錘式破碎機錘頭的材質研究分析
2021-05-26
一般來說，物料硬度越高,對錘頭材質的硬度要求越高，而物料塊度越大。對其韌性要求越高。硬度越大的錘頭其耐磨性也愈大。要提高破碎機錘頭的耐磨性，就要增加其硬度，但隨著硬度的提高，錘頭的抗沖擊韌性就會降低。因此，如何兼顧錘頭適宜的硬度和良好的抗沖擊韌性是提高錘頭耐磨性的關鍵。
錘頭常用的材料
一般來說，錘頭的常用材質為高鉻合金、高錳鋼、低碳合金鋼。高鉻合金是一種具有優(yōu)良抗磨性能的耐磨材料，但韌性較低，易發(fā)生脆性斷裂。為了使高鉻合金錘頭安全運行，一般采用符合時錘頭結構。其一是采用大面積錘柄支撐高鉻錘頭，錘柄的韌性支撐破碎過程中的巨大沖擊力。其一是雙液熱復合材料，該材料采用鉻、鉬、銅、鎳、釩、鈦等合金的不同優(yōu)化組合和嚴謹生產(chǎn)工藝,集高鉻合金鑄優(yōu)異抗磨性、高溫抗氧性、抗熱疲勞(或耐蝕)性與鑄鋼的良好韌性及可加工性與一體,具有單一金屬材料難以達成的優(yōu)良耐磨性和抗沖擊的整體綜合性能。
錘式破碎機的技術參數(shù)
破碎機技術參數(shù)也會影響錘頭的使用壽命，其中主要的是轉子的功率和轉速。當沖擊力F 以沖擊角α打擊錘面時,物料對錘頭的磨損方式發(fā)生了變化。引進的破碎機技術參數(shù)為：轉子直徑1000×寬1000mm，轉速 740r／min，功率160 kw，最大進料粒度為 150mm，破碎能力 120 t／h。含量達 75%～90%，莫氏硬度 7級以上，抗壓強度為200—300MPa。 40CrMnSiMoRe鋼合金元素含量少，出產(chǎn)本錢低，工藝簡樸，通過合適的熱處理即可獲得需要的機械強度。此外，還可以采用鑲鑄白口鐵錘頭，試驗表明，在破碎莫氏硬度為6.5的鈉長石時，使用壽命可不亂地達到高錳鋼錘頭的3倍，從上面的分析可知，以上2種復合錘頭知足使用機能要求。
錘式破碎機是利用快速旋轉的錘頭沖擊物料進行破碎的。錘頭是重錘式破碎機的主要受力件，也是最易磨損的零件。據(jù)有關資料介紹，每年全國因錘頭破損要消耗掉數(shù)萬 t 的金屬材料。只有提高錘頭使用壽命，才能提，降低成本，增加效益?？评鹂藱C器不斷對錘頭進行詳細研究， 使得錘頭的材料、結構和形狀有很大改進。但由于錘頭工作過程是一個非常復雜的過程，影響因素甚多，尤其對于破碎石英等難破碎物料的復合型錘頭的研究還有很多問題值得研究。
1 高錳鋼
現(xiàn)在制造破碎機錘頭應用較多的是高錳鋼，常用的有ZGMn13，這種材料在破碎機械中應用最廣，其特點是經(jīng)冷作硬化錘頭壽命會有顯著提高，這種奧氏體組織只有在受強烈沖擊、擠壓造成奧氏體間馬氏體的相變及加工硬化的條件下，才有較高的耐磨性。據(jù)有關試驗表明，該材料在加工硬化后的硬度可提高至450 ～ 550HB，受沖擊越激烈，其抗磨能力發(fā)揮得越好。而對強度較低的石灰石、白云石以及熟料破碎時，用該材料制成的錘頭由于材料冷作硬化不明顯，其耐磨性較差。在實際應用中，這種材料在鑄造后常要進行水韌處理，以獲得單一的奧氏體組織，硬度220 ～ 240HB，具有很高的韌性，屬于低硬度高韌性材料。
傳統(tǒng)的 ZGMn13 高錳鋼錘頭破碎白云石、石灰石等物料時平均壽命只有 185h，使用前表面硬度是220 ～ 250HB，工作后錘頭工作面硬度 230 ～ 300HB。雖然目前國內(nèi)外錘頭材料仍有相當數(shù)量采用ZGMn13， 但在工作過程中磨損嚴重，使用壽命較短，不能滿足用戶要求。尤其當高錳鋼錘頭在破碎較軟物料 （如石灰石）時，由于使用中產(chǎn)生的加工硬化很小，因而不能很好地抵抗物料的刺入與劃溝引起的犁削式磨損， 錘頭磨損嚴重。
2 高鉻鑄鐵
高鉻鑄鐵目前是制造錘頭較為理想的材料，其耐磨性遠高于 ZGMn13，但沖擊韌性差，因而只能做成復合錘頭的破碎部。下面是一些破碎機廠家對ZGMn13 與高鉻鑄鐵兩種材料的錘頭進行裝機試驗情況。在800×600錘式破碎機上對ZGMn13 與普通高鉻鑄鐵兩種材料的錘頭進行裝機試驗 （試驗時， 錘頭線速度 31m/s， 破碎物料為長石），在不同試驗條件下兩種材料的錘頭在一定時間及單位時間內(nèi)磨損量不同。從試驗數(shù)據(jù)可知，在破碎較軟物料（如長石）時，這種高鉻鑄鐵使用壽命是高錳鋼的3 倍。
3 復合材料錘頭
復合材料錘頭是高鉻鑄鐵和35 鋼經(jīng)兩次鑄造制成的復合錘頭，充分發(fā)揮了兩種材質的特性。在1300×1600 立軸式錘式破碎機用復合錘頭進行錘頭磨損試驗。破碎機 = 730r/min，電動機功率 200kW。錘頭重量 = 120N，頭部高耐磨，柄部能承受大沖擊力，柄部材料為 45 鋼或 35 鋼正火處理250 ～ 300HB，頭部材料為 15Cr1MoCu 高鉻鑄鐵，920 ～ 960℃淬火溫度下實際化學成分；在一定溫度下淬火，在不同溫度回火時回火試棒的硬度（HRC）較強。
在試驗中高錳鋼錘頭只能使用 297h 就不可再用，而復合錘頭使用 545h 仍保持較好的外形，經(jīng)過使用1000 多 h，頭部與柄部仍很牢固，過渡層均勻，組織致密。與高錳鋼相比經(jīng)濟效益顯著，其使用壽命提高6 ～ 7 倍。
綜上所述可以看出， ZGMn13 在破碎較硬的物料時耐磨性能較好。
破碎不同物料時使用不同材料及結構的錘頭可大大提高錘頭的使用壽命，從而使機器效率提高。
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