錘式破碎機(jī)錘頭的材質(zhì)研究分析

一般來(lái)說(shuō)，物料硬度越高,對(duì)錘頭材質(zhì)的硬度要求越高，而物料塊度越大。對(duì)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(jī)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(huì)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(guān)鍵。

錘頭常用的材料

一般來(lái)說(shuō)，錘頭的常用材質(zhì)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(yùn)行，一般采用符合時(shí)錘頭結(jié)構(gòu)。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(guò)程中的巨大沖擊力。其一是雙液熱復(fù)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(yán)謹(jǐn)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(dá)成的優(yōu)良耐磨性和抗沖擊的整體綜合性能。

錘式破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)

破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)也會(huì)影響錘頭的使用壽命，其中主要的是轉(zhuǎn)子的功率和轉(zhuǎn)速。當(dāng)沖擊力F 以沖擊角α打擊錘面時(shí),物料對(duì)錘頭的磨損方式發(fā)生了變化。引進(jìn)的破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)子直徑1000×寬1000mm，轉(zhuǎn)速 740r／min，功率160 kw，最大進(jìn)料粒度為 150mm，破碎能力 120 t／h。含量達(dá) 75%～90%，莫氏硬度 7級(jí)以上，抗壓強(qiáng)度為200—300MPa。 40CrMnSiMoRe鋼合金元素含量少，出產(chǎn)本錢低，工藝簡(jiǎn)樸，通過(guò)合適的熱處理即可獲得需要的機(jī)械強(qiáng)度。此外，還可以采用鑲鑄白口鐵錘頭，試驗(yàn)表明，在破碎莫氏硬度為6.5的鈉長(zhǎng)石時(shí)，使用壽命可不亂地達(dá)到高錳鋼錘頭的3倍，從上面的分析可知，以上2種復(fù)合錘頭知足使用機(jī)能要求。

錘式破碎機(jī)是利用快速旋轉(zhuǎn)的錘頭沖擊物料進(jìn)行破碎的。錘頭是重錘式破碎機(jī)的主要受力件，也是最易磨損的零件。據(jù)有關(guān)資料介紹，每年全國(guó)因錘頭破損要消耗掉數(shù)萬(wàn) 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。紅星機(jī)器不斷對(duì)錘頭進(jìn)行詳細(xì)研究， 使得錘頭的材料、結(jié)構(gòu)和形狀有很大改進(jìn)。但由于錘頭工作過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，影響因素甚多，尤其對(duì)于破碎石英等難破碎物料的復(fù)合型錘頭的研究還有很多問(wèn)題值得研究。

1 高錳鋼

現(xiàn)在制造破碎機(jī)錘頭應(yīng)用較多的是高錳鋼，常用的有ZGMn13，這種材料在破碎機(jī)械中應(yīng)用最廣，其特點(diǎn)是經(jīng)冷作硬化錘頭壽命會(huì)有顯著提高，這種奧氏體組織只有在受強(qiáng)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(guān)試驗(yàn)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(duì)強(qiáng)度較低的石灰石、白云石以及熟料破碎時(shí)，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(shí)際應(yīng)用中，這種材料在鑄造后常要進(jìn)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(shí)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(guó)內(nèi)外錘頭材料仍有相當(dāng)數(shù)量采用ZGMn13， 但在工作過(guò)程中磨損嚴(yán)重，使用壽命較短，不能滿足用戶要求。尤其當(dāng)高錳鋼錘頭在破碎較軟物料 （如石灰石）時(shí)，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(yán)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(yuǎn)高于 ZGMn13，但沖擊韌性差，因而只能做成復(fù)合錘頭的破碎部。下面是一些破碎機(jī)廠家對(duì)ZGMn13 與高鉻鑄鐵兩種材料的錘頭進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)情況。在800×600錘式破碎機(jī)上對(duì)ZGMn13 與普通高鉻鑄鐵兩種材料的錘頭進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn) （試驗(yàn)時(shí)， 錘頭線速度 31m/s， 破碎物料為長(zhǎng)石），在不同試驗(yàn)條件下兩種材料的錘頭在一定時(shí)間及單位時(shí)間內(nèi)磨損量不同。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在破碎較軟物料（如長(zhǎng)石）時(shí)，這種高鉻鑄鐵使用壽命是高錳鋼的3 倍。

3 復(fù)合材料錘頭

復(fù)合材料錘頭是高鉻鑄鐵和35 鋼經(jīng)兩次鑄造制成的復(fù)合錘頭，充分發(fā)揮了兩種材質(zhì)的特性。在1300×1600 立軸式錘式破碎機(jī)用復(fù)合錘頭進(jìn)行錘頭磨損試驗(yàn)。破碎機(jī) = 730r/min，電動(dòng)機(jī)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(shí)際化學(xué)成分；在一定溫度下淬火，在不同溫度回火時(shí)回火試棒的硬度（HRC）較強(qiáng)。

在試驗(yàn)中高錳鋼錘頭只能使用 297h 就不可再用，而復(fù)合錘頭使用 545h 仍保持較好的外形，經(jīng)過(guò)使用1000 多 h，頭部與柄部仍很牢固，過(guò)渡層均勻，組織致密。與高錳鋼相比經(jīng)濟(jì)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(shí)耐磨性能較好。

破碎不同物料時(shí)使用不同材料及結(jié)構(gòu)的錘頭可大大提高錘頭的使用壽命，從而使機(jī)器效率提高。