新型耐磨产品-双金属复合齿板的研制.pdf

好 龄} ／l 新型耐磨产 品 函 话 t V 双金属复合齿板的研制 了 纽 2。 ／ ／ 唐 山 水 机 械 J ‘ ， 。 1 前 言 1 0 0多年 来 ，国 内外 ，特别是 国 内仍然采 用高锰钢作为颚式礁礁扎齿板的选料。由于高 锰 钢起 始 硬 度 较低 HB1 8 0 ～2 1 0 ，尽 管 其具有 加工硬化 的特性，但在工作时 因其表 面 的 良好塑性变形而形成犁皱 ，易使齿 板早 期磨 损失效，所以一般一副高锰钢齿板的使用寿命 只 有 2 0 0 3 0 0小时 。 每 年 齿板 的 消耗 量 很 大 ，就建材 行业每年约 消耗 1 5万吨左右高锰 钢 齿板。 为 了合理选材 ，有效地提高颚式破碎机齿 板寿命 ，我们 研制 了 双金 属复合齿 板 ；对齿 板工作部位选用 高耐磨材料一高铬铸铁 ，而 对其 基本部 位则选 用高 韧性 材料一高 锰钢 ， 从而构成 同时 兼有两种材料特性的双金属 复合 材料产 品。 2 双金属 复合齿板 的设计 2 ． 1 结构的设计 采用 化学粘接 工艺，将 耐磨高铬 铸铁齿块 粘结 在 高韧性， 高强度 的高锰钢 基体 盲孔 内， 齿块在基俸盲孔内的固定； 一是靠胶粘剂的粘 接力，二是利用高锰钢易塑性变形的特点将齿 块紧固 ，使 双金属复合齿板” 既有高韧性 ，又 有高耐磨性，这种双重特性能满足齿板的工况 条件要 求 ， 双金属 复合齿 板 结构示意 图 图 1 所 示 。 2 2胶粘 剂的 选择 颚 式破 碎机 工作时 齿板在受 挤压 、剪切 、 磨 削的 同时 。还 承受很 大的冲击力和摩 攘产 生 的摩擦热 据测 连续 工作的齿 板其工作温度 高达 9 0 C～1 I O C因而要求牯结剂 的粘结强 度要 高 ，抗 冲击 力好 ，同时 还 应 具有 耐 高温 性 ，所以选择环氧 有机 胶粘 剂。 2 ． 3 粘接接 头设计 锒 入 高锰 钢基 体 盲孔 内的 高铬铸 铁齿块 ． 是靠胶粘 剂固定 于基体之内的，破碎机在 l1 作 时 齿块 周 围的 高 锰钢 受 外 力而 变形 将 齿块 包 紧，根 据胶 粘结理论，确定接头设计槽形 如 图 2所示 。 图 l ” 双金属复合齿扳 结构示意图 圈 2 高锰钢基体的檀接盲孔 采用槽接的接头设计 、即增加 r双金 属的 中国建 材 装备t 9 9 2№ 3 维普资讯 粘结面积，又容易使基体部位产 生变形。 2 ． 4 高铬铸铁齿块的成分设 计 碳随着含碳量的增加 ，耐磨性提 高．而 韧性 F降．考虑到高铬铸铁的断裂韧性及 耐磨 性， 般 控 制碳化 物 在 2 0 ％～3 0 ％ 较好 ，综 合材料的耐磨性及冲 击韧性 ，我们选取碳 含量 为 1 9 ％ ～2 ． 4 ％ 。 铬 为 r得 到 硬 度 较庸的 M C； 型 碳化 物，以保 址高的耐磨性 ，同时兼顾经济性 ，选 取铬含量为 1 2 ％ ～1 6 ％。 硅硅的加入 目的是适 当提 高材料的 耐磨 性及铸造工艺性能 ，在高硅的含金 中，硅能促 进石墨化并降低材料的淬透性， 一般不 易控制 过 高 。但 S i 能 提 高 Ms点 ，降 低 残泉 奥 氏体 数 量 ，对 韧性 有利 ， 因而 s i又可 适 当提 高 ， 所以选取硅含量为 0 4 ％～1 ． 0 ％。 锰为 了提高材料的淬透性 ，选取锰 含量 为 1 0 ％ ～ 1 ． 5 ％ 钼加入适量的钼 ，在 于提高高铬铸铁齿 块的淬透性，回火稳定性及细化 晶粒 。钼还有 抑制回火脆性作用 ，改善冲击韧性，选取铜含 量为 0 ． 2 0 ％ ～0 ． 5 0 ％。 磷，硫磷，硫为有害元素 ，应严格控制 其含量，均要0 ． 0 6 ％ 两种合金的化学成分 如 表 l ，2所示 表 l 高 铬铸 铁齿块 化 学成分 表 2 膏锰钢 基体 化学 成分 高 锰铜 0OS 9 5 3 铸造 ，热处理 、粘接工艺 的特 点 3 ． 1 铸造工 艺 a 高铬 铸铁 齿块 ，采 用 水玻 璃石 英 砂芯 造型，组芯 串浇 圈 3所示 1 。 b 高铬铸铁 击块按 1 ． 8 ％加 收缩率。 高锰钢基体按2 5 ％加收缩率 。 二 { f F t 二 二二 浇往 1 0 x 44 0件 ＼ 二 f ] I L_ ． 』 L - 一K-r 口 l 『 商 1 l 圄 3高铬 铸铁 齿块和齿 块 串铸造工 艺 C 高 锰 钢 基 体 的 盲 孔 铸 造 采 用树 脂 砂 芯，砂芯 表面必须防粘砂的涂料 ，涂料层厚度 0 ． 5 ～l r n m，经 彻底烘 f 后 才能投 入使 用 ，以 保证 盲扎铸造表面 光洁 ，R 寸准确 d ．砂 型芯 头 要开设 排 气槽 ，保 证树 指砂 芯排 气畅 通。 e巾温浇 注 l 3 8 0 ～ 1 4 2 0 C 光学 高温计 读数 。 3 , 2 热 处理 工 艺 ∞ 高铬铸铁 齿块 热处理，淬火 R J - 3 0 1 3 型箱形 高温 电炉 中升温 ，回 火在 R J J 一3 6 6井 式 回 火电 阻 中进行 ， 热处 理 I 艺 图 图 4所 示 。 ’ 圄 4 高 铬铸铁齿 块 的淬火 回火 工 艺 ②高铬 铸 铁 齿 块 机 械 性 能 表 3所 示 。 ⑧ 高铬铸 铁齿块的金 柏组织 马 氏体 共 晶碳 化物弥 散碳 化物 残 余奥 氏体f 图 5 所 示 。 国高 锰 钢 基体 热 处 理 采 用 1 ． 6 3 ． 6 1 2 CH1 NA BU I L DI N G MA T E R1 ．4 L EQU t P M E N7 ’ 1 9 9 2 弛j 维普资讯 1 5 m 中型热处理炉 ，1 0 5 0 1 1 0 0 C水韧处理 高锰钢 基体 金相组织为奥氏体 围 5 3 ％硝酸 酒精 腐蚀 1 0 0 X 3 3粘接 工艺 高铬铸 铁齿块 和高 锰钢基体 需分 别冶炼 铸造 ，热处理 ，然后还必须经过抛砂清理 ．达 到粘接工 艺要 求的 拄术 条件才能粘结 。 围 6 双金 属 复台齿 板 4 试验 结果 “ 双金 属复 合齿板 经遵 化县 振兴水泥 厂 ， 昌黎县五里 营石矿 的颚式 破碎 机装机 与 。 高锰 钢齿板 进 行耐 磨对 比试 验 见表 4 。 表 4 双金 属 复台齿板 “ 与 高锰 钢齿板 “ 工业 性耐磨 对 比 装机 前件 重 破 碎机 额定 生 破碎 量 所 用 现重 戋 重 耐磨 结论 Kg 型 号 产鱼 I l J f h l Kg f k g 倍率 活 动 1t6 S 5 9 3O l 接 近 l 嚣 齿 板 失 效 P E 一 25O 5～ 21t／ h 290 2 】6 固 定 9 0 7 0 2 0 完 齿板 失 效 1 0 IJ l一 ⋯ i i 括 动 】l4 5 】06 35 8 l5 单 面 还 290 ’ 齿 板 没 失 效 PE一250 5～ 20t／ h l00】 720 固 定 90 5 78 】 l2 4 已 失 越 卣 板 5结论 5 ． 1 双金属 复 合齿板 的研 制 ，克服 了原始 “ 高锰钢齿板 不很 耐磨 的弊端。充分 显示 了它 的高硬 度，高冲击 韧性 的特 点。从而降低 了大 量 的合金原 材料 消耗 ，节约 了由于频 繁停机 ， 换件的时间，也减轻 r 操作工人的劳动强度 5 ． 2 双 金属 复合 齿板 可根 据破 碎物料 的硬 度 高低， 选取 高铭铸 铁齿 块不 同的 化学成分 。 如 石灰 石 料 ，其莫 氏硬 度 较低 3 ． 5 ～ 4 ． 5 ，选齿块的化 学成分 中含碳量 可适 当取 上 限 ，以 增加 耐 磨性 ， 碳选 定 2 ． 1 ％～2 ． 4 ％。 而花 岗岩 石其 莫 氏硬 度 高 6 ． 5 ～7 。 5 ，选 齿 块的化学成分 中，碳 含量 可适 当取 F限 ，以增 加韧性 ，碳 选定 1 ． 9 ％～2 ． 1 ％。 双金 属复合 齿板 这 个台金选 材特点 通过 试验证明 可使破 碎物 料产量达到较佳状态。这 一点是任何单 金 属 齿板 所不可 比拟的 。 5 ． 3 “ 双金属 复合齿板 的使 用寿 命是 高锰 钢 齿 板 的 3 ． 4 5倍 ，而吨 齿板售 价 只是 高锰 钢 齿板 的 2倍半 ，因 而综合经济效益也好。 5 ．4 双金属复合齿板 由河北省科委立项已 F 1 9 9 0年 1 2月 4日通过 了省 科委技术 鉴定 国 内耐磨材料专家认为利用粘接技术制造颚式 破 碎机 新 型复 台 金属 齿板 的 课题研 究 是成 功 的，值得推广使用 中国建材 装 备 1 9 9 2- №3 维普资讯