專利名稱：裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板和鏟刃板的生產工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于裝載機的主要部件——鏟刃板技術，主要涉及的是一種裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板和鏟刃板的生產工藝及裝置。
背景技術：
鏟刃板是裝載機的關鍵部件，其安裝在裝載機鏟斗的前部擔任切削物料的作用。這就要求鏟刃板有很高的耐磨性和耐沖擊韌性，即其耐磨性和耐沖擊韌性的好壞直接影響到整機的工作效率和用戶的經濟效益。鏟刃板的耐磨性高不但能減少鏟刃板的更換次數，還能為用戶節省工作時間和節約資金，鏟刃板的耐沖擊韌性高，裝載機在工作中遇到堅硬物料時刃口不會卷邊，提高了裝載機的掘進力和工作效率。由此，提高鏟刃板耐磨性和耐沖擊韌性，同時又能降低生產成本，成為多年來裝載機生產中亟待解決的技術難題。
目前，裝載機生產企業所生產鏟刃板的材料和工藝有以下幾種1、選用16Mn鋼板經過切割加工后制成，刃口部未經任何強化處理。其耐磨性差，耐沖擊韌性低，工作時易卷邊，使用壽命短，造成工作效率低。2、選用16Mn鋼板經切割加工后刃口處用耐磨合金焊條堆焊。其短期內能提高耐磨性，但堆焊層磨掉后還需停工進行二次堆焊、三次、四次……。這種工藝方法既浪費很多工作時間又給用戶增加施工成本。3、選用GB35鋼板經切割刃口、鉆孔，采用中頻加熱淬火處理，只能提高刃口處表面的硬度(表面硬度層在3mm左右)，心部沒有硬度，鏟刃板的前期耐磨性有所提高，3mm厚硬度層磨損后，里面和16Mn鋼板一樣，耐磨性和耐沖擊韌性就達不到要求。4、在鏟刃板上用螺絲聯接安裝一層材質為31Si2CrMnMo可拆卸小刀片，這種結構和方法造成鏟刃板的價格較高而且增加了裝配難度和成本。
發明內容
本發明提出裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板和鏟刃板的生產工藝及裝置的目的就在于使獲得的鏟刃板具有較好的耐磨性和耐沖擊韌性，同時使其具有良好的可焊性，從而提高裝載機的作業效率，延長使用壽命。
本發明完成上述目的采取的技術方案是鏟刃板采用ZG25CrMnMo材質，該材質的主要元素含量為C0.20～0.28％，Mn0.90～1.20％，Si0.20～0.37％，Cr0.90～1.20％，Mo0.20～0.30％，余量為鐵。本發明采用整體鑄造成型的鏟刃板，其材質的選擇是發明人經過長期的研究探索和大量的實驗所提出的。裝載機的鏟刃板是一種帶刃口的窄長板，有帶孔和不帶孔兩種，鏟刃板上帶孔，便于將鏟齒安裝上去，不帶孔的是將鏟齒與鏟刃板焊接聯接。不同的裝載機型需要配不同尺寸的鏟刃板，長度一般從2800mm～3500mm，寬度一般從200mm～350mm；厚度一般從18mm～30mm。作為裝載機牙齒的鏟刃板要對物料進行切割，其耐磨性要求較高，同時又要求具有較好的耐沖擊韌性，鏟刃板的后部要與裝載機的斗體聯接，因而要求其可焊性能好。鏟刃板的可焊性要求材料中的含碳量和所含錳、鉻元素不能高，而可淬硬性則要求材料中含足夠的碳和錳、鉻元素，鏟刃要求有較高的硬度同時又要求有較高的耐沖擊韌性，要同時滿足這兩種要求難度是很大的，硬度過高，耐磨性得到保證，則又影響到耐沖擊韌性，使其性能下降。本發明所提出的材料其碳和錳、鉻、鉬元素的含量很好的解決了上述問題，使獲得的鏟刃板具有較好的耐磨性和耐沖擊韌性，同時又具有良好的可焊接性。經試驗和應用檢測證明在各種不同工況環境下工作，其耐磨性是16Mn鋼板制作的鏟刃板的三倍以上，耐沖擊韌性完全適應各種工況條件作業的要求，焊接性能完全達到了機械性能要求。
本發明所提出的鏟刃板采用整體鑄造成型工藝并經熱處理工藝獲得。
鑄造工藝中，1、采用4個直接補縮冒口，即冒口作為澆注口和補縮口，4個冒口之間互不連通，并利用單個補縮通道與鑄型連通，澆注液從冒口通過單個補縮通道進入鑄型；解決了鑄件縱向彎曲變形的問題。2、采用將型箱向上傾斜15°～30°放置進行澆注鋼水的方式，這種方式增大了由冒口向模型內的補縮壓力，提高澆注液的流動性，從而使獲得的鑄件內部組織致緻密，無夾渣，提高了鏟刃板的整體性能。
本發明鏟刃板的熱處理工藝為將鑄造工藝獲得的鏟刃板860℃～900℃正火處理，850℃～890℃淬火處理，270℃～290℃回火處理。
為了滿足鏟刃板既要有較好的耐磨性，較高的耐沖擊韌性，還要滿足與斗體聯接所需要的可焊性，必須提高鏟刃板前部作業部位的硬度及心部硬度，只要心部硬度提高就會使耐磨性達到較高的要求，而鏟刃板后部與裝載機斗體聯接，則要有很好的可焊性，硬度不能高。由此，本發明的淬火工藝中，采用將鏟刃板在淬火爐中整體加熱、從鏟刃板兩面夾緊、兩面噴淋和局部噴淋淬火的方式，即將鏟刃板整體在淬火爐中加熱，然后從鏟刃板的正、反兩面將其夾緊、噴淋淬火，同時使鏟刃板后部即用以與斗體聯接的部位位于噴淋區域之外，也即鏟刃板的后部不進行噴淋淬火處理。本發明提出的淬火工藝使經淬火處理的鏟刃板前部鏟刃區70～80mm寬表面硬度在HRC38～48之間，心部硬度在HRC36～46之間，鏟刃板后部與斗體焊接區30～50mm寬硬度很低，利于和斗體的焊接聯接。現在已有的鏟刃板淬火工藝采用中高頻局部加熱、淬火，其淬火方式是表面加熱，不能提高鏟刃板的心部硬度，因此，除所選材質不理想外，現有淬火方式也影響了鏟刃板整體性能。而本發明采用對鏟刃板整體加熱，在淬火時從兩面對其夾緊就可校正鏟刃板的平整度和彎曲變形，有效避免了現有鏟刃板淬火工藝的不足，本發明采用從鏟刃板兩面同時噴淋淬火的方式，有效提高了其心部的硬度，使鏟刃板具有較好的耐磨性。
由于本發明采用整體加熱，從兩面夾緊、兩面噴淋及局部噴淋淬火的淬火工藝，使鏟刀板作業部位具有了理想的耐磨性，尤其是提高了其心部的硬度。同時又保證了鏟刃板的耐沖擊韌性和可焊性，使鏟刃板與裝載機斗體很好的結合一體。本發明提出的淬火方式，同時保證所獲得鏟刃板的平整度，因為淬火處理的同時，也是校正鏟刃板平整度和彎曲變形的過程。
本發明生產裝置中，包括整體鑄造成型設備、熱處理工藝中的正火爐、淬火爐和回火爐；主要涉及熱處理淬火工藝中的淬火壓床，其用以對從淬火爐中取出的鏟刃板從兩面夾緊，兩面噴淋淬火處理。淬火壓床包括兩個箱體，即靜箱體與動箱體，動箱體用以與靜箱體配合將鏟刃板從兩面夾緊，兩個箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有多個噴淋孔，兩個箱體上具有壓力水水腔，從箱體兩端進入的噴淋水經壓力水水腔從噴淋孔噴出。
兩個箱體的壓力水水腔為2個/2個以上，并設置控制噴淋水大小的閥門，通過調節對應鏟刃板不同部位的噴淋水大小而調整鏟刃板不同部位的硬度。
兩箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有向外凸起的筋板，用以對合時夾持鏟刃板。
淬火壓床中，設置調整鏟刃板高低位置的調節塊，其墊撐在鏟刃板底部，使鏟刃板與斗體聯接部位即不需噴淋淬火處理的部位高出兩箱體而位于噴淋區外。
兩箱體內充入有對箱體進行冷卻的冷卻水。
附圖1為裝載機鏟刃板(帶孔)結構示意圖。
附圖2為裝載機鏟刃板(不帶孔)結構示意圖。
附圖3為現有鑄造工藝獲得鏟刃板(未切割掉冒口與堂道)的結構示意圖。
附圖4為本發明鑄造工藝獲得鏟刃板(未切割掉冒口與堂道)的結構示意圖。
附圖5為本發明澆注時型箱放置的結構示意圖。
附圖6為本發明淬火壓床的結構示意圖。
附圖7為本發明淬火壓床動箱體的結構示意圖。
附圖8為本發明鏟刃板硬度分布說明圖。
圖中，1、鏟刃板，2、補縮通道，3、冒口，4、堂道，5、型箱，6、靜箱體，8、閥門，9、滾輪，10、壓緊凸輪，11、動箱體，12、筋板，13、噴淋孔，14、壓力水水腔。
具體實施例方式
結合附圖，給出
具體實施例方式本發明裝載機鏟刃板的材質為ZG25CrMnMo，該材質的主要元素含量為C0.20～0.28％，Mn0.90～1.20％，Si0.20～0.37％，Cr0.90～1.20％，Mo0.20～0.30％，余量為鐵。
例1C0.26％，Mn1.10％，Si0.30％，Cr1.10％，Mo0.25％，余量為鐵，S、P≤0.035％。
例2C0.20％，Mn1.20％，Si0.25％，Cr1.0％，Mo0.20％，余量為鐵，S、P≤0.035％。
例3C0.28％，Mn0.90％，Si0.20％，Cr0.95％，Mo0.30％，余量為鐵，S、P≤0.035％。
本發明的鏟刃板采用整體鑄造成型工藝并經熱處理工藝獲得。
鑄造工藝中，采用石英砂，并用水玻璃作為粘結劑制成的砂型，與現有鑄造工藝的砂型材料相同。采用單個直接補縮冒口，即冒口作為澆注口和補縮口，每個冒口利用單個補縮冒口與鑄型連通。
由于鏟刃板1為窄長型的薄板，鑄造難度很大，用現有的鑄造工藝容易產生變形，厚度不均勻，內部縮松和夾渣的缺陷。現有鑄造工藝中澆注板材時，澆注系統要用兩根堂道4連接冒口3，如圖3所示，這種工藝生產的鑄件容易縱向彎曲變形。本發明鑄造工藝中，采用4個直接補縮冒口，如圖4所示，每個冒口3利用單個補縮通道2與鑄型連通，澆注液從冒口通過單個補縮通道2進入鑄型；解決了鑄件縱向變形的問題。現有鑄造工藝采用水平放置型箱5澆注的方式，使得鑄件組織不緻密，并存在內部縮松、夾渣等問題，使鑄件整體性能下降。本發明鑄造工藝中，采用將型箱5向上傾斜一定角度放置進行澆注的方式；其傾斜角度在15°～30°(如圖5所示)，該實施例選擇為20°，增大了由冒口向模型內的補縮壓力，澆注液的流動性好，使獲得的鏟刃板內部組織均勻、緻密。澆注時，鋼水里的塘渣和型腔里面的浮砂以及氣體，很快漂浮到上面冒口附近，避免鑄件產生內部縮松、夾渣。
本發明鏟刃板的熱處理工藝為1、正火處理，產品裝進正火爐后在60-80分鐘(如70分鐘)內溫度升到850℃～890℃(如875℃)，保溫90-120分鐘(如100分鐘)出爐空氣冷卻。2、將正火后的鏟刃板整體裝進淬火爐60-80分鐘(如70分鐘)內升溫到850℃～890℃(如870℃)，保溫80-100分鐘(如90分鐘)出爐淬火。3、回火處理，淬火后的鏟刃板裝進回火爐50-60分鐘(如55分鐘)內溫度升到270℃～290℃(如280℃)，保溫110-130分鐘(如120分鐘)出爐。
本發明淬火工藝中，將從淬火爐出來的鏟刃板從兩面夾緊，從兩面噴淋淬火，同時將鏟刃板后部與斗體聯接部位置于噴淋淬火區外。
本發明生產方法中涉及到的生產裝置，包括整體鑄造成型設備，熱處理工藝中的正火爐、淬火爐和回火爐；鑄造成型設備中的砂型，結合圖4，其冒口3通過一根堂道4與鑄型連通；其余鑄造設備全部與現有鑄造工藝的設備相同。正火爐、淬火爐及回火爐，屬于熱處理工藝常用設備，即現有熱處理工藝普遍采用的設備。本發明提出的生產裝置主要涉及熱處理淬火工藝中的淬火壓床，其用以對從淬火爐中取出的鏟刃板從兩面夾緊，兩面噴淋淬火處理。結合圖6、7給出的本發明淬火壓床的結構示意圖，淬火壓床包括兩個箱體，即靜箱體6與動箱體11，動箱體11用以與靜箱體6配合將鏟刃板1從兩面夾緊，將從淬火爐移出的鏟刃板置于靜箱體6一側，移動動箱體11，使其與靜箱體配合，從兩面將鏟刃板夾緊。兩個箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有多個噴淋孔13，兩個箱體上具有壓力水水腔14，從箱體兩端進入的噴淋水經壓力水水腔14從噴淋孔13噴出，從鏟刃板兩面對其噴淋淬火。
兩個箱體的壓力水水腔14為2個/2個以上，并設置控制噴淋水大小的閥門8，通過調節對應于鏟刃板不同部位的噴淋水大小(強度)，達到調整鏟刃板不同部位硬度的目的。
兩箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有向外凸起的筋板12，用以對合時夾持鏟刃板。
淬火壓床中，設置用以調整鏟刃板高低位置的調節塊，其墊撐在鏟刃板底部，從而保證使鏟刃板后部(淬火時在上部)，也即鏟刃板與斗體聯接部位高出兩個箱體而位于噴淋區外部，圖6中，置于兩箱體外，未被夾持部分即為鏟刃板的后部。
兩箱體下部設置滾輪9，便于箱體在機架上的移動，設置的手動壓緊凸輪10用以使動箱體11與靜箱體6配合將鏟刃板夾緊。
兩箱體內充入有冷卻水對箱體進行冷卻。
由圖8可看出，鏟刃板的前部切削部位為硬度區，表面硬度在HRC38-48之間，后部與斗體聯接部位為無硬度區，中部為硬度過渡區。
權利要求
1.一種裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板，本發明的特征是鏟刃板采用ZG25CrMnMo材料，該材料的主要元素含量為C0.20～0.28％，Mn0.90～1.20％，Si0.20～0.37％，Cr0.90～1.20％，Mo0.20～0.30％，余量為鐵。
2.一種生產權利要求1的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產工藝，其特征是鏟刃板采用整體鑄造成型工藝并經熱處理獲得，熱處理的淬火工藝中，采用將鏟刃板在淬火爐中整體加熱，從鏟刃板兩面夾緊、兩面噴淋淬火和局部噴淋淬火的方式，即將鏟刃板整體在淬火爐中加熱，然后將從淬火爐出來的鏟刃板從兩面夾緊，從兩面噴淋淬火；同時將鏟刃板后部與斗體聯接部位置于噴淋淬火區外，鏟刃板后部與斗體聯接部位不進行噴淋淬火。
3.一種實現權利要求2的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板生產工藝的生產裝置，其主要包括鑄造設備、熱處理工藝中的正火爐、淬火爐及回火爐，本發明的特征是主要涉及熱處理淬火工藝中的淬火壓床，其用以對從淬火爐中取出的鏟刃板從兩面夾緊，兩面噴淋淬火處理，淬火壓床包括兩個箱體，即靜箱體(6)與動箱體(11)，動箱體(11)用以與靜箱體(6)配合將鏟刃板(11)從兩面夾緊，兩個箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有多個噴淋孔(13)，兩個箱體上具有壓力水水腔(14)，從箱體兩端進入的噴淋水經壓力水水腔從噴淋孔噴出。
4.根據權利要求2所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產工藝，其特征是鑄造成型工藝中，采用4個直接補縮冒口(3)，4個冒口之間互不連通，即冒口(3)作為澆注口和補縮口，每個冒口利用單個補縮通道(2)與鑄型連通，澆注液從冒口(3)通過單個補縮通道(2)進入鑄型。
5.根據權利要求2所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產工藝，其特征是鑄造成型工藝中，采用將型箱(5)向上傾斜15°～30°放置進行澆注鋼水的方式，增加由冒口向模型內的補縮壓力，提高澆注液的流動性。
6.根據權利要求3所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產裝置，其特征是淬火壓床兩個箱體的壓力水水腔(14)為2個/2個以上，并設置控制噴淋水大小的閥門(8)，通過調節對應鏟刃板不同部位的噴淋水大小而調整鏟刃板不同部位的硬度。
7.根據權利要求3或6所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產裝置，其特征是淬火壓床中兩箱體用以夾持鏟刃板的箱面上具有向外凸起的筋板(12)，用以對合時夾持鏟刃板。
8.根據權利要求3所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產裝置，其特征是淬火壓床中，設置調整鏟刃板高低位置的調節塊，其墊撐在鏟刃板底部，使鏟刃板與斗體聯接部位高出兩箱體而位于噴淋區外。
9.根據權利要求4所述的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的生產裝置，其特征是淬火壓床中兩箱體內充入有對箱體進行冷卻的冷卻水。
全文摘要
本發明屬于裝載機的主要部件——鏟刃板技術。提出的裝載機用整體鑄造合金鋼鏟刃板的和鏟刃板的生產工藝及裝置，鏟刃板采用ZG25Cr MnMo材料，該材料的主要元素含量為C0.20～0.28％，Mn0.90～1.20％，Si0.20～0.37％，Cr0.90～1.20％，Mo0.20～0.30％，余量為鐵；鏟刃板采用整體鑄造成型工藝并經熱處理獲得，熱處理的淬火工藝中，采用將鏟刃板在淬火爐中整體加熱，從鏟刃板兩面夾緊、兩面噴淋淬火和局部噴淋淬火的方式，即將鏟刃板整體在淬火爐中加熱，然后將從淬火爐出來的鏟刃板從兩面夾緊，從兩面噴淋淬火；同時將鏟刃板后部與斗體聯接部位置于噴淋淬火區外，鏟刃板后部與斗體聯接部位不進行噴淋淬火。
文檔編號B22C9/08GK1670315SQ20041001014
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月19日 優先權日2004年3月19日
發明者魏剛峰 申請人:洛陽市鋼峰鑄造有限公司