破碎机锤头挤压铸造工艺及模具设计

　　锤式破碎机是水泥、陶瓷、矿山、电力等行业广泛使用的破碎机械，锤头是其主要的磨损件，其使用寿命很低，每年有11~20万t锤材消耗。目前破碎机锤头主要采用普通砂型铸造方式或复合铸造方式生产。普通铸造成形的锤头因存在气孔、缩松、缩孔等缺陷以及晶粒粗大，在工作过程中与坚硬的物料冲击时，受到大的冲击力易发生破裂和磨损；而复合铸造锤头工艺复杂，且接合面处同一性差，易断裂和剥落，均不能很好地满足使用要求。研究表明，钢质挤压铸造件的品质比砂型铸造好，接近锻件品质，目前已有多种机械零件采用挤压铸造工艺方法生产。

　　1破碎机锤头的挤压铸造工艺方案1.1破碎机锤头破碎机锤头的零件结构见，材质为ZGMn13，质量为59kg，硬度为HB119~220.由于其为不加工件，长度和轴孔尺寸公差严格，壁厚不均匀，获得内部致密、尺寸合格的产品有一定困难。

　　根据锤头的使用要求，结合现场的挤压铸造机的特点，对锤头挤压铸造进行技术分析和工艺设计。

　　挤压铸造方式的选择锤头属于规格多、批量大的产品，因此采用间接挤压铸造。但由于锤头壁厚大且不均匀，所以，创造条件强化补缩是关键。为此，采取了厚壁处开设内浇道，在高比压条件下实现补缩。挤压铸造比压取200MPa，1模3件，对称于压室周围均匀分布。故此选用的挤压铸造机型号是YS32-1250，公分模面的选择根据工件的形状特点，采用了水平分模的方式，且工件在下模腔的部分大于在上模腔的部分141.由于要采用下模顶件，故将分型面取在25mm厚处的上表面。

　　模具结构特点生产现场的挤压铸造机只有上缸和下缸，其中上缸公称挤压力高达12 500kN，而下缸只有2000kN，不足以提供要求的比压。根据这一设备特点，为了充分利用上缸锁模和挤压铸造，采用浮动模的结构，即钢液浇注在下冲头的上方压室内，上缸带动上模与下模闭合后，继续下行，与下冲头形成相对运动。

　　挤压铸造速度挤压铸造速度不能太大，太大会造成气体来不及排出，从而导致挤压铸造件内气孔等缺陷的产生；挤压铸造速度不能太小，太小时，液体金属表面已形成较厚的壳，导致挤压铸造件品质不高。综合考虑，挤压铸造速度取6 mm/s左右较为合适。

　　（5）工艺参数试验所用的工艺参数见表1表1挤压铸造工艺参数挤压铸造压力/kN浇注温度/模具温度/e；保压时间/s 2模具设计2.1模具总体结构设计模具结构见。主要分为上模、下模、冲头和弹簧4大部分，整个模具采用组合式。考虑到上、下模芯较易损坏，所以上模设计为上模芯2和上模套3；下模设计为下模芯12和下模套13.由于冲头受到的热疲劳和热应力都很大，所以将冲头设计成冲头14、支撑板6、垫块7共3部分。上模芯2、下模芯12和冲头14：吴夏玲，女，1983年出生，硕士研究生，北京交通大学机电学院半固态成形技术研究中心，北京（100044），电话：010-破碎机锤头挤压铸造工艺及模具设计吴夏玲等模具的工作过程如下：活动横粱向下的运动过程中，带动上模板1和上、下模往下运动，压缩弹簧，而冲头14不动，通过浇道进入型腔，完成充型和补缩过程。

　　在这个过程中，浮动下模套13先压缩圆柱弹簧10，接着压缩蝶形弹簧5进行金属液的充型和补缩。保压一定时间后，活动横梁卸压并带动上模芯2和上模套3上行，浮动下模芯12和下模套13由于活动横粱卸压也回到原位，型腔部分料饼在弹簧的回弹力作用下脱离冲头至一定距离，下顶缸通过长顶杆，借助顶板上的小顶杆将锤头从型腔中顶出。手工取件，下顶缸卸压复位，上面的小顶杆通过复位弹簧和复位杆复位。经过吹扫、清理后，重新喷涂料，进行下一次循环。

　　2.2浇道系统设计对于间接挤压铸造，浇道位置和尺寸的选择与设计将直接影响挤压铸造件的品质。对锤头的头部、中部、端部这3部分：中部的厚度小，只有25mm，因此不适宜开浇道；设计浇道时应尽量避免合金液正面冲击型芯或型壁，以防止受冲击的部位过热，从而引起粘附金属和磨损，因此也不宜在有型芯存在的头部开设。另一端是3个部分中厚的地方，壁厚为50mm，属于后凝固位置。由于轴孔芯的作用，轴孔端是先凝固位置，其次是中部，后才是端部凝固。浇道开在端部就实现了顺序凝固和压力的有效传递。

　　为了防止料饼过厚，压室直径大只能取200mm，根据浇注量需要，压室的高度不应小于76mm.浇道横截面选为梯形。梯形浇道散热慢，合金液流动平稳，压力传递好，适合这里使用。浇道的横截面积（A浇）根据凝固时间和补缩原理计算，首先要保证充型速度。浇道出口处的钢液速度与挤压铸造速度的关系可以根据等流量原理写为：A浇=A压V压/ V压为压头移动速度，m/s；V充为合金液充型速度，m/s.挤压铸造速度小为10mm/s，这是由现场的挤压铸造机决定的，而允许充型的大速度为5 m/s，于是计算得浇道截面积不应小于628mm2.浇道在压室和型腔上的开口度分别取49 mm，这样能保证充型速度平稳，便于压力的传递。

　　3顶出力计算和顶出机构的设计为使挤压铸造件便于脱模，在型腔四周上留有1.5°的脱模斜度。

　　因为该零件头部的圆孔部分（见）将由型芯制成，为了减小脱模时的型芯上的包紧力，这里取型芯的模斜度为0.4°。依据下式，计算型芯的包紧力件时的包紧应力，MPa，通常取10~ 20MPa.但对于钢质挤压铸造，这个数值太小。依据前期的现场试验，取为120MPa；k为摩擦系数，铝合金、锌合金为020~025，铜合金为035起；a为脱模斜度，这里取04°。

　　式（2）也适用于锤头周边脱件力计算，其他参数不变，脱模斜度a取1.5°。

　　经过计算，锤头上的顶出力大于金属液对型芯的包紧力与周边脱件力之和，满足要求。这个空腔的半径误差要求在0~0.5mm之间，经过计算，尺寸上也满足这一要求。在锤头的使用过程中，这个圆孔将套在锤式破碎机的轴上，两端如果有过大的尺寸差将对轴产生破坏作用，因此，型芯脱模斜度取0. 43也考虑到了这一点。

　　具体顶出机构靠两套顶板和顶杆来实现（见），下面的顶杆和顶板通过连接杆9与下顶缸相连，而下面的顶杆通过上面的顶板和顶杆将挤压铸造件顶出型腔。

　　2.4排气系统型腔内的气体，在挤压铸造过程中应能顺利排出，否则不能获得轮廓清晰的挤压铸造件。严重时可能产生卷气现象，挤压铸造件内便产生气孔、针孔等缺陷。

　　在这套模具设计中，利用气体往上走的原理，排气主要依靠从型芯上面的孔和锤端部的排气塞，以及从这两个部分引出的排气槽来实现的。在上模芯2和上模套3的下底面，分别从3个锤头的型腔引出排气槽，将气体排出。

　　2.5保证产品尺寸的措施（1）考虑金属冷却收缩和模具受热膨胀两个因素，根据前期的现场试验，这里型腔的长度尺寸和宽度尺寸较零件图分别有了2°/.的增加。在浇注过程贵金属精密铸粉的国内外研究现状及其发展趋势朱小燕1，2严春杰1，2韩利雄1，2（1.中国地质大学材料科学与化学工程学院；2.中国地质大学地质过程与矿产资源重点实验室）作为金银首饰、工艺品、手表、飞机和军工精密产品及以镍、铬、铂、铱、钯为主的高温合金等精密零件的铸型材料。阐述了铸粉的类型、应用及市场情况，着重介绍铸粉研究的国内外现状，并对其研究发展趋势作出预测。

　　精密铸造的工艺包括很多，如传统的泥型铸造、失蜡铸造，以及现代石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造等。现代精密铸粉的研究始于牙模的研究，19世纪末期，牙医用熔模铸造工艺，结合离心浇注技术生产牙科铸件，从1900年到1940年，这方面的专利就多达400件以上。由于精密铸粉所制型壳强度高、溃散性好、煅烧不开裂、浇注的铸件尺寸精度高、表面光洁度好、具有良好的复印性、易于铸造形状复杂、中空的零部件，使铸粉应用领域很广，可应用于金银首饰、艺术品、飞机零部件及军工精密铸件等的铸造。随着现代铸造业及其他行业的蓬勃发展，对铸造的要求越来越高，致使铸粉的需求量增加。我国关于铸粉的研究不多，近几年研究的铸粉也主要是石膏铸粉，对于铸造高温金属的高档铸粉的研究较少，而且由于行业的特殊性，国外技术较为封闭，致使我国铸粉产品依赖国外进口。

　　1铸粉类型及其使用情况铸粉按用途分为K金粉、足金粉、倒银粉、PT粉及蜡镶粉等。K金粉适合14K及18K金、银、黄铜首饰的铸造。足金粉适合18K及22K金首饰铸造。倒银粉适合银首饰铸造。PT粉适合铂、钯、铱等高熔点金属的铸造，浇注温度在1 000°C以上；蜡镶粉适合钻石首饰的铸造。

　　根据铸造温度分为中低温铸粉，用于金、银、铜等饰品的铸造，俗称/黄金粉“；用于铂、铱、钯、不锈钢的高温铸粉，俗称‘铂金粉”。

　　根据其成分可分为石膏型铸粉和陶瓷型铸粉。按粘结剂则可划分为石膏基和磷酸盐基。石膏基适用于足金、K金、银、铜等金属、合金的精密铸造，因为石膏虽然固化时间短，但是在高温下（900°C左右）会分解产生气体，不适合于高熔点金属的铸造；磷酸盐基粘结剂主要用于高熔点金属如铂金（铂合金熔点在1 700°C以上）的精密铸造。在我国市场中，适用于高温金属铸造的中高档铸粉基本依赖进口，国内生产的铸粉则主要是适用于低熔点金属的低档铸粉。

　　：朱小燕，女，1980年出生，博士研究生，中国地质大学材料科学与化学工程学院，武汉（430074），电话：027-中，金属液过多或过少只会影响终“料饼”厚度，不会影响产品的尺寸。

　　（2）零件头部孔的尺寸误差范围为0.5mm.为了保证这一点，型芯的脱模斜度只能取在0. 4\才能将孔的上下半径差控制在要求范围内。

　　3结语利用挤压铸造工艺生产的锤头，不仅可以克服普通铸造产生的缺陷，如气孔、缩松、缩松，也可以消除由于材料不同造成的结合面易断裂的问题。