礦山機械鑄件是
礦山開采、破碎、輸送設(shè)備的核心部件,工況特點是
重載、強沖擊、高磨損、多粉塵腐蝕,因此對鑄件的強度、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:
礦山機械中需要鑄造的關(guān)鍵部件主要分三類,對應(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:顎式破碎機的顎板、齒板,圓錐破碎機的破碎壁、軋臼壁,反擊式破碎機的板錘、反擊板。
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工況特點: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:振動篩的篩框、篩板,皮帶輸送機的滾筒、托輥座,料倉的襯板、漏斗。
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工況特點:承受持續(xù)振動、物料沖刷磨損,部分部件需耐料倉內(nèi)礦石的撞擊。
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支撐 / 傳動類鑄件
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典型部件:破碎機的機架、機座,球磨機的筒體、端蓋,減速機的箱體。
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工況特點:承受整機重量和工作時的沖擊載荷,要求高剛性、抗變形、減震性好。
材質(zhì)是決定鑄件使用壽命的核心,需根據(jù)部件工況針對性選擇:
礦山機械鑄件多為中大型、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:針對性解決耐磨與抗裂問題
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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)計加強筋,避免沖擊開裂。
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機架類工藝:大型機架鑄件需遵循順序凝固原則,設(shè)置足夠大的冒口補縮,防止內(nèi)部縮孔縮松;分型面盡量選平面,減少合箱誤差,保證機架安裝面的平整度。
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澆注系統(tǒng)設(shè)計:耐磨件采用底注式澆注,避免鐵水直沖型腔導致沖砂;機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:精準控制成分,提升材質(zhì)性能
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高鉻鑄鐵熔煉:需嚴格控制鉻碳比(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,細化石墨球,提升鑄件強度和韌性。
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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:必須進行水韌處理—— 加熱至 1050-1100℃,保溫 2-4 小時,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,同時降低殘余應(yīng)力。
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機架類鑄鋼 / 球鐵鑄件:進行退火 / 正火處理,消除鑄造殘余應(yīng)力,防止后續(xù)加工變形;大型機架需進行人工時效處理,進一步穩(wěn)定尺寸。
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后處理:強化耐磨性能(可選)
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部分高要求耐磨件(如襯板、板錘)可增加表面強化處理,如堆焊耐磨合金層、等離子噴涂陶瓷涂層,延長使用壽命。
礦山機械工況惡劣,鑄件質(zhì)量直接影響設(shè)備運行安全,需重點把控以下環(huán)節(jié):
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原材料質(zhì)控:合金添加劑(鉻、錳、鉬)需檢驗純度,避免雜質(zhì)影響性能;造型用樹脂砂需控制強度和透氣性,防止鑄件產(chǎn)生氣孔、粘砂。
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過程質(zhì)控:
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熔煉時用直讀光譜儀實時監(jiān)測成分,確保符合牌號要求;
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澆注時嚴格控制溫度和速度,厚大部位需延長保溫冷卻時間,防止開裂;
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熱處理時用溫控儀全程監(jiān)控爐溫,避免溫度偏差導致性能不達標。
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成品檢測:
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外觀檢測:檢查表面有無裂紋、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:用三坐標測量儀或激光跟蹤儀檢測關(guān)鍵安裝尺寸(如機架的螺栓孔間距、顎板的齒形尺寸);
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內(nèi)部檢測:用超聲波檢測(UT)排查機架、筒體等大型件的內(nèi)部縮孔縮松;用磁粉檢測(MT)檢測耐磨件的表面裂紋;
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性能檢測:從鑄件本體取樣,檢測硬度(如高鉻鑄鐵 HRC≥58)、抗拉強度、沖擊韌性,確保滿足工況要求。
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