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双液双金属耐磨铸件铸造新工艺研究—锦成耐磨

文章出处: 百度百科 人气: 发布时间:2018-11-14
  摘要:通过对双液双金属铸造生产工艺分析,提出了双液双金属复合铸造耐磨零件制造工艺。该工艺具有双金属层间结合牢固、耐磨性能好、工艺控制相对简单、经济合理、适合批量生产的特点。
  关键词:双金属;耐磨材料;双液浇注
  双液双金属复合铸造工艺是指两种液体金属在一定的浇注温度下,先后浇注到同一个铸型中,获得具有两种材料特性的耐磨零件。在铸造工艺上有“水平浇注、平做立浇”等方法。 在浇注方式上有钢先浇或铁先浇等方法。双液双金属工艺在衬板、冲击板、颚板等耐磨零件的制造上已有应用报导。但在实际工艺控制上有较大的难度,尤其对球磨机衬板、颚板等耐磨零件,在批量生产上还有不少的困难。
  (1)对某些零件,不能采用双液“水平浇注”方法。如图1所示的破碎机动颚板呈弧形状,底部还有较大的凹坑,显然不能采用“水平浇注”方法。对于球磨机衬板(图2),如采用“水平浇注”工艺,其耐磨层部分厚度不均,不利于衬板的均匀磨损,材料利用也不合理。
  对于形状是平面类的零件,如固定颚板(齿板),我们曾经采用双液双金属“水平浇注”的工艺进行生产!取得了一定的效果,但在实际生产中,由于它需要较精确地实现定量浇注、现场水平度要求高,二次浇注时间间隔控制困难,现场因素较为复杂,容易产生双金属间结合不良或两种金属冲混的现象。因此在实际生产中,成品率不高。
  (2)对弧形类零件,如采取“中间隔板、平做立浇”工艺,它的造型工艺复杂,对隔板厚度及其材质要求高,浇注温度控制严格易产生隔板熔穿,导致二种金属相混或隔板产生变形而影响到所需两层金属的厚度,在实际操作中有较大困难。对颚板零件,其本身厚度不大,但结合层面积相对较大,采取加“中间隔板”的铸造工艺有困难。因此,针对以上的不足,必须对双液双金属耐磨铸造工艺进行创新。改进现有双金属耐磨零件生产方法。通过不断的实践,我们研制摸索出“双液浇注、可变铸型”双液双金属铸造生产工艺方法,它具有双金属层结合牢固、结合面积大、结合面为曲面的各类耐磨零件的铸造,同时具有工艺控制相对简单,经济合理、适合批量生产的特点。
  1.“双液浇注、可变铸型”双液双金属铸造工艺
  “双液浇注”是指将二种不同金属先后浇入铸型型腔的“先铁后钢”浇注方式,以高铬铸铁作为耐磨层,碳钢作为衬垫层;“可变铸型”是指其铸造浇注过程并不是在同一个铸型中完成,而是在浇注过程中通过调换上型箱来改变其铸型型腔。
  以破碎机颚板双金属铸造工艺为例。双金属颚板铸件的型腔(图 3图 4)分别由砂型下箱 1、金属型上箱 2 和砂型上箱 3 三部分组合而成。砂型上箱、下箱分别在现场造型,金属型上箱可预制,重复使用,使用前先预热。在铸件形成过程中,先由砂型下箱 1、金属型上箱 2 合箱后构成高铬铸铁耐磨层铸型型腔(图3)浇入第一种高铬铸铁金属液体,控制好时间,等凝固后,将金属型上箱去除,合上砂型上箱 3,构成颚板的背部形状(图 4)再浇入第二种碳钢金属液体,在碳钢高温液体的作用下,已凝固的高铬铸铁表面会形成一薄的熔融层,使碳钢与高铬铸铁之间形成良好的冶金结合。经开箱清理、热处理等工艺处理后即得到所要求的成品。
  “双液浇筑、可变铸造”工艺,能较好地解决双金属颚板生产中的关键技术,实现双液双金属铸造颚板批量生产,该工艺同样也能应用于球磨机衬板的双金属铸造,它可以较好地解决以前所碰到的许多双液双金属铸件铸造工艺中的质量问题。
  2.工艺评述
  “双液浇注、可变铸型”双金属颚板制造工艺的优点:
  (1)无需采用定量浇包,对造型浇注现场的水平度要求不高,可直接浇注出颚板的高铬铸铁耐磨层部分,方便了现场工人的操作,并且不会产生如双液双金属“水平浇注”工艺中易产生的上型箱的疏松、落砂、甚至于塌箱等现象;同时金属型箱的采用,可使浇入的液态高铬铸铁金属冷却速度加快,有利于细化晶粒。
  (2)金属型箱的采用,使结合面形状不局限于平面,如在横向截面上,结合面可设计成波浪型(图 5),这样可增加双金属间的结合面积,使得双金属结合更为牢固。对弧度较大的曲面,金属箱型腔形状在纵向截面上,可根据零件弯曲形状设计成弧形结合面,这样可以较好地满足具有弧形曲面,截面厚度不均的磨损件的双金属制造。 对衬板(图 6)双金属的厚度设计能较好地满足零件的实际磨损要求,同时也节约了合金材料。
  (3)由于是在观察到第一层金属已凝固后再浇入第二种金属,因此本工艺实施时不会产生水平浇注时易产生的双金属液体冲混现象,双金属结合层厚度均匀,不会产生分层、冷隔等缺陷。虽然在工艺实施中,要调换一次上型箱,造成一定的操作难度,但与“平做立浇”等双液双金属制造工艺相比,只要掌握工艺规程,控制好各工序之间的时间,其质量控制是有保障的,可以批量生产。
  3.双金属结合层金相组织
  图 7 为双金属结合层附近的金相显微组织照片,左边为高铬铸铁,其组织为回火马氏体基体+碳化物+少量参与奥氏体,右方为典型的碳钢正火组织:铁素体+珠光体。 热处理正火后,晶粒度细化为 7~8 级,这对于提高韧性是有利的。结合层厚度约为 55~80μm,其成分介于高铬铸铁与碳钢之间,从显微镜下观察,结合处组织均匀、致密、无明显缩孔、缩松等缺陷,这表明两层不同金属之间已达到了良好的冶金结合。
  4.双金属颚板现场试验
  将用“双液浇注、可变铸型”工艺制造的颚板在十余家石矿上进行试验,试验期间,颚板使用安全可靠,结合面上没有产生任何裂缝或断裂现象,说明双金属颚板能承受较大的冲击,结合面牢固,使用安全可靠。现场耐磨性试验结果表明,双金属颚板耐磨性有成倍的提高,平均使用寿命为高锰钢的 3~5 倍。
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