礦山機(jī)械鑄件是
礦山開采、破碎、輸送設(shè)備的核心部件,工況特點(diǎn)是
重載、強(qiáng)沖擊、高磨損、多粉塵腐蝕,因此對(duì)鑄件的強(qiáng)度、耐磨性、抗沖擊性要求極高。其鑄造工藝圍繞 “耐磨、抗裂、耐沖擊” 展開,具體如下:
礦山機(jī)械中需要鑄造的關(guān)鍵部件主要分三類,對(duì)應(yīng)不同的工況需求:
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破碎類鑄件
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典型部件:顎式破碎機(jī)的顎板、齒板,圓錐破碎機(jī)的破碎壁、軋臼壁,反擊式破碎機(jī)的板錘、反擊板。
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工況特點(diǎn):直接與礦石碰撞摩擦,磨損速度快,承受高頻沖擊載荷。
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篩分 / 輸送類鑄件
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典型部件:振動(dòng)篩的篩框、篩板,皮帶輸送機(jī)的滾筒、托輥?zhàn)?/span>,料倉(cāng)的襯板、漏斗。
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工況特點(diǎn):承受持續(xù)振動(dòng)、物料沖刷磨損,部分部件需耐料倉(cāng)內(nèi)礦石的撞擊。
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支撐 / 傳動(dòng)類鑄件
材質(zhì)是決定鑄件使用壽命的核心,需根據(jù)部件工況針對(duì)性選擇:
礦山機(jī)械鑄件多為中大型、厚壁件,且耐磨件需特殊合金化處理,工藝上有以下核心要求:
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工藝設(shè)計(jì):針對(duì)性解決耐磨與抗裂問(wèn)題
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耐磨件工藝:高鉻鑄鐵、高錳鋼鑄件需采用消失模鑄造或樹脂砂鑄造,保證鑄件表面光潔度和尺寸精度;厚大耐磨部位需局部增加壁厚,或設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋,避免沖擊開裂。
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機(jī)架類工藝:大型機(jī)架鑄件需遵循順序凝固原則,設(shè)置足夠大的冒口補(bǔ)縮,防止內(nèi)部縮孔縮松;分型面盡量選平面,減少合箱誤差,保證機(jī)架安裝面的平整度。
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澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì):耐磨件采用底注式澆注,避免鐵水直沖型腔導(dǎo)致沖砂;機(jī)架類鑄件采用階梯式澆注,保證充型均勻,減少應(yīng)力集中。
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熔煉:精準(zhǔn)控制成分,提升材質(zhì)性能
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高鉻鑄鐵熔煉:需嚴(yán)格控制鉻碳比(一般 2.5-3.0),確保形成耐磨的碳化物;加入鉬、鎳等合金元素,提高鑄件的淬透性和抗裂性;熔煉溫度控制在 1500-1550℃,保證合金元素充分溶解。
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高錳鋼熔煉:降低硫、磷含量(S≤0.05%,P≤0.07%),避免產(chǎn)生熱脆;澆注溫度 1400-1450℃,防止晶粒粗大影響韌性。
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球墨鑄鐵熔煉:精準(zhǔn)控制球化劑(鎂合金)加入量,保證球化率≥90%;采用多次孕育處理,細(xì)化石墨球,提升鑄件強(qiáng)度和韌性。
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熱處理:核心工序,決定鑄件最終性能
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高錳鋼鑄件:必須進(jìn)行水韌處理—— 加熱至 1050-1100℃,保溫 2-4 小時(shí),然后快速水淬,使碳化物溶解在奧氏體中,獲得高韌性的奧氏體組織,保證 “沖擊硬化” 特性。
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高鉻鑄鐵鑄件:采用淬火 + 回火處理—— 淬火溫度 920-980℃,油淬或空淬,回火溫度 200-300℃,提升硬度和耐磨性,同時(shí)降低殘余應(yīng)力。
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機(jī)架類鑄鋼 / 球鐵鑄件:進(jìn)行退火 / 正火處理,消除鑄造殘余應(yīng)力,防止后續(xù)加工變形;大型機(jī)架需進(jìn)行人工時(shí)效處理,進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。
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后處理:強(qiáng)化耐磨性能(可選)
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部分高要求耐磨件(如襯板、板錘)可增加表面強(qiáng)化處理,如堆焊耐磨合金層、等離子噴涂陶瓷涂層,延長(zhǎng)使用壽命。
礦山機(jī)械工況惡劣,鑄件質(zhì)量直接影響設(shè)備運(yùn)行安全,需重點(diǎn)把控以下環(huán)節(jié):
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原材料質(zhì)控:合金添加劑(鉻、錳、鉬)需檢驗(yàn)純度,避免雜質(zhì)影響性能;造型用樹脂砂需控制強(qiáng)度和透氣性,防止鑄件產(chǎn)生氣孔、粘砂。
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過(guò)程質(zhì)控:
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熔煉時(shí)用直讀光譜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成分,確保符合牌號(hào)要求;
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澆注時(shí)嚴(yán)格控制溫度和速度,厚大部位需延長(zhǎng)保溫冷卻時(shí)間,防止開裂;
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熱處理時(shí)用溫控儀全程監(jiān)控爐溫,避免溫度偏差導(dǎo)致性能不達(dá)標(biāo)。
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成品檢測(cè):
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外觀檢測(cè):檢查表面有無(wú)裂紋、砂眼、夾渣,耐磨件表面不得有影響使用壽命的缺陷;
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尺寸檢測(cè):用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或激光跟蹤儀檢測(cè)關(guān)鍵安裝尺寸(如機(jī)架的螺栓孔間距、顎板的齒形尺寸);
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內(nèi)部檢測(cè):用超聲波檢測(cè)(UT)排查機(jī)架、筒體等大型件的內(nèi)部縮孔縮松;用磁粉檢測(cè)(MT)檢測(cè)耐磨件的表面裂紋;
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性能檢測(cè):從鑄件本體取樣,檢測(cè)硬度(如高鉻鑄鐵 HRC≥58)、抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性,確保滿足工況要求。
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