挤压机用复合搅刀的制造方法技术

一种挤压机用复合搅刀的制造方法，挤压机为制造预应力混凝土圆孔板用。用高硬度的合金白口铸铁浇注磨损最严重的最末一扣半螺旋牙型块，再经热处理。将预制的半螺旋牙型块两个拼接放入搅刀铸型中对应的部位，用灰铸铁或球铁浇注本体材料。最末一扣螺旋牙根部的搅刀壁厚已经加厚，头部的圆孔成型段通过冷铁激冷可防止过量磨损。本发明专利技术搅刀最末一扣螺旋的耐磨性大为提高，成本低，并且只需用一台熔化设备就可生产。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关制造预应力混凝土圆孔板的挤压成型机上使用的搅刀的制造方法，特别是一种复合搅刀的制造方法。挤压机工作过程中对每一根搅刀的不同部位的性能要求有很大差别，其中位于尾部的螺纹联接段由于承受最大弯矩而要求材料有良好的强韧性及机加工性能，而位于中部的螺旋推挤段及头部的圆孔成形段(这两段统称为磨损段)由于一直与砂子、石头和水泥进行摩擦，则要求材料在保证强度足够的条件下有良好的耐磨性，即使在磨损段上，不同部位的磨损程度也有很大差别，以螺旋推挤段上最末一扣螺旋牙型的前侧面最为严重，经常会因最末一扣螺旋牙型的过量磨损而不得不停机，拆机后再对搅刀进行修复工作，有时还会造成整根搅刀的报废，严重地影响挤压机的正常运行，也增加了混凝土圆孔板的成本(参阅资料《凌云牌挤压机技术资料集》，四川省乐山市建筑机械厂编，1986年10月)。为了满足同一根搅刀上不同部位处对材料性能要求的巨大差异，近年来采用了复合铸造的方法(周定远，李锦章。用硼、铬、锰白口铸铁作挤压机铰刀材料的研究。热加工工艺，1986，6期，24-26)，即熔化两种不同成分的铁水，采用立式浇注，不同成分的铁水先后浇入搅刀铸型从而形成搅刀的不同部位，在搅刀的两部分上得到不同的性能，这两部分通过严格控制浇注时间而实现冶金结合连接到一起，这种方法虽然可以解决螺纹联接段与磨损段两大部分之间材料的匹配性问题，但要求具备两台熔化设备的生产条件；而且磨损段上轻微磨损部位与磨损最严重的最末一扣螺旋一样对待均用高合金铁水浇注，不仅会使搅刀成本增加较大，并且由于首先保证搅刀的安全运行，即磨损段不能在运行中断裂，对高合金铁水的强韧性也就有较高的要求，这样就限制了磨损段硬度的提高，磨损最严重的最末一扣螺旋的耐磨性就不可能大幅度提高；另外搅刀的两部分之间的冶金结合工艺控制起来也较难。本专利技术的目的主要是解决搅刀磨损段上磨损最严重的最末一扣螺旋牙型的磨损问题；同时在保证其他磨损部位耐磨性的前提下降低合金材料的消耗；并且只需用一台熔化设备就可进行复合搅刀的生产。本专利技术是这样实现的，用高硬度的合金白口铸铁预先浇注磨损最严重的最末一扣的半螺旋牙型块，复合搅刀铸型造好后，将以上预制的半螺旋牙型块两个拼接放入复合搅刀铸型中对应的部位，合箱浇注复合搅刀的本体材料。本体材料可采用灰铸铁或球铁。半螺旋牙型块两个正好形成复合搅刀最末一扣螺旋牙型。考虑到镶入预制螺旋牙型块后对复合搅刀整体强度的影响。通过力学计算加厚了最末一扣螺旋牙根部复合搅刀的壁厚。由于复合搅刀的整体强度及韧性依靠本体材料得以保证，允许了尽可能地提高预制半螺旋牙型块的硬度以提高其耐磨性；而复合搅刀头部的圆孔成型段则通过激冷本体材料中获得一层白口组织，可以防止这部分的过量磨损。这样一来，磨损段上磨损最严重部位的耐磨性就可大幅度提高，同时节省了高合金材料。本专利技术的预制半螺旋牙型块是通过镶入部分的深度及倒斜度来保证以上镶铸后的牢固性。与本体材料的结合为机械结合，也没有必要实现冶金结合。预制半螺旋牙型块的材料可以采用高碳含量的合金白铸铁，经热处理后进行镶铸。实际上采用用含钼共晶高铬白口铸铁在放置冷铁的铸型中浇铸得。冷铁放置在半螺旋牙型块的两个侧面，由于激冷作用及共晶高铬白口铸铁本身的凝固特性，可使显微组织中的M7C3型高硬度碳化物垂直于磨损最严重的侧面分布，从而充分发挥M7C3型碳化物优良的抗磨潜力，预制半螺旋牙型块需经淬火热处理以获得高硬度的马氏体基体组织。钼的加入主要是为了减少浇注复合搅刀的本体材料过程中，由于本体材料铁水的加热而使已淬火的预制螺旋牙型块的硬度降低。本专利技术的优点是用上述方法制造的复合搅刀由于本体材料可完全承受复合搅刀正常工作的扭矩而弯矩、镶铸进的螺旋牙型块可得到良好的支撑作用，螺旋牙型块本身的强度及韧性就处于次要地位，而可以通过提高含碳量大幅度地增加显微组织中碳化物的数量，从而提高复合搅刀最末一扣螺旋的耐磨性。同时由于预制的最末一扣螺旋牙型块的重量仅占整个搅刀重量的5％以下，所以增加合金元素的含量来保证预制的螺旋牙型块的性能所引起的成本增加是很有限的，比起整个搅刀的磨损段都用合金铸铁铸造更能降低成本。本专利技术的方法又可只用一台熔化设备就可生产复合搅刀。本专利技术的具体实施情况现在通过实施例并参考以下附图进行说明附图说明图1是本专利技术的复合搅刀铸造工艺示意图。图2是本专利技术的预制最末一扣的半螺旋牙型块的铸造工艺示意图。参照图1，采用垂直分型、立式浇注复合搅刀，预制的两个最末一扣的半螺旋牙型块(1)拼接放入铸型中对应的部位，复合搅刀最末一扣螺旋牙根部复合搅刀的壁厚t靠图中颈缩砂芯(4)进行加厚，t＞17mm。颈缩砂芯(4)内有钢筋砂芯头(5)。在复合搅刀头部的圆孔成型段的圆周部位放置冷铁(2)和(3)。每箱浇注两根搅刀。图中砂箱(6)尺寸为1000×450×150mm，冷铁(2)和(3)的壁厚为20mm，两根复合搅刀之间间距d为200mm。图2中多个成型冷铁(7)按一定距离放置在直径与复合搅刀外径相同的半圆形铸型(10)内，各成型冷铁(7)靠下部芯头(11)定位，由两侧的成型冷铁(7)、砂芯(9)和半圆形铸型(10)组成半螺旋牙型块(1)的型腔(8)。图的右部为半螺旋牙型块(1)的截面图。若最末一扣螺旋牙型原高为H，则半螺旋牙型块(1)总高为2H，镶入部分高也为H；若螺旋牙型顶部原宽为B，则半螺旋牙型块(1)最底部宽为B+4mm，形成倒斜度。本专利技术的实施例是采用含钼共晶高铬白口铸铁制备半螺旋牙型块(1)试样。含钼共晶高铬白口铸铁的成份范围是含碳3.8-4.0％，铬12-15％，钼0.5-0.8％，硅小于0.8％，锰0.6-1.0％，磷、硫小于0.08％(重量百分比)。合金是在10kg感应电炉内熔化的，铸造工艺按图2执行。铸态观察其显微组织发现碳化物基本垂直于半螺旋牙型块(1)试样的侧面分布，试样清理后用45KW箱式电炉热处理。热处理工艺为将试样以120℃-200℃/小时的加热速度加热到950℃，保温2小时后空冷到室温，不需进行回火处理。由于碳量较高，热处理后试样的硬度达HRC68。经过热处理后的试样按图1所示的铸造工艺放入铸型中对应的部位，合箱烘干铸型。烘干温度320℃左右，时间为10小时。最后在图1铸型中浇注本体材料。本体材料为在冲天炉内熔化的HT15-33铁水，含硅量调整在1.8-2.2％。浇注10分钟后即开箱空冷以防预制半螺旋牙型块(1)在铁水的加热下硬度有较大的降低。对制得的复合搅刀解剖以测定不同部位的组织及性能，结果发现预制半螺旋牙型块(1)的硬度仍保持在HRC63以上；复合搅刀头部的圆孔成型段由于冷铁(2)和(3)的激冷，表面有1.5-3mm的白口层，硬度为HRC49；预制半螺旋牙型块(1)与复合搅刀本体材料之间为机械结合。另外通过扭矩实验表明，这种机械结合保证了复合搅刀使用过程中的安全运行，磨损段在运行中不会断裂。本专利技术的复合搅刀样品曾在JA-12/1×60型挤压机上进行装机实验，已安全运行4000米，而最末一扣螺旋牙型在宽度(或厚度)方向上平均磨损仅为5mm(半螺旋牙型块(1)的宽度为30mm)，与同一工况条件下使用的采用两种不同成分的铁水复合铸造得的搅刀相比，耐磨性是后者的两倍；另外本专利技术的复合搅刀样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤压机用复合搅刀的制造方法，是有关制造预应力混凝土圆孔板的挤压机上使用的搅刀的制造方法，采用两种不同成分的铁水，浇注两次，铸造得复合搅刀，其特征是：（１、１）用高碳含量合金白口铸铁浇注最末一扣的半螺旋牙型块（１），经热处理得到半螺旋牙型块（１）；（１、２）半螺旋牙型块（１）截面的高为２Ｈ，镶入部分的高与原最末一扣的螺旋牙型的高相同，均为Ｈ；半螺旋牙型块（１）截面顶部的宽为原最末一扣的螺旋牙型顶部的宽Ｂ，镶入部分的最底部宽为Ｂ＋４ｍｍ；（１、３）复合搅刀铸型造好后，在每一根复合搅刀铸型内，将两个预制的半螺旋牙型块（１）拼接放入复合搅刀铸型中对应最末一扣螺旋牙型的部位，合箱后，用灰铸铁或球铁立式浇注复合搅刀本体部分；（１、４）最末一扣螺旋牙根部位复合搅刀的壁厚ｔ靠颈缩砂芯（４）进行加厚；（１、５）复合搅刀铸型中在复合搅刀的圆孔成型段的圆周部位设置冷铁（２）和（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺林，侯陈安，刘福运，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]