挖掘机斗齿及其制造方法技术

技术编号:21127603 阅读:283 留言:0更新日期:2019-05-18 00:06
本发明专利技术公开了一种挖掘机斗齿及其制造方法,包括冶炼、石墨型铸造、拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉、预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺。本发明专利技术采用石墨型永久型铸造工艺,铸件表面光洁度和尺寸精度均优于现有技术,大幅减少造型材料的用量,固废排放显著降低;石墨型铸件晶粒组织细小,力学性能高;在浇冒口内侧放置覆膜砂壳型,降低该处石墨型冷却速度增强冒口补缩能力,使铸件实现顺序凝固,提高铸件工艺出品率;在铸型内浇口与冒口间连接部位镶嵌发热保温材料,当该处冷却到液固两相区温度时运用机械方法拔掉冒口,降低切割冒口成本;将600‑900℃的斗齿铸件送入热处理炉进行奥氏体化,显著降低热处理加热能耗。

Bucket Tooth of Excavator and Its Manufacturing Method

The invention discloses a bucket tooth of excavator and its manufacturing method, including smelting, graphite mould casting, riser pulling process, feeding red hot castings into heat treatment furnace, and bainite transformation heat treatment process after pre-forming part of martensite structure. The invention adopts the graphite permanent casting process, the surface finish and dimensional accuracy of the casting are better than the existing technology, the amount of moulding materials is greatly reduced, the solid waste emission is significantly reduced, the grain structure of the graphite casting is fine and the mechanical properties are high, and the coated sand shell mould is placed inside the gate riser to reduce the cooling speed of the graphite mould, enhance the feeding capacity of the riser and make the castings realize the sequence. Solidification can increase the yield of casting process; heat insulating material is embedded in the connection part between the inner gate and riser of the casting mould, when the temperature of the liquid-solid two-phase zone is cooled, the riser is pulled out by mechanical method to reduce the cost of cutting riser; the bucket casting at 600 900 C is sent to the heat treatment furnace for austenitization, which can significantly reduce the energy consumption of heat treatment heating.

【技术实现步骤摘要】
挖掘机斗齿及其制造方法
本专利技术涉及挖掘机斗齿的制造
,具体涉及一种挖掘机斗齿及其制造方法。
技术介绍
斗齿是挖掘机的重要部件,装在挖掘机铲斗的前端,系悬臂梁构件,直接与矿石、砂土、岩石等物料接触。在接触物料时,既承受冲击作用,又承受弯矩作用,服役过程中,斗齿尖部受到较强烈的冲击滑动磨料磨损,尖部表面常出现各式犁沟、变形,造成表面磨损或脱落。因此,要求斗齿必须具有足够的强度、韧性和抗磨性。国内外常见的斗齿制造方法包括:(1)覆膜砂铸型铸造:覆膜砂铸造的具体工艺为,采用射芯机将覆膜砂制得壳型,为防止浇注时覆膜砂铸型塌箱,一般将铸型在砂箱内摆放后填充粗砂,以增加覆膜砂铸型强度。但粗砂经反复高温后易粉化,劳动环境极差。同时,覆膜砂不能重复使用,成本较高,固废排放是今后阻碍覆膜砂铸造的主要因素。(2)失蜡法熔模铸造:此工艺过程包括压蜡模、挂砂、失蜡、高温焙烧进一步脱蜡、浇注等工序。工艺流程长,操作者劳动环境差,成本高。(3)模锻:成本最高,同时工艺水平以及斗齿质量也是最好的,但仅适用于形状简单斗齿成形,复杂形状斗齿锻造成形困难。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷,本专利技术提供一种挖掘机斗齿及其制造方法,以降低制造过程中能耗、固废排放和制造成本,制造得到的斗齿的力学性能高。为实现上述目的,本专利技术还提供了一种挖掘机斗齿的制造方法,依次包括步骤:冶炼、石墨型铸造、拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉、预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺。冶炼具体包括以下步骤:步骤一:将原料通过电弧炉或中频感应炉冶炼得到钢液;步骤二:将钢液进行LF精炼,出钢温度1550±20℃。石墨型铸造具体包括以下步骤:步骤一:将石墨两半型预热到180-250℃;步骤二:安装砂芯和浇冒口,喷涂石墨型专用涂料;步骤三:合型后安放浇口圈,将钢水浇入石墨型。优选地,石墨型铸造中,浇冒口内侧镶嵌覆膜砂壳芯,利用隔热保温作用提高浇冒口的补缩能力;在铸件与内浇口的连接部位,镶嵌发热冒口材料,创造此处最高的温度场条件,浇注后该处恰当温度时拔掉冒口。拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉具体包括以下步骤:步骤一:待铸件冷却到1350±20℃时,用铸型上方的机械装置夹持冒口圈,将冒口拔断;步骤二:石墨型开模,将红热铸件冷却到600-900℃时送入热处理炉。预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺具体包括以下步骤:步骤一:将拔掉冒口后的600-900℃铸件升温到930±20℃,炉内保温1-3h后,之后冷却,再进入等温热处理炉;步骤二:等温温度为200-350℃,保温2-5h,等温后空冷。优选地,步骤一中,冷却是以风冷或喷雾方式冷却到240-350℃;冷却的速率为2-4℃/s。本专利技术还提供了根据上述方法制备得到的挖掘机斗齿。优选地,挖掘机斗齿的显微组织为无碳化物贝氏体-马氏体-残余奥氏体复相组织。优选地,挖掘机斗齿具有高强、高韧、高硬度;挖掘机斗齿的抗拉强度σb为1000-1400MPa,冲击功Aku为20-35J,硬度HRC为48-55。本专利技术提供的技术方案,具有如下的有益效果:(1)本专利技术采用石墨型铸造,铸件的晶粒尺寸细化,力学性能强度、硬度、韧性提高,斗齿的使用寿命延长,节省开采成本,提高了挖掘机的工作效率;(2)与覆膜砂铸造和熔模铸造相比,本专利技术石墨型铸造仅在浇冒口内侧镶嵌覆膜砂内衬,覆膜砂使用量仅是覆膜砂铸造的1/8,大幅降低造型材料成本和固废排放;(3)本专利技术采用拔冒口技术,不仅节省切割冒口费用,而且红热铸件送入热处理炉,大幅降低热处理加热能耗;(4)本专利技术采用预形成部分马氏体促进贝氏体转变热处理工艺,不仅得到马氏体-无碳化物贝氏体-残余奥氏体复相组织,而且细化贝氏体组织,显著提高斗齿的强度和韧性;(5)本专利技术采用风冷或喷雾预形成部分马氏体,设备简单,不使用淬火液,实现绿色清洁热处理;(6)本专利技术所提供的斗齿σb:1000-1400MPa、冲击功Aku:20-35J、硬度HRC:48-55;与现有斗齿相比,本专利技术所提供的斗齿的各项性能大幅提高,能够适应大功率挖掘机的采掘要求。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术中立式浇注工艺简图一;图2为本专利技术中立式浇注工艺简图二;图3为本专利技术中水平浇注工艺简图一;图4为本专利技术中水平浇注工艺简图二。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案,因此只是作为示例,而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本专利技术中材料的力学性能测试均根据相应的国家标准进行测试。本专利技术的原料通过冶炼、石墨型铸造、拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉、预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺得到挖掘机斗齿。其中冶炼及石墨型铸造工艺包括以下步骤:步骤一:将原料通过电弧炉或中频感应炉冶炼得到钢液;步骤二:将钢液进行LF精炼,出钢温度1550±20℃;步骤三:将精炼后的钢液浇入石墨型得到铸件。拔冒口工艺及红热铸件送入热处理炉包括以下步骤:步骤一:待镶嵌发热材料部位冷却到1350±20℃时,用铸型上方的机械装置夹持冒口圈,将冒口拔断;步骤二:石墨型开模,将红热铸件冷却到600-900℃时送入热处理炉,将铸件在930±20℃炉内保温1-3h。预形成部分马氏体促进贝氏体转变热处理工艺,包括以下步骤:步骤一:将铸件在930±20℃炉内保温1-3h后,以风冷或喷雾方式快速(2-4℃/s的速度)冷却到240-350℃,然后进入等温热处理炉;步骤二:等温温度为200-350℃,保温时间2-5h,等温后空冷。各实施例进行冶炼、铸造、热处理时的工艺参数即:VD精炼后的出钢温度,拔冒口时发热材料部位温度、红热铸件奥氏体化保温温度,风冷时冷却速度、回火处理时保温温度、冷却温度如下表1所示。表1冶炼、轧制、球化退火时的工艺参数按照上述工艺制造斗齿后,其力学性能如表2所示。表2斗齿力学性能组别实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6σb(Mpa)110512001100120010801090AkU(J)353028252626HRC484950525151本专利技术采用石墨型永久型铸型。在同材质铸件情况下,采用石墨型铸造显著细化铸态组织晶粒,与砂型铸造相比,可提高机械性能20%,且铸件尺寸精度高。本专利技术仅在浇冒口处采用覆膜砂壳芯作为内衬,减小石墨型对金属液的冷却速度,提高冒口补缩能力,提高铸件工艺出品率;型砂使用量是覆膜砂铸造工艺的1/8,显著减少固废排放。本专利技术的石墨型铸造显著降低造型费用;石墨型使用寿命达到3000-5000模次,铸造每件斗齿的石墨型费用为1-2元左右,而覆膜砂铸型工艺的造型成本为每件9-10元。本专利技术的拔冒口工艺设计及红热铸件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于,依次包括步骤:冶炼、石墨型铸造、拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉、预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺。

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于,依次包括步骤:冶炼、石墨型铸造、拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉、预形成部分马氏体组织后进行贝氏体转变热处理工艺。2.根据权利要求1所述的挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于,所述冶炼具体包括以下步骤:步骤一:将原料通过电弧炉或中频感应炉冶炼得到钢液;步骤二:将所述钢液进行LF精炼,出钢温度1550±20℃。3.根据权利要求1所述的挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于,所述石墨型铸造具体包括以下步骤:步骤一:将石墨两半型预热到180-250℃;步骤二:安装砂芯和浇冒口,喷涂石墨型专用涂料;步骤三:合型后安放浇口圈,将钢水浇入石墨型。4.根据权利要求3所述的挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于:所述石墨型铸造中,所述浇冒口内侧镶嵌覆膜砂壳芯,利用隔热保温作用提高浇冒口的补缩能力;在铸件与内浇口的连接部位,镶嵌发热冒口材料,创造此处最高的温度场条件,浇注后该处恰当温度时拔掉冒口。5.根据权利要求1所述的挖掘机斗齿的制造方法,其特征在于,所述拔冒口工艺并将红热铸件送入热处理炉具体包括以下步骤:步骤一:待铸件冷却到1...

【专利技术属性】
技术研发人员:高占勇安胜利李育洛赵永旺
申请(专利权)人:内蒙古科技大学
类型:发明
国别省市:内蒙古,15

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