[发明专利]一种具有外强内韧结构的夯锤锤头制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工设备制造领域，特别涉及一种具有外强内韧结构的夯锤锤头制备工艺。

背景技术

在施工设备中，强夯机的夯锤主要是用于提高深层地基的承载力，在夯锤夯击土体的过程中，夯锤往往会受到强烈的冲击和摩擦，因此，锤头的表面磨损和变形比较严重，这也是夯锤报废的主要原因，而影响夯锤自身磨损和变形的主要因素有：夯锤的材质、结构及制造质量，以及工况等。根据文献资料记载，夯锤的磨损时小为撞击磨损和切削、冲击磨损的组合，一般来说，硬度越大的锤头其耐磨性也越好，因而要提高锤头的耐磨性，就要增加其硬度；但是，随着硬度的提高，夯锤锤头的抗冲击韧性就会降低，因此，如何兼顾锤头较高的硬度和良好的抗冲击韧性使提高锤头耐磨性的关键。

有鉴于此，人们开发了一种铸渗技术，即通过铸造表面合金化技术来解决上述问题，该技术能够把金属材料的强韧性与强化成分的高硬度、高刚度结合起来，使零件整体性能得到改善，且工艺简单，成本低廉，在制备不同类型耐磨材料方面应用极为广泛。但是，该技术的发展还未达到成熟阶段，仍然有不少问题需要解决，其主要表现在：铸渗层质量不高，常会出现气孔、夹渣和粘砂等缺陷，成品率较低；对生产设备条件要求较高，工艺参数的变化较敏感，操作较复杂。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有外强内韧结构的夯锤锤头制备工艺，通过特制铸渗剂、优化铸渗工艺和采用光饰处理，使夯锤锤头能更好地形成外强内韧的结构，提高夯锤锤头的耐腐蚀性、强度、硬度和耐磨性，延长夯锤锤头的使用周期。同时，通过控制夯锤锤头的制造成本，改善锤头成型质量，使得到的产品具有较好的市场推广性。

本发明采用的技术方案如下：一种具有外强内韧结构的夯锤锤头制备工艺，包括以下步骤：

步骤一、分别称取平均粒径为200 -250μm的TiC合金粉末放入球磨机中，与水玻璃、助熔剂及酒精混合均匀形成膏状混合物备用，其中，TiC合金粉末内各成分质量含量为：TiC为53-57%，Mn为4-6%，Ni为1-2%，Nb为0.4-0.5%，Cr为3-5%，WC为5-7%，余量为铁，水玻璃加入量为TiC合金粉末重量的5%，助熔剂添加量为TiC合金粉末重量的5.7%；

步骤二、将配制的膏状混合物均匀地涂敷在铸型型腔内，涂覆厚度为4mm，涂覆完毕后，点燃膏状混合物，使膏状混合物固化粘附在铸型型腔内，备用；

步骤三、将涂有混合物的铸型放入热处理炉中于250℃中烘烤3h，然后取出空冷；

步骤四、用中频感应炉熔炼钢液，得到ZG45钢金属母液，将步骤三中的铸型放入铸箱内，向铸型内充满氩气，然后将ZG45钢金属母液浇入铸型内，空冷后进行清砂处理，得到铸件；

步骤五、铸件表面清理干净后，放入热处理炉中，加热铸件至820℃，升温速率控制在80℃/h，保温2h，然后水冷淬火，得到TiC锤头;

步骤六、将步骤五中得到的TiC锤头置入滚筒光饰机中进行光饰处理，光饰处理完成后，最终得到成品TiC锤头。

在上述步骤中，选择TiC合金粉末及其他合金成分的缘由在于：TiC具有很高的硬度，密度小，摩擦系数小，热硬度高，是一种良好的生产硬质合金的重要原料，当以TiC为基体作为锤头外表面的铸渗层时，一方面可大幅提高锤头表面的耐磨性能，使锤头拥有很高的硬度，有利于夯锤在强夯施工时对硬质土地的挤压，另一方面，由于TiC本身具有良好的化学惰性，不溶于酸碱，在常温下不与强腐蚀物质发生反应，能大大增强锤头的耐腐蚀性能，使锤头能适应各种不同成分的土体，能大幅延长锤头的使用周期；特加元素Nb能提高TiC铸渗层的抗压强度，缘由在于TiC合金粉末在烧结过程中会产生瞬时液相，Nb能夺取粉末颗粒表面的氧并净化TiC粉颗粒界面，提高粉末颗粒的烧结活性，进而提高了铸渗层的抗压强度，使锤头在挤土成孔时，锤头不易发生变形；WC的加入除作为另一种铸渗剂外，TiC与WC在高温下能形成固溶体，而该固溶体一般用作重要的切削材料，将此固溶体应用于铸渗层时，能进一步提高铸渗层的强度、硬度和耐磨性能，使锤头在与坚硬物质撞击时（如碎石），不易被刮出痕迹而破坏铸渗层。