PF1010反擊式破碎機(jī)是在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自行研制開發(fā)的結(jié)構(gòu)緊湊、破碎效率高、噪聲低、安全性能好的硬巖破碎設(shè)備。該機(jī)設(shè)計(jì)功率為160 kW，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為37 m/s，生產(chǎn)率為120 t/h，錘頭尺寸315 mm×100 mm×500 mm，錘頭質(zhì)量為107kg。該機(jī)要求能破碎抗壓強(qiáng)度大于300 MPa的物料，錘頭是該機(jī)中用于破碎物料的主要易損件。為提高錘頭的使用壽命，減少停機(jī)更換次數(shù)，節(jié)約生產(chǎn)成本，我們對(duì)錘頭的材質(zhì)進(jìn)行了研究，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)檢測(cè)，研制的錘頭材質(zhì)性能較好，與進(jìn)口錘頭的使用壽命相當(dāng)。
1、錘頭的磨損機(jī)理分析
    在破碎過程中，物料從上部加料口進(jìn)入后與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭猛烈相撞，瞬間將物料進(jìn)行一次破碎，緊接著錘頭又以37 m/s的線速度將物料上拋?zhàn)矒糁练磽舭迳贤瓿啥�次破碎，最后物料通過錘頭與襯板之間的再次擠壓后達(dá)到所需粒度，完成全部破碎過程。在工件的運(yùn)行過程中，沖擊錘受到高硬度物料的沖擊、擠壓等綜合作用，一方面造成基體和碳化物的碎裂脫落；另一方面造成基體的翻卷，產(chǎn)生塑性變形，最后疲勞脫落，錘頭出現(xiàn)不同程度的溝槽。與此同時(shí)，在整個(gè)運(yùn)行期間，由于高速旋轉(zhuǎn)的錘頭與物料反復(fù)強(qiáng)烈地碰撞，錘頭表面工作溫度高達(dá)500%，因此，錘頭材質(zhì)要求應(yīng)有足夠的硬度、有一定的沖擊韌性和相當(dāng)高的紅硬性。
2、錘頭化學(xué)成分的設(shè)計(jì)
    根據(jù)錘頭的磨損機(jī)理和錘頭應(yīng)具備的性能指標(biāo)，在對(duì)國(guó)內(nèi)外常用耐磨材料使用情況進(jìn)行調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)資源，我們初步確定采用鉻系合金耐磨鑄鐵來(lái)進(jìn)行試制。在成分控制上主要從4個(gè)方面加以考慮，其一是控制初生碳化物和共晶碳化物的數(shù)量，改善碳化物的形態(tài)與分布；其二是使基體組織具有足夠的強(qiáng)度以利于堅(jiān)硬碳化物能十分牢固地鑲嵌在基體上；其三是適當(dāng)?shù)卦黾犹剂浚�確保合金有較高的硬度；其四是細(xì)化晶粒。為此，我們?cè)谝陨显瓌t的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，最后確定材料中的C，Si，Gr，Mn，Ni，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：2.8%N 3.2% ,0.6%～1.0%, 15 010~17% ,0.6%～1.0%,0.5%～- 0.8% ,0.55%～1.0% ,0.5%～0.7% ,P,S質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.05%，并用少量Re，V- Fe進(jìn)行爐前復(fù)合孕育處理。
3、熔煉、鑄造、熱處理工藝及合金的機(jī)械性能
3.1合金原材料及熔煉
    鑄鐵在酸性爐襯的中頻感性電爐內(nèi)熔煉，試驗(yàn)原材料采用含S，P量低的優(yōu)質(zhì)生鐵、少銹碳素廢鋼、高碳鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳板、石墨電極等，加料順序?yàn)椋合葘⑹�墨電極加入爐底，再加少量高碳鉻鐵，全部鉬鐵，然后依次加入回爐料、生鐵、廢鋼、最后加入其余鉻鐵、錳鐵、電解銅，以使熔化初期在高碳低鉻成分下進(jìn)行。鐵液溫度加熱至1500~ 1520qC時(shí)，用純鋁脫氧后即可出爐，并在l 440~ 1460。C進(jìn)行爐前復(fù)合孕育處理，為減少收縮和粘砂、細(xì)化組織，澆注溫度應(yīng)較低，一般控制在1380—1400℃之間。
3.2錘頭的鑄造工藝
    高鉻鑄鐵錘頭的使用壽命在很大程度上與鑄件的鑄造質(zhì)量有關(guān)，而鑄造工藝對(duì)其質(zhì)量有很大的影響，采用合理的鑄造工藝可以減少甚至避免許多鑄造缺陷的產(chǎn)生，尤其是裂紋的出現(xiàn)。為此，針對(duì)鑄鐵中合金含量高，流動(dòng)性好，收縮量大，導(dǎo)熱性差等特點(diǎn)，在鑄造工藝上應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題：
    (1)采用2%收縮率制造模樣[3_。
    (2)為避免鑄件收縮受阻，要注意提高鑄型的退讓性。
    (3)在設(shè)計(jì)鑄件造型工藝時(shí)，一般采取順序凝固的原則，力求消除收縮缺陷，提高致密度；同時(shí)冒口的設(shè)計(jì)既要能保證凝固過程中補(bǔ)縮通道暢通又便于清理。
    (4)為了保證鑄件組織致密，要加強(qiáng)擋渣，以保證加入的多種變質(zhì)合金能完全溶解，防止渣粒及未溶合金成為裂紋源存在于鑄件中。
3.3熱處理工藝與機(jī)械性能
3.3.1合金鑄鐵的熱處理工藝
    合金鑄鐵的熱處理過程，實(shí)際上是將不穩(wěn)定的鑄態(tài)組織經(jīng)熱處理后使碳及合金元素完全溶入和析出的過程。因此，在確定淬火溫度及保溫時(shí)間時(shí)，主要從獲得合金最佳綜合性能和保證鑄件充分淬透兩個(gè)方面來(lái)考慮，經(jīng)反復(fù)測(cè)試后確定淬火溫度為910℃，并保溫2.5～3.0h后空冷。此外，為避免因相變或高的加熱溫度梯度而引起高的應(yīng)力，采取分段加熱，即在670℃保溫2.5h后再升溫，加熱時(shí)，加熱速度一般不高于30℃/h，一旦鑄件加熱至暗紅色，也就是通過塑性變形溫度而使應(yīng)力降低得足夠多時(shí)，方可加速加熱。
    合金淬火后，由于奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)體積膨脹，體積增長(zhǎng)約6%，這將導(dǎo)致合金內(nèi)應(yīng)力明顯增大，因此，經(jīng)淬火后的合金必須進(jìn)行低溫回火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，減少對(duì)斷裂和沖擊的敏感性，同時(shí)，經(jīng)低溫回火后，淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，使合金韌性提高。我們將回火溫度控制在200~ 2500C，保溫時(shí)間為6h，
3.3.2機(jī)械性能
    對(duì)抗磨鑄鐵而言，機(jī)械性能中最重要的指標(biāo)是硬度和沖擊韌性，但這兩個(gè)指標(biāo)間往往相互矛盾，要解決這一問題，必須尋找特定工況下材料韌性與硬度的最佳配合。我們對(duì)經(jīng)熱處理后的合金鑄鐵按照GB8263 - 87《抗磨白口鑄鐵件》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了機(jī)械性能檢測(cè)，結(jié)果是：硬度均值為64.5 HRC；沖擊韌性均值7.75 J／crn2。可見該種材料具有很高的綜合機(jī)械性能。
4、合金的金相組織
    采用（德）蔡司臥式顯微鏡對(duì)經(jīng)熱處理后的合金鑄件金相組織進(jìn)行檢測(cè)，試樣浸蝕后，用500倍顯微鏡觀察，其組織結(jié)構(gòu)如圖l所示，具體結(jié)構(gòu)是：馬氏體基體+塊片狀碳化物，其中碳化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)約40%。試樣上無(wú)縮孑L和縮松缺陷，符合本研究對(duì)材質(zhì)組織的要求。
5、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)
    用該材料生產(chǎn)的錘頭安裝在PF1010型山保牌反擊式破碎機(jī)上在巴羅塔工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)測(cè)試，該工地地處巴基斯坦西北部，常年氣溫偏高，多風(fēng)沙，工地實(shí)測(cè)氣溫達(dá)50℃以上的情況每年持續(xù)約3個(gè)月，生產(chǎn)條件十分惡劣。其破碎物料為鵝卵石，抗壓強(qiáng)度200~ 340 MPa，最大進(jìn)料粒徑約150 mm，經(jīng)一年多的生產(chǎn)，錘頭使用壽命約為280h，錘頭消耗約0.044 kg/t骨料，達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的使用壽命的指標(biāo)要求。