專利名稱：擠壓機(jī)用復(fù)合攪刀的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)制造預(yù)應(yīng)力混凝土圓孔板的擠壓成型機(jī)上使用的攪刀的制造方法，特別是一種復(fù)合攪刀的制造方法。
擠壓機(jī)工作過程中對每一根攪刀的不同部位的性能要求有很大差別，其中位于尾部的螺紋聯(lián)接段由于承受最大彎矩而要求材料有良好的強(qiáng)韌性及機(jī)加工性能，而位于中部的螺旋推擠段及頭部的圓孔成形段(這兩段統(tǒng)稱為磨損段)由于一直與砂子、石頭和水泥進(jìn)行摩擦，則要求材料在保證強(qiáng)度足夠的條件下有良好的耐磨性，即使在磨損段上，不同部位的磨損程度也有很大差別，以螺旋推擠段上最末一扣螺旋牙型的前側(cè)面最為嚴(yán)重，經(jīng)常會因最末一扣螺旋牙型的過量磨損而不得不停機(jī)，拆機(jī)后再對攪刀進(jìn)行修復(fù)工作，有時(shí)還會造成整根攪刀的報(bào)廢，嚴(yán)重地影響擠壓機(jī)的正常運(yùn)行，也增加了混凝土圓孔板的成本(參閱資料《凌云牌擠壓機(jī)技術(shù)資料集》，四川省樂山市建筑機(jī)械廠編，1986年10月)。為了滿足同一根攪刀上不同部位處對材料性能要求的巨大差異，近年來采用了復(fù)合鑄造的方法(周定遠(yuǎn)，李錦章。用硼、鉻、錳白口鑄鐵作擠壓機(jī)鉸刀材料的研究。熱加工工藝，1986，6期，24-26)，即熔化兩種不同成分的鐵水，采用立式澆注，不同成分的鐵水先后澆入攪刀鑄型從而形成攪刀的不同部位，在攪刀的兩部分上得到不同的性能，這兩部分通過嚴(yán)格控制澆注時(shí)間而實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合連接到一起，這種方法雖然可以解決螺紋聯(lián)接段與磨損段兩大部分之間材料的匹配性問題，但要求具備兩臺熔化設(shè)備的生產(chǎn)條件；而且磨損段上輕微磨損部位與磨損最嚴(yán)重的最末一扣螺旋一樣對待均用高合金鐵水澆注，不僅會使攪刀成本增加較大，并且由于首先保證攪刀的安全運(yùn)行，即磨損段不能在運(yùn)行中斷裂，對高合金鐵水的強(qiáng)韌性也就有較高的要求，這樣就限制了磨損段硬度的提高，磨損最嚴(yán)重的最末一扣螺旋的耐磨性就不可能大幅度提高；另外攪刀的兩部分之間的冶金結(jié)合工藝控制起來也較難。
本發(fā)明的目的主要是解決攪刀磨損段上磨損最嚴(yán)重的最末一扣螺旋牙型的磨損問題；同時(shí)在保證其他磨損部位耐磨性的前提下降低合金材料的消耗；并且只需用一臺熔化設(shè)備就可進(jìn)行復(fù)合攪刀的生產(chǎn)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，用高硬度的合金白口鑄鐵預(yù)先澆注磨損最嚴(yán)重的最末一扣的半螺旋牙型塊，復(fù)合攪刀鑄型造好后，將以上預(yù)制的半螺旋牙型塊兩個拼接放入復(fù)合攪刀鑄型中對應(yīng)的部位，合箱澆注復(fù)合攪刀的本體材料。本體材料可采用灰鑄鐵或球鐵。半螺旋牙型塊兩個正好形成復(fù)合攪刀最末一扣螺旋牙型?？紤]到鑲?cè)腩A(yù)制螺旋牙型塊后對復(fù)合攪刀整體強(qiáng)度的影響。通過力學(xué)計(jì)算加厚了最末一扣螺旋牙根部復(fù)合攪刀的壁厚。由于復(fù)合攪刀的整體強(qiáng)度及韌性依靠本體材料得以保證，允許了盡可能地提高預(yù)制半螺旋牙型塊的硬度以提高其耐磨性；而復(fù)合攪刀頭部的圓孔成型段則通過激冷本體材料中獲得一層白口組織，可以防止這部分的過量磨損。這樣一來，磨損段上磨損最嚴(yán)重部位的耐磨性就可大幅度提高，同時(shí)節(jié)省了高合金材料。本發(fā)明的預(yù)制半螺旋牙型塊是通過鑲?cè)氩糠值纳疃燃暗剐倍葋肀ＷC以上鑲鑄后的牢固性。與本體材料的結(jié)合為機(jī)械結(jié)合，也沒有必要實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。預(yù)制半螺旋牙型塊的材料可以采用高碳含量的合金白鑄鐵，經(jīng)熱處理后進(jìn)行鑲鑄。實(shí)際上采用用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵在放置冷鐵的鑄型中澆鑄得。冷鐵放置在半螺旋牙型塊的兩個側(cè)面，由于激冷作用及共晶高鉻白口鑄鐵本身的凝固特性，可使顯微組織中的M7C3型高硬度碳化物垂直于磨損最嚴(yán)重的側(cè)面分布，從而充分發(fā)揮M7C3型碳化物優(yōu)良的抗磨潛力，預(yù)制半螺旋牙型塊需經(jīng)淬火熱處理以獲得高硬度的馬氏體基體組織。鉬的加入主要是為了減少澆注復(fù)合攪刀的本體材料過程中，由于本體材料鐵水的加熱而使已淬火的預(yù)制螺旋牙型塊的硬度降低。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是用上述方法制造的復(fù)合攪刀由于本體材料可完全承受復(fù)合攪刀正常工作的扭矩而彎矩、鑲鑄進(jìn)的螺旋牙型塊可得到良好的支撐作用，螺旋牙型塊本身的強(qiáng)度及韌性就處于次要地位，而可以通過提高含碳量大幅度地增加顯微組織中碳化物的數(shù)量，從而提高復(fù)合攪刀最末一扣螺旋的耐磨性。同時(shí)由于預(yù)制的最末一扣螺旋牙型塊的重量僅占整個攪刀重量的5％以下，所以增加合金元素的含量來保證預(yù)制的螺旋牙型塊的性能所引起的成本增加是很有限的，比起整個攪刀的磨損段都用合金鑄鐵鑄造更能降低成本。本發(fā)明的方法又可只用一臺熔化設(shè)備就可生產(chǎn)復(fù)合攪刀。
本發(fā)明的具體實(shí)施情況現(xiàn)在通過實(shí)施例并參考以下附圖進(jìn)行說明

圖1是本發(fā)明的復(fù)合攪刀鑄造工藝示意圖。
圖2是本發(fā)明的預(yù)制最末一扣的半螺旋牙型塊的鑄造工藝示意圖。
參照圖1，采用垂直分型、立式澆注復(fù)合攪刀，預(yù)制的兩個最末一扣的半螺旋牙型塊(1)拼接放入鑄型中對應(yīng)的部位，復(fù)合攪刀最末一扣螺旋牙根部復(fù)合攪刀的壁厚t靠圖中頸縮砂芯(4)進(jìn)行加厚，t＞17mm。頸縮砂芯(4)內(nèi)有鋼筋砂芯頭(5)。在復(fù)合攪刀頭部的圓孔成型段的圓周部位放置冷鐵(2)和(3)。每箱澆注兩根攪刀。圖中砂箱(6)尺寸為1000×450×150mm，冷鐵(2)和(3)的壁厚為20mm，兩根復(fù)合攪刀之間間距d為200mm。
圖2中多個成型冷鐵(7)按一定距離放置在直徑與復(fù)合攪刀外徑相同的半圓形鑄型(10)內(nèi)，各成型冷鐵(7)靠下部芯頭(11)定位，由兩側(cè)的成型冷鐵(7)、砂芯(9)和半圓形鑄型(10)組成半螺旋牙型塊(1)的型腔(8)。圖的右部為半螺旋牙型塊(1)的截面圖。若最末一扣螺旋牙型原高為H，則半螺旋牙型塊(1)總高為2H，鑲?cè)氩糠指咭矠镠；若螺旋牙型頂部原寬為B，則半螺旋牙型塊(1)最底部寬為B+4mm，形成倒斜度。
本發(fā)明的實(shí)施例是采用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵制備半螺旋牙型塊(1)試樣。含鉬共晶高鉻白口鑄鐵的成份范圍是含碳3.8-4.0％，鉻12-15％，鉬0.5-0.8％，硅小于0.8％，錳0.6-1.0％，磷、硫小于0.08％(重量百分比)。合金是在10kg感應(yīng)電爐內(nèi)熔化的，鑄造工藝按圖2執(zhí)行。鑄態(tài)觀察其顯微組織發(fā)現(xiàn)碳化物基本垂直于半螺旋牙型塊(1)試樣的側(cè)面分布，試樣清理后用45KW箱式電爐熱處理。熱處理工藝為將試樣以120℃-200℃/小時(shí)的加熱速度加熱到950℃，保溫2小時(shí)后空冷到室溫，不需進(jìn)行回火處理。由于碳量較高，熱處理后試樣的硬度達(dá)HRC68。經(jīng)過熱處理后的試樣按圖1所示的鑄造工藝放入鑄型中對應(yīng)的部位，合箱烘干鑄型。烘干溫度320℃左右，時(shí)間為10小時(shí)。最后在圖1鑄型中澆注本體材料。本體材料為在沖天爐內(nèi)熔化的HT15-33鐵水，含硅量調(diào)整在1.8-2.2％。澆注10分鐘后即開箱空冷以防預(yù)制半螺旋牙型塊(1)在鐵水的加熱下硬度有較大的降低。對制得的復(fù)合攪刀解剖以測定不同部位的組織及性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)制半螺旋牙型塊(1)的硬度仍保持在HRC63以上；復(fù)合攪刀頭部的圓孔成型段由于冷鐵(2)和(3)的激冷，表面有1.5-3mm的白口層，硬度為HRC49；預(yù)制半螺旋牙型塊(1)與復(fù)合攪刀本體材料之間為機(jī)械結(jié)合。另外通過扭矩實(shí)驗(yàn)表明，這種機(jī)械結(jié)合保證了復(fù)合攪刀使用過程中的安全運(yùn)行，磨損段在運(yùn)行中不會斷裂。本發(fā)明的復(fù)合攪刀樣品曾在JA-12/1×60型擠壓機(jī)上進(jìn)行裝機(jī)實(shí)驗(yàn)，已安全運(yùn)行4000米，而最末一扣螺旋牙型在寬度(或厚度)方向上平均磨損僅為5mm(半螺旋牙型塊(1)的寬度為30mm)，與同一工況條件下使用的采用兩種不同成分的鐵水復(fù)合鑄造得的攪刀相比，耐磨性是后者的兩倍；另外本發(fā)明的復(fù)合攪刀樣品的頭部圓孔成型段激冷層的耐磨性也能完全滿足要求。本發(fā)明的復(fù)合攪刀對擠壓機(jī)的整機(jī)性能也沒有不良影響。
權(quán)利要求
1.一種擠壓機(jī)用復(fù)合攪刀的制造方法，是有關(guān)制造預(yù)應(yīng)力混凝土圓孔板的擠壓機(jī)上使用的攪刀的制造方法，采用兩種不同成分的鐵水，澆注兩次，鑄造得復(fù)合攪刀，其特征是(1、1)用高碳含量合金白口鑄鐵澆注最末一扣的半螺旋牙型塊(1)，經(jīng)熱處理得到半螺旋牙型塊(1)；(1、2)半螺旋牙型塊(1)截面的高為2H，鑲?cè)氩糠值母吲c原最末一扣的螺旋牙型的高相同，均為H；半螺旋牙型塊(1)截面頂部的寬為原最末一扣的螺旋牙型頂部的寬B，鑲?cè)氩糠值淖畹撞繉挒锽+4mm；(1、3)復(fù)合攪刀鑄型造好后，在每一根復(fù)合攪刀鑄型內(nèi)，將兩個預(yù)制的半螺旋牙型塊(1)拼接放入復(fù)合攪刀鑄型中對應(yīng)最末一扣螺旋牙型的部位，合箱后，用灰鑄鐵或球鐵立式澆注復(fù)合攪刀本體部分；(1、4)最末一扣螺旋牙根部位復(fù)合攪刀的壁厚t靠頸縮砂芯(4)進(jìn)行加厚；(1、5)復(fù)合攪刀鑄型中在復(fù)合攪刀的圓孔成型段的圓周部位設(shè)置冷鐵(2)和(3)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種擠壓機(jī)用復(fù)合攪刀的制造方法，其特征是(2、1)用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵在放置成型冷鐵(7)的半螺旋牙型塊(1)的鑄型中澆注半螺旋牙型塊(1)，成型冷鐵(7)多個放置在半螺旋牙型塊(1)的型腔(8)的兩個側(cè)面；(2、2)含鉬共晶高鉻白口鑄鐵的成分范圍是含碳3.8-4.0％，鉻12-15％，鉬0.5-0.8％，硅小于0.8％，錳0.6-1.0％，磷、硫小于0.08％(重量百分比)。(2、3)以上澆注得半螺旋牙型塊(1)還需經(jīng)以下熱處理以120℃-200℃/小時(shí)的加熱速度加熱到950℃，保溫2小時(shí)后，空冷到室溫。
全文摘要
一種擠壓機(jī)用復(fù)合攪刀的制造方法，擠壓機(jī)為制造預(yù)應(yīng)力混凝土圓孔板用。用高硬度的合金白口鑄鐵澆注磨損最嚴(yán)重的最末一扣半螺旋牙型塊，再經(jīng)熱處理。將預(yù)制的半螺旋牙型塊兩個拼接放入攪刀鑄型中對應(yīng)的部位，用灰鑄鐵或球鐵澆注本體材料。最末一扣螺旋牙根部的攪刀壁厚已經(jīng)加厚，頭部的圓孔成型段通過冷鐵激冷可防止過量磨損。本發(fā)明攪刀最末一扣螺旋的耐磨性大為提高，成本低，并且只需用一臺熔化設(shè)備就可生產(chǎn)。
文檔編號B22D25/00GK1068055SQ9110454
公開日1993年1月20日 申請日期1991年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月2日
發(fā)明者賀林, 侯陳安, 劉福運(yùn) 申請人:西安交通大學(xué)