高出200℃左右，因此不需要再增加鑄鋼的澆注溫度，從而在不增加能耗的情況下完全可以使已基本凝固的高鉻鑄鐵表面均勻熔化成一層薄鐵層，使兩種金屬可以緊密地結(jié)合在一起。本發(fā)明的創(chuàng)造性表現(xiàn)在先澆高鉻鑄鐵，后澆鑄鋼，和已知技術(shù)先澆鑄鋼后澆高鉻鑄鐵的程序正好相反。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于先澆高鉻鑄鐵后澆鑄鋼，因此兩種熔融金屬中的雜質(zhì)和氣泡都上浮到鑄鋼表層，由高鉻鑄鐵材質(zhì)構(gòu)成的耐磨工作層組織就比較致密，耐磨工作層上的齒條宏觀外形規(guī)整，兩種金屬的結(jié)合牢固。經(jīng)對(duì)用本發(fā)明方法鑄造的腭板試件所作的觀察腭板上齒條的外形規(guī)整;兩種金屬的結(jié)合面處宏觀觀察連接均勻，無夾渣、縮孔、縮松、分層現(xiàn)象，金相顯微分析(見圖6)也表明結(jié)合面連接處均勻、致密，達(dá)到了良好的冶金接合，兩種熔融金屬中的雜質(zhì)和氣泡雖然上浮到鑄鋼表層(即腭板的肋板上)，但鑄鋼只作襯墊層，因此鑄鋼表層所含的雜質(zhì)和氣孔對(duì)整個(gè)腭板的使用并無多大影響。用本發(fā)明方法鑄造的高鉻鑄鐵、鑄鋼材質(zhì)的腭板在250×400的腭式破碎機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，并用相同規(guī)格高錳鋼材質(zhì)的腭板作對(duì)照組，對(duì)抗壓強(qiáng)度為16533N/cm2的石子進(jìn)行破碎。所得出的結(jié)論是雙金屬復(fù)合鑄造的腭板完全適應(yīng)破碎的工作條件，在直徑為250mm、長度為350～400mm的大石料落下時(shí)，照樣能夠順利地破碎。高錳鋼材質(zhì)腭板3天調(diào)頭，7天就要更換，而雙金屬復(fù)合鑄造的腭板24～26天調(diào)頭，48～52天更換，使用壽命明顯提高，大幅度地減少了停機(jī)裝換次數(shù)，提高了破碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。下表是高錳鋼材質(zhì)腭板和高鉻鑄鐵，鑄鋼材質(zhì)腭板關(guān)于軋石時(shí)間、軋石量、腭板殘重和相對(duì)失重的比較表。</tables>從上述表中可以看出，重量基本上相同的兩種腭板，本發(fā)明方法鑄造的腭板的軋石時(shí)間比高錳鋼材質(zhì)的腭板增加了290多小時(shí);軋石量增加5倍多;相對(duì)失重降低5倍多。用本發(fā)明方法鑄造的腭板殘?bào)w磨損表面光亮，劃痕比高錳鋼材質(zhì)的腭板明顯縮小而且劃痕淺，證明用本發(fā)明方法鑄造的腭板具有很好的耐磨性，破碎機(jī)上使用這種腭板可以降低碎石成本、節(jié)約鋼材。在52天的試驗(yàn)期間里，沒有發(fā)現(xiàn)腭板的雙金屬結(jié)合面上和腭板的肋板上有任何裂縫，因此用本方法鑄造的腭板具有很好的抗沖擊韌性。以下將結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是腭板的立體圖。圖2是腭板的主視圖。圖3是圖2中沿A-A線的剖視圖。圖4是鑄型內(nèi)腔平面圖。圖5是鑄型的縱剖視圖。圖6是高鉻鑄鐵、鑄鋼及其結(jié)合層的金相組織顯微照片。參閱圖1～圖3，腭板的耐磨工作層包括齒條1、腭板的襯墊層包括肋板2、腭板襯墊層的左右兩側(cè)有凸緣3，上下兩端中間有燕尾槽4，凸緣3和燕尾槽4便于腭板與破碎機(jī)有關(guān)部件相連接。耐磨工作層中齒條1的齒根到兩種金屬結(jié)合面的距離是齒高的2/5～3/5。腭板的抗沖擊韌性隨鑄鋼襯墊層的厚度增加而改善。高鉻鑄鐵材質(zhì)，其成分符合GB8263-87標(biāo)準(zhǔn)，W0＝2.2～2.8%;Wcr＝13～18%;WMo＝0.5～2.5%;WCu＝0～1.2%;WMn＝0.5～1.0%;WSi≤1%;Wp≤0.1%;WS≤0.06%。腭板的襯墊層采用ZG230～450鑄鋼其成分符合GB5676-85標(biāo)準(zhǔn)，W0＝0.3%;WSi＝0.5%;WMn＝0.9%;WS＝0.04%;Wp＝0.04%。熔煉在兩只150公斤中頻感應(yīng)爐中同時(shí)進(jìn)行，一只熔煉高鉻鑄鐵，一只熔煉ZG230～450鑄鋼。爐料采用鉻鐵、鉬鐵、少量銅、生鐵及廢鋼。高鉻鑄鐵的出爐溫度為1400～1450℃，澆注溫度為1330～1380℃。ZG230～450鑄鋼出爐溫度為1530～1580℃，澆注溫度為1460～1520℃。參閱圖4、圖5鑄型中腭板的齒條面朝下、肋板面朝上設(shè)置澆注時(shí)先由鑄型一端的澆注系統(tǒng)5澆入1330～1380℃熔融的高鉻鑄鐵，待其冷卻2～8分鐘，最好是2～4分鐘(用秒表計(jì)時(shí))后再由鑄型另一端的澆注系統(tǒng)6澆入1460～1520℃熔融的ZG230～450鑄鋼。兩種金屬液澆注的間隔時(shí)間由實(shí)驗(yàn)獲得，上述溫度均為光學(xué)高溫計(jì)的示值。待鑄件基本冷卻后，可進(jìn)行落砂清理工作，獲得雙金屬復(fù)合鑄造的腭板。單一的高鉻鑄鐵其抗沖擊韌性αk＝5～7J/cm2，高鉻鑄鐵和鑄鋼鑄成雙金屬復(fù)合鑄件后，其抗沖擊韌性可以顯著提高，變化情況如下表參閱圖6，圖下部為典型的高鉻鑄鐵組織，圖上部為典型的ZG230～450鑄鋼組織，中間黑色帶狀為高鉻鑄鐵和鑄鋼的結(jié)合帶，其寬度達(dá)55～80μ。成分介于高鉻鑄鐵和鑄鋼之間。金相顯微照片表明兩種材質(zhì)連接均勻致密，無夾雜、縮松等缺陷，達(dá)到了良好的冶金結(jié)合。權(quán)利要求1.一種使用液態(tài)高鉻鑄鐵和鑄鋼復(fù)合鑄造腭板的方法，其特征在于鑄型中使腭板的齒條(1)面朝下、肋板(2)面朝上設(shè)置，根據(jù)腭板的規(guī)格和設(shè)計(jì)要求定量供給澆注溫度為1330～1380°c(光學(xué)高溫計(jì)示值)熔融的高鉻鑄鐵、并由鑄型一端的澆注系統(tǒng)(5)澆入鑄型，澆入鑄型的高鉻鑄鐵在鑄型中冷卻2～8分鐘后再由鑄型另一端的澆注系統(tǒng)(6)澆入澆注溫度為1460～1520°c(光學(xué)高溫計(jì)示值)熔融的鑄鋼，鑄件冷卻后經(jīng)落砂清理，即獲得雙金屬復(fù)合鑄造的腭板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鑄造腭板的方法，其特征在于高鉻鑄鐵鐵水澆入鑄型中冷卻2～4分鐘后，再澆入鑄鋼。全文摘要本發(fā)明提供了一種使用液態(tài)高鉻鑄鐵和鑄鋼復(fù)合鑄造顎板的工藝方法。用這種方法可以方便、可靠地鑄造出耐磨性高、抗沖擊韌性好的顎板，其主要特征是在鑄型中使顎板的齒條面朝下、肋板面朝上設(shè)置，根據(jù)顎板的規(guī)格和設(shè)計(jì)要求先在鑄型中定量澆入1330～1380℃熔融的高鉻鑄鐵，高鉻鑄鐵在鑄型中冷卻2～8分鐘后再澆入1460～1520℃熔融的鑄鋼鑄件冷卻后經(jīng)落砂清理，即獲得雙金屬復(fù)合鑄造的顎板。文檔編號(hào)B22D19/16GK1064633SQ9110145公開日1992年9月23日申請(qǐng)日期1991年3月7日優(yōu)先權(quán)日1991年3月7日發(fā)明者胡祖堯,管平,馬青圃,張垓,高業(yè)麟申請(qǐng)人:余杭縣南山不銹鋼鑄造廠,浙江機(jī)械工業(yè)學(xué)校