【破碎机锤头材质】 - 锤式破碎机锤头的材质研究分析
【破碎机锤头材质】 - 锤式破碎机锤头的材质研究分析
一般来说，物料硬度越高,对锤头材质的硬度要求越高，而物料块度越大。对其韧性要求越高。硬度越大的锤头其实用性也愈大。要提高破碎机锤头的实用性，就要增加其硬度，但随着硬度的提高，锤头的抗冲击韧性就会降低。因此，如何兼顾锤头适宜的硬度和良好的抗冲击韧性是提高锤头实用性的关键。
锤头常用的材料
一般来说，锤头的常用材质为高铬合金、高锰钢、低碳合金钢。高铬合金是一种具有优良抗磨性能的实用材料，但韧性较低，易发生脆性断裂。为了使高铬合金锤头安全运行，一般采用符合时锤头结构。其一是采用大面积锤柄支撑高铬锤头，锤柄的韧性支撑破碎过程中的巨大冲击力。其一是双液热复合材料，该材料采用铬、钼、铜、镍、钒、钛等合金的不同优化组合和严谨生产工艺,集高铬合金铸优异抗磨性、高温抗氧性、抗热疲劳(或耐蚀)性与铸钢的良好韧性及可加工性与一体,具有单一金属材料难以达成的优良实用性和抗冲击的整体综合性能。
锤式破碎机的技术参数
破碎机技术参数也会影响锤头的使用寿命，其中主要的是转子的功率和转速。当冲击力F 以冲击角α打击锤面时,物料对锤头的磨损方式发生了变化。引进的破碎机技术参数为：转子直径1000×宽1000mm，转速 740r／min，功率160 kw，较大进料粒度为 150mm，破碎能力 120 t／h。含量达 75%～90%，莫氏硬度 7级以上，抗压强度为200---300MPa。 40CrMnSiMoRe钢合金元素含量少，出产本钱低，工艺简朴，通过合适的热处理即可获得需要的机械强度。此外，还可以采用镶铸白口铁锤头，试验表明，在破碎莫氏硬度为6.5的钠长石时，使用寿命可不乱地达到高锰钢锤头的3倍，从上面的分析可知，以上2种复合锤头知足使用机能要求。
锤式破碎机是利用快速旋转的锤头冲击物料进行破碎的。锤头是重锤式破碎机的主要受力件，也是较易磨损的零件。据有关资料介绍，每年全国因锤头破损要消耗掉数万 t 的金属材料。只有提高锤头使用寿命，才能降低成本，增加效益。正升重工机器不断对锤头进行详细研究，使得锤头的材料、结构和形状有很大改进。但由于锤头工作过程是一个非常复杂的过程，影响因素甚多，尤其对于破碎石英等难破碎物料的复合型锤头的研究还有很多问题值得研究。
1、高锰钢
现在制造破碎机锤头应用较多的是高锰钢，常用的有ZGMn13，这种材料在破碎机械中应用较广，其特点是经冷作硬化锤头寿命会有显著提高，这种奥氏体组织只有在受强烈冲击、挤压造成奥氏体间马氏体的相变及加工硬化的条件下，才有较高的实用性。据有关试验表明，该材料在加工硬化后的硬度可提高至450 ～ 550HB，受冲击越激烈，其抗磨能力发挥得越好。而对强度较低的石灰石、白云石以及熟料破碎时，用该材料制成的锤头由于材料冷作硬化不明显，其实用性较差。在实际应用中，这种材料在铸造后常要进行水韧处理，以获得单一的奥氏体组织，硬度220 ～ 240HB，具有很高的韧性，属于低硬度高韧性材料。
传统的 ZGMn13 高锰钢锤头破碎白云石、石灰石等物料时平均寿命只有 185h，使用前表面硬度是220 ～ 250HB，工作后锤头工作面硬度 230 ～ 300HB。虽然目前国内外锤头材料仍有相当数量采用ZGMn13， 但在工作过程中磨损严重，使用寿命较短，不能满足用户要求。尤其当高锰钢锤头在破碎较软物料 （如石灰石）时，由于使用中产生的加工硬化很小，因而不能很好地抵抗物料的刺入与划沟引起的犁削式磨损， 锤头磨损严重。
2、高铬铸铁
高铬铸铁目前是制造锤头较为理想的材料，其实用性远高于 ZGMn13，但冲击韧性差，因而只能做成复合锤头的破碎部。下面是一些破碎机厂家对ZGMn13 与高铬铸铁两种材料的锤头进行装机试验情况。在800×600锤式破碎机上对ZGMn13 与普通高铬铸铁两种材料的锤头进行装机试验 （试验时， 锤头线速度 31m/s， 破碎物料为长石），在不同试验条件下两种材料的锤头在一定时间及单位时间内磨损量不同。从试验数据可知，在破碎较软物料（如长石）时，这种高铬铸铁使用寿命是高锰钢的3倍。
3、复合材料锤头
复合材料锤头是高铬铸铁和35 钢经两次铸造制成的复合锤头，充分发挥了两种材质的特性。在1300×1600 立轴式锤式破碎机用复合锤头进行锤头磨损试验。破碎机 = 730r/min，电动机功率 200kW。锤头重量 = 120N，头部高实用，柄部能承受大冲击力，柄部材料为 45 钢或 35 钢正火处理250 ～ 300HB，头部材料为 15Cr1MoCu 高铬铸铁，920 ～ 960℃淬火温度下实际化学成分；在一定温度下淬火，在不同温度回火时回火试棒的硬度（HRC）较强。
在试验中高锰钢锤头只能使用 297h 就不可再用，而复合锤头使用 545h 仍保持较好的外形，经过使用1000 多 h，头部与柄部仍很牢固，过渡层均匀，组织致密。与高锰钢相比经济效益显著，其使用寿命提高6 ～ 7 倍。
综上所述可以看出， ZGMn13 在破碎较硬的物料时实用性能较好。
破碎不同物料时使用不同材料及结构的锤头可大大提高锤头的使用寿命，从而使机器效率提高。
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