[发明专利]一种复合材料浇注铸造的挖斗和生产工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于挖掘机的主要部件，涉及一种复合材料浇注铸造的挖斗和生产工艺及装置。

背景技术

挖斗是挖掘机的关键部件，是挖掘机的“手”也是挖掘机的“牙齿”，在挖掘机上起着关键作用。挖掘机在挖掘物料时会碰到复杂情况，特别是挖到非常坚硬的东西时挖斗要承受巨大的冲击力，不能被冲击断裂或变形卷边；还要具有坚硬的耐磨性，不能被很快磨损，降低用户的更换频率、减少用户的维修次数和购买新斗次数。这就要求制造的挖斗必须要具备两个主要性能：1、良好的抗冲击韧性，2、优良的耐磨性。这两个性能直接影响到整机的工作效率和用户的经济效益。由此，提高挖斗的抗冲击韧性和耐磨性，同时又能降低维修次数，成为很多年来挖掘机用户最迫切的需求。

目前市场销售的挖掘机，主机上自带的挖斗和配件市场销售的挖斗大致有以下三种：     

第一种：选用普通碳钢或16Mn钢板经过下料拼接铆焊成型再经过机械加工后制成。这种挖斗用户通常叫普通挖斗，挖斗的耳板与挖斗主体是电焊连接，使用过程中很容易撕裂或脱焊，这种挖斗耐磨性很差，容易变形，维修频繁，生产效率低，用户买回新挖斗，没使用前必须先对挖斗进行全面加固，把挖斗通身横向焊补一层钢板等材料；横向焊上的钢板与挖斗上齿根、齿尖挖掘物料时的掘进方向是相悖的，大大增加了挖掘阻力如（图1所示的7附加钢板）。

第二种：增加钢板用料厚度来增加挖斗的强度和延长耐磨时间，这种挖斗用于挖掘比较坚硬的岩石和工况条件比较恶劣的矿山环境，用户通常把它叫岩石斗。虽然强度比第一种增加了一点，但是斗体重量加重了，也增加挖掘机的承受负荷，同时增加了成本提高了销售价格。基本上每个用户买到挖斗后都觉得这种挖斗的强度还不理想，还要再焊补加固增加强度，现在的用户每台挖掘机至少要配备2~3个挖斗轮换使用，如果在铝矿、钼矿等比较坚硬的矿山施工，一个挖斗要两月小修焊补一次费用大约需要2000~3000元，五个月大修焊补一次费用大约需要5000~6000元；这种挖斗的耳板与挖斗主体也是电焊连接，使用过程中很容易撕裂或脱焊。

第三种：是主机原装配套的，铲板部位（焊接齿根的地方）采用31SiMn材质来提高硬度和强度，其它部位采用16Mn钢板，经过焊接加工成型，这种挖斗结构提高了铲板斗齿部位的硬度，而其它部位的硬度与以上所述的第一种和第二种岩石斗类似，并没有提高多少使用寿命，并且销售价格是普通挖斗的3.5倍左右，增加了用户的经济负担。这种挖斗的耳板与挖斗主体也是电焊连接，使用过程中很容易撕裂或脱焊。

发明内容

本发明提出一种复合材料浇注铸造的挖斗和生产工艺及装置，其目的就在于使获得的挖斗具有良好的抗冲击韧性和优良的耐磨性，并且免除用户的维修加固；达到提高挖掘机的工作效率和延长挖斗使用寿命。

本发明完成上述目的采取的技术方案是：

一种复合材料浇注铸造的挖斗，将所述挖斗按工作部位分为挖斗前半部、挖斗后半部；挖斗前半部为高硬度区，挖斗后半部为低硬度区，所述挖斗前半部材质的元素含量的质量百分比为：C：0.25—0.35%，Mn：1.30—1.70%，Si：0.20—0.37%，Cr：0.25—0.55%，Mo：0.20—0.30%，Ni：0.80—1.20%，余量为铁。所述挖斗后半部材质的元素含量的质量百分比为：C：0.20—0.30%，Mn：0.80—1.10%，Si：0.20—0.37%，Cr：0.80—1.10%，Mo：0.20—0.30%，Ni：0.80—1.20%，余量为铁。

本发明采用分两台电炉冶炼上述两种不同材质的合金材料，分先后按顺序浇注，实现在一个挖斗的前半部、后半部分别为两种不同材质的合金材料，使所述挖斗的前半部、后半部分别具有工作时所需的耐磨性能、抗冲击韧性，适应挖斗的前半部、后半部不同的工作需要。