[发明专利]一种新型耐磨斗齿及其生产方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种挖掘机械用新型耐磨斗齿及其生产方法。

背景技术

斗齿通常装在挖掘机械的前端，为悬臂梁结构件，工作时靠齿尖接触物料并转动把物料装入铲斗。斗齿接触物料时要承受物料的冲击作用，装入物料过程中又要承受一定的弯矩作用，斗齿在与物料的接触以及装载过程中必然要发生磨损。当斗齿接触矿石时，矿石的棱角常常切削斗齿表面，导致表面常出现各种变形，造成表面磨损而脱落。使用过程中频繁更换损坏的斗齿必然降低效率，增加设备和人工成本，造成大量的经济损失。因此开发性能高、寿命长、同时成本低的耐磨斗齿已引起广泛关注，对于设备的稳定可靠运行也有着重要的意义。 

目前使用的耐磨斗齿材料主要为高锰钢和各种低合金钢。高锰钢常温下为奥氏体组织，韧性好且在使用中加工硬化作用强。在强烈冲击载荷及高挤压应力下，工件表面可实现α马氏体相变而得到充分强化。但同时，高锰钢起始硬度低，故耐磨性能较差。低合金钢中合金元素含量低，生产成本相对较低，经过合适的热处理后表现出优良的强度和耐磨性能，克服了高锰钢那样必须预先加工硬化才能获得高硬度的缺点，正逐步成为广泛使用的一种耐磨材料。但由于仍然加入一定量的稀有金属，在大量使用时仍会增加使用成本。

也有在斗齿中使用不同材料的技术，但不同材料之间的可靠熔合是一个难点。通常由不同材料熔合形成的斗齿难以应对复杂恶劣的工作条件，在大冲击工况中，斗齿常常由于结合强度不够而损坏。

 

发明内容

本发明针对合金在斗齿领域中所存在的问题，通过对斗齿结构及成份的调节，对生产中各步骤参数的控制，获得一种低成本、具有高硬度和高耐磨性的斗齿。 

一种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，基体部分的前端固定安装有多根相互平行的齿尖，其特征在于：齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铁，齿尖长7-9cm，露出基体部分3cm。

进一步，齿尖的各成份质量百分比为：C 0.4-0.6，Si 2.2-2.5，Mn 1.3-1.8，Nb 0.1，Ti 0.15-0.2，Ni 0.1-0.25，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，Cr 1.5-2.1，B 0.003-0.007，S≤0.02，P≤0.03，其余为Fe，基体部分的各成份质量百分比为：C 3.55-3.65，Si 2.1-2.3，Mn 0.2-0.4，Cr 0.35-0.45，Nb 0.06，Ni 0.5-0.7，Mg 0.04-0.05，Cu 0.7，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，S≤0.01，P≤0.01，其余为Fe。

本发明还提供了一种制造上述耐磨斗齿的生产方法，包括以下步骤：

a、合金钢熔炼，将用于制作齿尖的原料进行熔炼；

b、钢水出炉温度约为1480-1550℃，钢水镇静约2-3分钟后，将1450℃-1520℃的合金钢钢水浇注于齿尖模具中，浇注成齿尖；

c、齿尖热处理：按不高于70℃/h在电炉中升温至840-890℃，保温4h，炉冷至室温；按不高于90℃/h升温至810-840℃，保温3h，齿尖出炉后在50-70℃水中，淬火至200-250℃以下；在电炉中升温至250-300℃进行低温回火处理，保温4h，出炉空冷；

d、使用中频炉对用于生产基体部分的材料进行熔炼，使中频炉快速升温，1.5小时内将炉料完全熔化，保温1小时，进行球化处理和孕育处理，形成铁液；

e、将加工好的齿尖进行预热处理，温度400-500℃，固定于聚苯乙烯模具的底部，齿尖之间留有间隔，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中； 

f、脱模，将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模。

进一步的，合金钢熔炼的具体过程为，在400Kg中频感应电炉中加入废钢，以尽快形成熔池，将NiFe、MnFe直接加到熔化的钢水中，待钢水熔清后加入FeSi，搅动钢水，待炉前成分调整合格后，温度升至1540-1590℃；加入除Ti和B以外的其它原料，熔炼温度1470-1540℃，将TiFe和BFe分断成小块并加热至400℃，置入钢水进行复合处理。