一种嵌入式双金属锤头及其生产方法和基于铁型覆砂铸造的双金属锤头的铸造工艺

摘要

本发明涉及一种嵌入式双金属锤头及其生产方法和基于铁型覆砂铸造的双金属锤头的铸造工艺，它属于铁型覆砂铸造机械领域。本发明包括锤头和锤柄，锤头和锤柄熔融连接，锤头采用高铬铸铁材质，锤柄采用铸钢材质，还提供了嵌入式双金属锤头的生产方法和基于铁型覆砂铸造的嵌入式双金属锤头的铸造工艺。本发明生产的嵌入式双金属锤头表面质量好、尺寸精度高、双金属锤头熔合度高、产品质量容易控制，且铸造工艺节能、节材、质量优、绿色环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锤头、加工方法和工艺，尤其是涉及一种嵌入式双金属锤头及其生产方法和基于铁型覆砂铸造的双金属锤头的铸造工艺，它属于铁型覆砂铸造机械领域。

背景技术

锤头是冶金、矿山、电力、建材等行业用破碎机械中的打击部件，属易损件，使用寿命一般很短，每年的消耗量巨大；锤头用于石头的破碎，对锤头的击打部分的硬度要求较高；对于金属而言，硬度越高，脆性越大，为了防止锤头连接安装于破碎机械转轴的部分——锤柄的受力断裂，影响锤头使用寿命，在锤头的铸造生产中往往采用双金属铸造的生产方式，即：锤头受击打的部分，采用硬度很高、韧性较差的抗磨铸铁，而与破碎机械连接的部位——锤柄采用韧性较好的碳钢。

一般的生产方式砂型铸造，即：采用将预先浇注生产的碳钢锤柄水平放置于水平分型造型的砂型中，然后合箱浇注，此生产方式主要存在以下几方面的不足：1）生产劳动强度大，生产效率低；2）锤头双金属浇注过程中，铁水浇注进入铸型，开始时铁水并不与锤柄接触，直到铁水上长到一定位置时，铁水才与锤柄接触，接触时与锤柄的接触面就是整个锤柄嵌入锤头的平面，接触面大，锤柄对锤头铁水的降温速度明显，锤柄与铁液接触时间短，两者的融合性差。

在铸造工艺中采用侧冒口补缩，锤头浇注过程中的补缩效果差，铁水收得率低。另外锤头、锤柄铸型采用水平分型方式，锤头、锤柄一半在上型，一半在下型，这样铸造生产出的铸件在铸件的中间就存在一条因分型面而形成的分型线，增加了铸件清理打磨工作量；此外，该生产方式，在每个铸型中锤头的布置数量比较少，相对而言就降低了生产效率。

金属型覆砂铸造是一种新的铸造工艺，具有节能、节材、优质、绿色等特点，主要应用于结构、形状比较简单铸件的大批量生产，比如：曲轴、飞轮和磨球等。目前尚未有铁型覆砂铸造工艺应用于双金属铸件生产，主要的原因是：尽管双金属锤头铸件形状不复杂，但如果生产工艺采用与砂型铸造相同铸造工艺时，仍然存在与砂型铸造生产嵌入式双金属锤头相同的问题，更有甚者，因为铁型覆砂铸造冷却速度快，更容易造成锤头与锤柄两者之间熔合得不好，从而造成在使用过程中，锤头与锤柄的分离，导致双金属锤头失效，造成安全隐患。

公开日为2014年12月17日，公开号为104213035A的中国专利中，公开了一种名称为“一种双液双金属复合锤头及其铸造工艺”的发明专利。该专利采取平做立浇，有两个外浇口，先浇注锤柄后浇注锤头，锤柄与铁液接触时间短，两者的融合性差，使用过程中易造成安全隐患，且该工艺复杂，故其还是存在上述缺陷。

公开日为2014年04月13日，公开号为103752788A的中国专利中，公开了一种名称为“一种金属型离心铸造双金属锤头工艺”的发明专利。本专利先浇锤头部分，再浇锤柄部分的顺序，依次浇注到砂箱内的底注式金属型锤头模具中，该专利因为铁型覆砂铸造冷却速度快，易造成锤头与锤柄两者之间熔合得不好，从而造成在使用过程中，锤头与锤柄的分离，导致双金属锤头失效，故其还是存在上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，生产的嵌入式双金属锤头表面质量好、尺寸精度高、双金属锤头熔合度高、产品质量容易控制，且铸造工艺节能、节材、质量优、绿色环保的嵌入式双金属锤头及其生产方法和基于铁型覆砂铸造的双金属锤头的铸造工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该嵌入式双金属锤头，其特征在于：包括锤头和锤柄，所述锤头和锤柄熔融连接，锤头采用高铬铸铁材质，锤柄采用铸钢材质。

本发明还提供一种嵌入式双金属锤头的生产方法，采用权利要求1中的嵌入式双金属锤头，其特征在于：首先将上铁型、下铁型进行覆砂造型，形成锤头铸型和浇注系统铸型，在造型好的下铁型铸型的锤柄芯头中一一垂直插入锤柄，再完成上铁型与下铁型的合箱工序，将铁水浇注进入合箱后的上铁型、下铁型的型腔中，完成锤头铸件的浇注，随后进行凝固冷却，待铸件完全凝固后，开箱将锤头铸件取出，此时锤头铸件已完全凝固，铸铁的锤头与铸钢的锤柄也完全熔合成一个整体，从而完成嵌入式双金属锤头的生产。

作为优选，本发明所述锤柄和下铁型铸型采用斜度均为10°-15°；此斜度使锤柄插入时能与铸型很好地贴合，使两者之间没有缝隙。

作为优选，本发明所述锤柄芯头铸型处开设有上、下两条砂挡环，该砂挡环高出锤柄芯头0.3mm，宽度为10mm；因两条砂挡环高出芯头0.3mm，当锤柄垂直插入锤柄芯头铸型时，首先与两条砂挡环摩擦，锤柄继续垂直向下插入过程中0.3mm的砂挡环会被摩擦掉，摩擦掉的砂就会将锤柄与铸型中锤柄芯头铸型处紧紧地贴合在一起，之间没有间隙，保证在铁水浇注时，铁水不会从这两者之间泄漏出来，产生漏箱，造成锤头铸件废品。

本发明还提供一种基于铁型覆砂铸造的嵌入式双金属锤头的铸造工艺，采用权利要求1中的嵌入式双金属锤头和权利要求2-4中的嵌入式双金属锤头的生产方法，其特征在于：

（1）首先用上铁型、下铁型覆砂形成嵌入式双金属锤头铸型型腔以及浇注系统；

（2）锤头铸型全部被放置在下铁型中；

（3）将浇注系统放置在上铁型中，采用铁水从顶冒口注入锤头铸型的方式，在浇注过程中铁水从铸型下部往上一层一层往上填充，直至充满整个锤头型腔，最终将冒口充满。

作为优选，本发明所述锤头的覆砂层为8mm，浇注系统的覆砂层为16mm以上；使得铸件与冒口在冷却过程中，两者的冷却速度存在很大的差异，冒口的冷却比锤头铸件部分的冷却要慢得多，保证了冒口在锤头铸件凝固冷却过程中，冒口对锤头部分进行充分的液态补缩。

作为优选，本发明所述锤头、锤柄采用垂直布置于铁型中的方式，即：整个锤头、锤柄铸型垂直布置于的下铁型中，且锤柄不与锤头熔融结合成一体的部分插入锤柄芯头中，且此锤柄芯头的长度远远小于锤柄不与锤头熔融结合成一体的部分的长度。

作为优选，本发明工艺可布置十六件锤头铸件。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1）结构合理，嵌入式锤柄采用垂直插入放置于铸型下型，占用模具位置空间小，在相同的铸型平面面积上比砂型铸造放置更多的铸件铸型型腔，提高效率3-4倍，原来工艺布置放置4个铸件的铸型平面，现在可放置16个铸件；2）采用本发明的铸型工艺布置方式，在浇注过程中，每型所耗的铁水量多，铸型冷却慢，熔融铁水与锤柄接触的时间长，铁水浇入铸型后始终与铸钢嵌入式锤柄接触，两者的熔合度好，结合强度高；3）采用顶冒口补缩，有利于锤头本体的液态补缩，锤头本体内在组织致密铸造缺陷少，大大提高了产品使用寿命；4）冒口处铁型的覆砂层远远厚于锤头本体铸型部位的覆砂层，冒口小，补缩效果好，同时采用本工艺布置的方式，使铁水浇入铸型后，铁水在浇注过程中就开始进行自下而上的逐层凝固补缩，与背景技术中分析的锤头、锤柄水平分型的砂型铸造相比，节约铁水20%以上；5）采用铁型覆砂铸造生产方式组织生产，易于实现机械化生产，生产效率高，劳动强度低，产品质量稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的嵌入式双金属锤头的铸件结构示意图一。

图2是本发明实施例的嵌入式双金属锤头的铸件结构示意图二。

图3是本发明实施例基于铁型覆砂铸造嵌入式双金属锤头的铸型合箱结构示意图。

图4是本发明实施例的嵌入式双金属锤头铁型覆砂铸造的工艺布置示意图。

图5是本发明实施例的嵌入式双金属锤头铸型砂挡环的结构钢示意图。

图中：锤头1，锤柄2，锤柄芯头3，锤头型腔4，上铁型5，下铁型6，覆砂层7，砂挡环8，浇注系统9，冒口型腔10。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图5，本实施例主要包括锤头1、锤柄2、锤柄芯头3、锤头型腔4、上铁型5、下铁型6、覆砂层7、砂挡环8和浇注系统9。

本实施例中的锤头1和锤柄2连接，锤头1采用高铬铸铁材质，锤柄2采用铸钢材质。

本实施例基于铁型覆砂铸造的嵌入式双金属锤头的铸造工艺如下：用上铁型5、下铁型6覆砂形成嵌入式双金属锤头铸型型腔、以及浇注系统9，锤头1的覆砂层7一般为8mm，浇注系统9的覆砂层7一般为16mm以上；两者之间的覆砂层7厚度之差在８毫米以上，使得铸件与冒口在冷却过程中，两者的冷却速度存在很大的差异，冒口的冷却比锤头1铸件部分的冷却要慢得多，保证了冒口在锤头1铸件凝固冷却过程中，冒口对锤头1进行充分的液态补缩。

将锤头1铸型放置在下铁型6中，对于嵌入式双金属锤头而言，就不存在分型面，可大大减少铸件产品的清理打磨工作量。

浇注系统9放置在上铁型5中，在浇注过程中冒口的静压头最大，就可充分发挥冒口对锤头1铸型的补缩作用。

本实施例采用铁水从顶冒口注入锤头铸型的方式，在浇注过程中铁水从铸型下部往上一层一层往上填充，直至充满整个锤头型腔4，最终将冒口充满，此浇注充型方式，保证了铸型中铁水的温度梯度自下而上，温度逐步升高，使得在浇注过程中，铸型中铁水就可自下而上的进行自补缩，最后利用冒口对锤头1最后浇注的部分进行补缩，最终得到没有内在缩松、缩孔缺陷的锤头1。

本实施例的工艺布置方案采用锤头1、锤柄2垂直布置于铁型中的方式，即：整个锤头1、锤柄2铸型垂直布置于的下铁型6中，且锤柄2不与锤头1熔融结合成一体的部分垂直插入固定于下铁型6做出的固定安装锤柄2的锤柄芯头3中，且此锤柄芯头3的长度可大大小于锤柄2不与锤头1熔融结合成一体的部分的长度，可大大减少下铁型6的厚度，既节约了铁型制作成本，同时因为减轻了下铁型6，从而保证铁型在生产过程中容易升温达到覆砂固化的温度范围，保证生产效率，此外更重要的是，因为减轻了铁型的重量，从而使得在浇注过程中，降低了锤头1铸件的凝固冷却速度，有助于锤头1与锤柄2之间能够很好地相互熔合。

本实施例锤头1与锤柄2垂直布置的工艺方式大大提高了铸型平面的利用率，与常规的锤头1水平放置布置方式相比，在相同的铸型平面面积上锤头1的布置数量可提高3-4倍，如图4所示，且这种布置方式，可大大减化锤柄2的放置的方式和与铸型的下锤柄2结合处的精度要求。

为了保证在浇注过程中，铁水不会从锤柄2与锤头1铸型插入固定处的缝隙处漏出，本发明采取了两个措施，如图5所示：1）锤柄2与铸型的插入固定处，锤柄2、铸型均采取了一定的斜度，斜度为10°－15°，此斜度使锤柄2垂直插入时能与铸型很好地贴合，使两者之间没有缝隙；2）在铸型放置锤柄2的锤柄芯头3铸型处做出上、下两条砂挡环8，如附图5所示，砂挡环8高出锤柄芯头3的尺寸为0.3mm，宽度尺寸为10mm，这样在将锤柄2向下垂直插入铸型的锤柄芯头3处时，因两条砂挡环8高出芯头0.3mm，锤柄2首先与两条砂挡环8摩擦，继续向下插入0.3mm的砂挡环8会被摩擦掉，这样摩擦掉的砂就会将锤柄2与铸型中锤柄芯头3紧紧地贴合在一起，之间没有间隙，保证在铁水浇注时，铁水不会从这两者之间泄漏出来，产生漏箱，造成锤头1铸件废品。

在普通砂型只能放置四个锤头1铸件的平面尺寸上，采用本发明的工艺布置可放置十六件锤头1铸件，既大大提高了锤头1生产的效率，使一型的铁水需求量大大增加，从而大大降低了锤头1铸件在浇注过程中的冷却速度，延长了铁水在铸型中的凝固时间，使锤头1与锤柄2有了更长的时间进行两者之间的熔合，使两者能完全熔合结合在一起，避免普通铁型覆砂冷却速度太快，造成两者熔合不好的缺陷产生。

本实施例嵌入式双金属锤头的生产方法：首先完成上铁型5、下铁型6进行覆砂造型，形成锤头1的铸型和浇注系统9铸型，在造好的下铁型6铸型中一一垂直插入铸钢锤柄2，将上铁型5合到下铁型6上面完成合箱工序，将铁水浇注进入合箱后的上铁型5、下铁型6的型腔中完成锤头1铸件的浇注，随后进行凝固冷却，待铸件完全凝固后，开箱将锤头1铸件取出，此时锤头1铸件已完全凝固，铸铁的锤头1与铸钢的锤柄2也完全熔合成一个整体，从而完成嵌入式双金属锤头的生产。

本实施铁型覆砂铸造工艺的方式形成嵌入式双金属锤头铸型型腔，锤头铸造工艺布置采用垂直布置、顶注浇注的方式；锤头1在下铁型6中做出，上铁型5为浇注系统9及冒口；铸型合箱时将铸钢锤柄2直接一一垂直插入放置于下铁型6铸型的锤柄芯头3铸型中，锤柄2中与锤头1熔合的部分置于锤头1铸型型腔中，锤柄2中不与锤头1嵌入熔合的部分可部分固定于铸型中，其余部分锤柄2可露在下铁型6铸型外面。浇注时铁水通过浇注系统9，进入冒口，然后分别进入冒口两边的铸型中，在铸型中充型的过程中，从铁水一进入锤头1铸型，铁水就与锤头1铸型型腔中的锤柄2不断接触融合，在高温铁水的作用下，锤头1与锤柄2的接触面产生很好的熔合作用，相互熔合，在随后的凝固冷却过程中，两者就产生很好的结合力，至锤头1完全冷却后，锤头1与锤柄2成为一体。

本实施例中的冒口的型腔10是存液态金属的空腔，如图3所示，本领域技术人员均知晓。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。