1、錘頭材料的選取
1.1錘頭的失效分析
反擊式破碎機(jī)錘頭在工作期間，除受到物料的撞擊外，還受到物料的沖刷，這樣長(zhǎng)期反復(fù)使用，錘頭的工作面就會(huì)被磨損，使表面形狀發(fā)生變化。如圖l所示．錘頭兩側(cè)的棱角會(huì)被磨成光滑的弧面。當(dāng)錘頭的工作面磨成弧面后，表面受力就發(fā)生了變化，作用在磨損面上的力可分解為兩個(gè)分力，一個(gè)是垂直于錘面的法向力F．一個(gè)是平行于錘面的切向力F，前者對(duì)錘頭產(chǎn)生撞擊作用，后者對(duì)錘面造成切削、沖刷。在錘頭工作初期，主要表現(xiàn)為撞擊磨損；當(dāng)錘頭磨損后，主要表現(xiàn)為沖刷磨損，使金屬?gòu)腻N面上遷移。沖刷磨損是錘頭失效的主要形式。盡管物料的撞擊可對(duì)錘頭產(chǎn)生一定量的加工硬化，但沖擊力還不足以使錘頭的工作面形成堅(jiān)固的硬化層，造成錘頭的耐磨性不夠，最終使得錘頭在工作期迅速失效。
1.2錘頭的材質(zhì)分析
影響錘頭磨損的主要因素有：錘頭的材質(zhì)、制造質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、破碎機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)等。錘頭材質(zhì)的選取對(duì)提高錘頭的使用壽命至關(guān)重要。
從受力形式來(lái)看，錘柄部位由于不斷的承受交變的彎曲應(yīng)力，因而需要較強(qiáng)的沖擊韌性，而合金鋼具有較強(qiáng)的韌性；錘頭頭部主要承受摩擦力和沖擊力，而鉻系耐磨鑄鐵在韌性較強(qiáng)的基體中鑲嵌硬質(zhì)的M7C3型碳化物，具有較強(qiáng)的耐沖擊性和優(yōu)良的耐磨性。經(jīng)有關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)，其耐磨性大約為高錳鋼的3倍以上。因此，采用合金鋼做錘柄、鉻系耐磨鑄鐵做錘頭耐磨塊必然大幅度提高錘頭的使用壽命，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高破碎機(jī)生產(chǎn)效率。
1.2.1高鉻鑄鐵耐磨塊的成分設(shè)計(jì)
耐磨塊選擇C、Cr、Mo等為主要的合金化元素，各元素的主要作用為：
C:碳是影響低、中合金耐磨鋼組織性能的關(guān)鍵元素，碳量不同可獲得硬度和韌性的不同匹配關(guān)系，低碳合金韌性較高而硬度低，高碳合金硬度高而韌性不足，中碳合金則有較高硬度和良好韌性。錘頭耐磨塊中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)取為1.8%-2,2%。
Si:硅在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用，但過(guò)高的Si會(huì)使鋼的脆性增加，因此其含量取為0.2%-0.5%。
Cr:鉻在耐磨鑄鐵中起主導(dǎo)作用，它能部分溶于奧氏體中，推遲過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變，增加鋼的淬透性，強(qiáng)化基體且不降低韌性；Cr具有較強(qiáng)的回火抗力，能使厚斷面的性能均勻；同時(shí)，當(dāng)鉻碳比(Cr/C)大于5時(shí)，鑄鐵中形成M7C3型碳化物，使得鉻系耐磨鑄鐵在韌性較強(qiáng)的基體中鑲嵌硬質(zhì)的孤島狀碳化物．具有較強(qiáng)的耐沖擊性和優(yōu)良的耐磨性。因此，錘頭耐磨塊中鉻含量確定為10.5%～15.0%。
Mo:鉬在鋼中能夠有效地細(xì)化鑄態(tài)組織，提高斷面的均勻性，防止回火脆性的發(fā)生，提高鋼的回火穩(wěn)定性，改善沖擊韌性；并使鋼的C曲線向右移，并使珠光體與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線發(fā)生分離，顯著提高鋼的淬透性，能提高鋼的強(qiáng)度和硬度。錘頭耐磨塊中鉬含量確定為1.5 %^-2.0%。
Cu:銅不形成碳化物，以同溶態(tài)存在于基體中，可改善鋼的韌性。此外Cu還有類似Ni的作用，能提高淬透性和基體的電極電位，增加鋼的抗腐蝕性，這一點(diǎn)對(duì)濕磨條件下工作的耐磨件尤其重要。耐磨塊中Cu的加入量取為0.8%～1.0%。
P、S：它們均是有害元素，在鋼中易形成晶界夾雜物，增加鋼的脆性，增加鑄件在鑄造和熱處理過(guò)程中的開(kāi)裂傾向，因此均要求小于0.04%。
1.2.2合金鋼錘柄的成分設(shè)計(jì)
為了獲得較高的韌性以滿足沖擊力較大的使用條件，錘柄選用低合金鋼30CrMnTi．其中元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%):0.20-0.35C，2.0—2.2Cr，1.5Mn，l.OTi，<0.005S、P等。鑄造毛坯必須經(jīng)過(guò)熱處理得到所需組織形態(tài)。
2、錘頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
錘頭易磨損部位設(shè)計(jì)為如圖2所示的錘頭耐磨塊。鑄造成型的耐磨塊通過(guò)線切割加工，將配合面加工成上窄下寬的“梯形”特殊的異形燕尾結(jié)構(gòu)，以改善錘頭結(jié)合面受力狀況，提高結(jié)合面抵抗沖擊的能力。錘柄和楔形壓塊結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。
錘頭耐磨塊與錘柄的組合主要通過(guò)上窄下寬的“梯形”異形燕尾結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上改善了錘頭結(jié)合面受力狀況，提高了結(jié)合面抵抗沖擊的能力。組合結(jié)構(gòu)如圖5所示。
3、具體實(shí)施方案
步驟l：在中頻感應(yīng)電爐中熔煉化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)% ):1.8—2.2C ,10.5~15.OCr,0.5 Si, 1.5—2.OMo, 10Cu,<0.005S、P等的高鉻鑄鐵合金，將通過(guò)成分化驗(yàn)的合金液澆鑄成耐磨塊毛坯，并進(jìn)行退火處理，得到馬氏體基體和均勻分布的M7C3型碳化物組織的耐磨塊。
步驟2：將耐磨塊毛坯結(jié)合面通過(guò)線切割加工的方法加工成圖2所示。
步驟3：按圖3、4所示將鑄造成型的錘柄及楔形壓塊毛坯，進(jìn)行機(jī)械加工。
步驟4：裝配成型。
4、結(jié)束語(yǔ)
所設(shè)計(jì)的應(yīng)用于反擊式破碎機(jī)的可更換式組合型錘頭，采用鉻系耐磨鑄鐵（耐磨塊），具有良好的耐磨性能；錘柄采用30CrMnTi合金鋼，韌性好。另外當(dāng)耐磨塊磨損失效后可方便更換新的耐磨塊，從而大幅度降低了綜合使用成本。采用特殊的上窄下寬的“梯形”異形燕尾結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)上改善了錘頭結(jié)合面受力狀況，提高了結(jié)合面抵抗沖擊的能力。復(fù)合錘頭可滿足∮1000 mm×1200 mm型等以下反擊式破碎機(jī)使用性能要求，在使用中不脫落、不破碎。
