專利名稱：擠壓機用復合攪刀的制造方法
技術領域：
本發明是有關制造預應力混凝土圓孔板的擠壓成型機上使用的攪刀的制造方法，特別是一種復合攪刀的制造方法。
擠壓機工作過程中對每一根攪刀的不同部位的性能要求有很大差別，其中位于尾部的螺紋聯接段由于承受最大彎矩而要求材料有良好的強韌性及機加工性能，而位于中部的螺旋推擠段及頭部的圓孔成形段(這兩段統稱為磨損段)由于一直與砂子、石頭和水泥進行摩擦，則要求材料在保證強度足夠的條件下有良好的耐磨性，即使在磨損段上，不同部位的磨損程度也有很大差別，以螺旋推擠段上最末一扣螺旋牙型的前側面最為嚴重，經常會因最末一扣螺旋牙型的過量磨損而不得不停機，拆機后再對攪刀進行修復工作，有時還會造成整根攪刀的報廢，嚴重地影響擠壓機的正常運行，也增加了混凝土圓孔板的成本(參閱資料《凌云牌擠壓機技術資料集》，四川省樂山市建筑機械廠編，1986年10月)。為了滿足同一根攪刀上不同部位處對材料性能要求的巨大差異，近年來采用了復合鑄造的方法(周定遠，李錦章。用硼、鉻、錳白口鑄鐵作擠壓機鉸刀材料的研究。熱加工工藝，1986，6期，24-26)，即熔化兩種不同成分的鐵水，采用立式澆注，不同成分的鐵水先后澆入攪刀鑄型從而形成攪刀的不同部位，在攪刀的兩部分上得到不同的性能，這兩部分通過嚴格控制澆注時間而實現冶金結合連接到一起，這種方法雖然可以解決螺紋聯接段與磨損段兩大部分之間材料的匹配性問題，但要求具備兩臺熔化設備的生產條件；而且磨損段上輕微磨損部位與磨損最嚴重的最末一扣螺旋一樣對待均用高合金鐵水澆注，不僅會使攪刀成本增加較大，并且由于首先保證攪刀的安全運行，即磨損段不能在運行中斷裂，對高合金鐵水的強韌性也就有較高的要求，這樣就限制了磨損段硬度的提高，磨損最嚴重的最末一扣螺旋的耐磨性就不可能大幅度提高；另外攪刀的兩部分之間的冶金結合工藝控制起來也較難。
本發明的目的主要是解決攪刀磨損段上磨損最嚴重的最末一扣螺旋牙型的磨損問題；同時在保證其他磨損部位耐磨性的前提下降低合金材料的消耗；并且只需用一臺熔化設備就可進行復合攪刀的生產。
本發明是這樣實現的，用高硬度的合金白口鑄鐵預先澆注磨損最嚴重的最末一扣的半螺旋牙型塊，復合攪刀鑄型造好后，將以上預制的半螺旋牙型塊兩個拼接放入復合攪刀鑄型中對應的部位，合箱澆注復合攪刀的本體材料。本體材料可采用灰鑄鐵或球鐵。半螺旋牙型塊兩個正好形成復合攪刀最末一扣螺旋牙型。考慮到鑲入預制螺旋牙型塊后對復合攪刀整體強度的影響。通過力學計算加厚了最末一扣螺旋牙根部復合攪刀的壁厚。由于復合攪刀的整體強度及韌性依靠本體材料得以保證，允許了盡可能地提高預制半螺旋牙型塊的硬度以提高其耐磨性；而復合攪刀頭部的圓孔成型段則通過激冷本體材料中獲得一層白口組織，可以防止這部分的過量磨損。這樣一來，磨損段上磨損最嚴重部位的耐磨性就可大幅度提高，同時節省了高合金材料。本發明的預制半螺旋牙型塊是通過鑲入部分的深度及倒斜度來保證以上鑲鑄后的牢固性。與本體材料的結合為機械結合，也沒有必要實現冶金結合。預制半螺旋牙型塊的材料可以采用高碳含量的合金白鑄鐵，經熱處理后進行鑲鑄。實際上采用用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵在放置冷鐵的鑄型中澆鑄得。冷鐵放置在半螺旋牙型塊的兩個側面，由于激冷作用及共晶高鉻白口鑄鐵本身的凝固特性，可使顯微組織中的M7C3型高硬度碳化物垂直于磨損最嚴重的側面分布，從而充分發揮M7C3型碳化物優良的抗磨潛力，預制半螺旋牙型塊需經淬火熱處理以獲得高硬度的馬氏體基體組織。鉬的加入主要是為了減少澆注復合攪刀的本體材料過程中，由于本體材料鐵水的加熱而使已淬火的預制螺旋牙型塊的硬度降低。
本發明的優點是用上述方法制造的復合攪刀由于本體材料可完全承受復合攪刀正常工作的扭矩而彎矩、鑲鑄進的螺旋牙型塊可得到良好的支撐作用，螺旋牙型塊本身的強度及韌性就處于次要地位，而可以通過提高含碳量大幅度地增加顯微組織中碳化物的數量，從而提高復合攪刀最末一扣螺旋的耐磨性。同時由于預制的最末一扣螺旋牙型塊的重量僅占整個攪刀重量的5％以下，所以增加合金元素的含量來保證預制的螺旋牙型塊的性能所引起的成本增加是很有限的，比起整個攪刀的磨損段都用合金鑄鐵鑄造更能降低成本。本發明的方法又可只用一臺熔化設備就可生產復合攪刀。
本發明的具體實施情況現在通過實施例并參考以下附圖進行說明
圖1是本發明的復合攪刀鑄造工藝示意圖。
圖2是本發明的預制最末一扣的半螺旋牙型塊的鑄造工藝示意圖。
參照圖1，采用垂直分型、立式澆注復合攪刀，預制的兩個最末一扣的半螺旋牙型塊(1)拼接放入鑄型中對應的部位，復合攪刀最末一扣螺旋牙根部復合攪刀的壁厚t靠圖中頸縮砂芯(4)進行加厚，t＞17mm。頸縮砂芯(4)內有鋼筋砂芯頭(5)。在復合攪刀頭部的圓孔成型段的圓周部位放置冷鐵(2)和(3)。每箱澆注兩根攪刀。圖中砂箱(6)尺寸為1000×450×150mm，冷鐵(2)和(3)的壁厚為20mm，兩根復合攪刀之間間距d為200mm。
圖2中多個成型冷鐵(7)按一定距離放置在直徑與復合攪刀外徑相同的半圓形鑄型(10)內，各成型冷鐵(7)靠下部芯頭(11)定位，由兩側的成型冷鐵(7)、砂芯(9)和半圓形鑄型(10)組成半螺旋牙型塊(1)的型腔(8)。圖的右部為半螺旋牙型塊(1)的截面圖。若最末一扣螺旋牙型原高為H，則半螺旋牙型塊(1)總高為2H，鑲入部分高也為H；若螺旋牙型頂部原寬為B，則半螺旋牙型塊(1)最底部寬為B+4mm，形成倒斜度。
本發明的實施例是采用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵制備半螺旋牙型塊(1)試樣。含鉬共晶高鉻白口鑄鐵的成份范圍是含碳3.8-4.0％，鉻12-15％，鉬0.5-0.8％，硅小于0.8％，錳0.6-1.0％，磷、硫小于0.08％(重量百分比)。合金是在10kg感應電爐內熔化的，鑄造工藝按圖2執行。鑄態觀察其顯微組織發現碳化物基本垂直于半螺旋牙型塊(1)試樣的側面分布，試樣清理后用45KW箱式電爐熱處理。熱處理工藝為將試樣以120℃-200℃/小時的加熱速度加熱到950℃，保溫2小時后空冷到室溫，不需進行回火處理。由于碳量較高，熱處理后試樣的硬度達HRC68。經過熱處理后的試樣按圖1所示的鑄造工藝放入鑄型中對應的部位，合箱烘干鑄型。烘干溫度320℃左右，時間為10小時。最后在圖1鑄型中澆注本體材料。本體材料為在沖天爐內熔化的HT15-33鐵水，含硅量調整在1.8-2.2％。澆注10分鐘后即開箱空冷以防預制半螺旋牙型塊(1)在鐵水的加熱下硬度有較大的降低。對制得的復合攪刀解剖以測定不同部位的組織及性能，結果發現預制半螺旋牙型塊(1)的硬度仍保持在HRC63以上；復合攪刀頭部的圓孔成型段由于冷鐵(2)和(3)的激冷，表面有1.5-3mm的白口層，硬度為HRC49；預制半螺旋牙型塊(1)與復合攪刀本體材料之間為機械結合。另外通過扭矩實驗表明，這種機械結合保證了復合攪刀使用過程中的安全運行，磨損段在運行中不會斷裂。本發明的復合攪刀樣品曾在JA-12/1×60型擠壓機上進行裝機實驗，已安全運行4000米，而最末一扣螺旋牙型在寬度(或厚度)方向上平均磨損僅為5mm(半螺旋牙型塊(1)的寬度為30mm)，與同一工況條件下使用的采用兩種不同成分的鐵水復合鑄造得的攪刀相比，耐磨性是后者的兩倍；另外本發明的復合攪刀樣品的頭部圓孔成型段激冷層的耐磨性也能完全滿足要求。本發明的復合攪刀對擠壓機的整機性能也沒有不良影響。
權利要求
1.一種擠壓機用復合攪刀的制造方法，是有關制造預應力混凝土圓孔板的擠壓機上使用的攪刀的制造方法，采用兩種不同成分的鐵水，澆注兩次，鑄造得復合攪刀，其特征是(1、1)用高碳含量合金白口鑄鐵澆注最末一扣的半螺旋牙型塊(1)，經熱處理得到半螺旋牙型塊(1)；(1、2)半螺旋牙型塊(1)截面的高為2H，鑲入部分的高與原最末一扣的螺旋牙型的高相同，均為H；半螺旋牙型塊(1)截面頂部的寬為原最末一扣的螺旋牙型頂部的寬B，鑲入部分的最底部寬為B+4mm；(1、3)復合攪刀鑄型造好后，在每一根復合攪刀鑄型內，將兩個預制的半螺旋牙型塊(1)拼接放入復合攪刀鑄型中對應最末一扣螺旋牙型的部位，合箱后，用灰鑄鐵或球鐵立式澆注復合攪刀本體部分；(1、4)最末一扣螺旋牙根部位復合攪刀的壁厚t靠頸縮砂芯(4)進行加厚；(1、5)復合攪刀鑄型中在復合攪刀的圓孔成型段的圓周部位設置冷鐵(2)和(3)。
2.按權利要求1所述的一種擠壓機用復合攪刀的制造方法，其特征是(2、1)用含鉬共晶高鉻白口鑄鐵在放置成型冷鐵(7)的半螺旋牙型塊(1)的鑄型中澆注半螺旋牙型塊(1)，成型冷鐵(7)多個放置在半螺旋牙型塊(1)的型腔(8)的兩個側面；(2、2)含鉬共晶高鉻白口鑄鐵的成分范圍是含碳3.8-4.0％，鉻12-15％，鉬0.5-0.8％，硅小于0.8％，錳0.6-1.0％，磷、硫小于0.08％(重量百分比)。(2、3)以上澆注得半螺旋牙型塊(1)還需經以下熱處理以120℃-200℃/小時的加熱速度加熱到950℃，保溫2小時后，空冷到室溫。
全文摘要
一種擠壓機用復合攪刀的制造方法，擠壓機為制造預應力混凝土圓孔板用。用高硬度的合金白口鑄鐵澆注磨損最嚴重的最末一扣半螺旋牙型塊，再經熱處理。將預制的半螺旋牙型塊兩個拼接放入攪刀鑄型中對應的部位，用灰鑄鐵或球鐵澆注本體材料。最末一扣螺旋牙根部的攪刀壁厚已經加厚，頭部的圓孔成型段通過冷鐵激冷可防止過量磨損。本發明攪刀最末一扣螺旋的耐磨性大為提高，成本低，并且只需用一臺熔化設備就可生產。
文檔編號B22D25/00GK1068055SQ9110454
公開日1993年1月20日 申請日期1991年7月2日 優先權日1991年7月2日
發明者賀林, 侯陳安, 劉福運 申請人:西安交通大學