1、引言
錘式破碎機(jī)是冶金、礦山、建材和電力等行業(yè)常用的破碎設(shè)備。錘頭是其中主要的易磨損件，目前主要用高錳鋼制作。但其抗磨性差，使用壽命短，需要頻繁更換，不僅浪費(fèi)材料，而且影響正常工作。因此，提高錘頭的壽命成為亟待解決的問題。
2、錘式破碎機(jī)的工作原理及錘頭失效分析
(1)錘式破碎機(jī)的工作原理如圖1所示，
物料從喂料口落下進(jìn)人破碎腔，與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭相撞擊，被破碎的物料以很高的速度撞擊在有一定間隙的蓖條上，粒度較大的物料經(jīng)過反復(fù)破碎，破碎后符合要求的細(xì)小物料通過蓖條縫排除。
(2)錘頭失效分析
錘頭在工作期間，除受到撞擊外，還受到物料的沖刷，這樣長期反復(fù)使用，錘頭的工作面就會受到破壞，使表面形狀發(fā)生變化，如果用在可逆式破碎機(jī)上，錘頭兩側(cè)的棱角就都會被磨成光滑的圓弧面，如圖2所示。錘頭在工作初期表面形狀未發(fā)生改變時，錘頭主要受到撞擊磨損，物料以正向力撞擊金屬表面產(chǎn)生塑性變形和撞擊坑。當(dāng)錘頭的工作面磨成圓弧后，此時其表面受力發(fā)生了變化，原來錘頭錘面受力F，現(xiàn)在作用在磨損面上的力F可分解為2個分力，一個是垂直于錘面的法向力Fr=Fsina，一個是平行于錘面的切向力Fq=Fcosa。前者對錘頭產(chǎn)生撞擊作用，后者對錘面造成切削、沖刷。二者的大小取決于沖擊角a。在錘頭工作初期，沖擊角a=90度，這時要表現(xiàn)為撞擊磨損，當(dāng)錘頭磨損后，a角變小，F(xiàn)，變大，這就使金屬從錘面上遷移，表現(xiàn)為沖刷磨損，此類磨損是錘頭失效的主要形式。盡管物料的撞擊可產(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固的硬化層，造成錘頭的耐磨性不夠，最終使得錘頭在工作初期失效。因此提高錘頭的硬度，可提高其耐磨性，從而減輕撞擊磨損;提高材料的韌性有助抑制裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，有利于減輕沖刷磨損。因此，選擇合適的材料是提高錘頭壽命的基本途徑。
3錘式破碎機(jī)錘頭材料的選擇
(1)錳鋼錘頭
目前國內(nèi)的破碎機(jī)錘頭大部分使用高錳鋼材質(zhì)，其耐磨性不夠，使用壽命非常短。破碎石灰石的錘頭一般可使用60一90d，在某些特殊條件下，使用不到7d。同時由于錘頭在工作中所受的沖擊力并不大，使高錳鋼錘頭的加工硬化效果不顯著，其抗沖刷磨損能力差。由于Cr能起到強(qiáng)化奧氏體，提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性的作用，因此在高錳鋼中加人Cr元素，可使錘頭大大強(qiáng)化。在破碎鐵礦石時，錘頭的使用壽命比普通高錳鋼提高50%,
(2)錘式碎石機(jī)復(fù)合錘頭
傳統(tǒng)的高錳鋼錘頭耐磨性差，使用壽命短，耗材量大。為此，我們將錘頭設(shè)計成錘柄和錘端分別制造。如圖3所示，
錘柄部分采用高錳鋼或碳鋼，使其具有足夠的強(qiáng)韌性，錘頭部分采用高鉻鑄鐵。而高鉻鑄鐵是一種具有優(yōu)良耐磨性的材料，這樣錘端就會有足夠的耐磨性，同時由于高鉻鑄鐵韌性較低，易發(fā)生脆性斷裂，所以錘柄選擇高韌性的高錳鋼或碳鋼材質(zhì)，克服了單一材料的缺點(diǎn)。
實踐表明，在水泥行業(yè)破碎水泥熟料，其使用壽命比高錳鋼錘頭提高2倍以上。此外，還可采用鑲鑄白口鐵錘頭，試驗證明，在破碎莫氏硬度為6.5的鈉長石時，使用壽命可穩(wěn)定地達(dá)到高錳鋼錘頭的3倍，從上面的分析可知，以上2種復(fù)合錘頭滿足使用性能要求。
(3)錘式破碎機(jī)低合金鋼錘頭
復(fù)合錘頭，雖然具有較高的使用壽命，但其鑄造及熱處理工藝復(fù)雜。為此，近年來研制開發(fā)了多種低合金鋼錘頭，已推廣的有40CrMnSiMoRe低合金鋼錘頭。40CrMnSiMoRe鋼合金元素含量少，生產(chǎn)成本低，工藝簡單，通過合適的熱處理即可獲得需要的機(jī)械強(qiáng)度。經(jīng)過對錘頭運(yùn)行狀況分析以及在破碎機(jī)上的實驗，證實了該種材料符合錘頭的各項性能指標(biāo)，可作為一種良好的錘頭材料。在峰峰發(fā)電廠錘式破碎機(jī)上，40CrMnSiMoRe錘頭與高錳鋼錘頭進(jìn)行了磨損對比試驗。試驗方法是在破碎機(jī)上安裝兩排錘頭，每種裝一排，同機(jī)運(yùn)行，試驗結(jié)果為:40CrMn-SiMoRe錘頭運(yùn)行了21d，高錳鋼錘頭運(yùn)行了14d，由于兩種錘頭的磨損長度不同，因此用磨損長度來衡量實際的使用壽命更為實際，如表2所示。
實驗表明，40CrMnSiMoRe鋼錘頭的耐磨性能大大優(yōu)于高錳鋼錘頭，前者的耐磨性是后者的2.25倍，明顯提高了錘頭的使用壽命。
4其他因素
(1)錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造質(zhì)量
錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和幾何形狀對其熱處理后的力學(xué)性能和內(nèi)部金相組織有很大的影響。特別是厚度尺寸大的錘頭，影響更為突出。通過對不同材質(zhì)錘頭斷裂失效形式分析可知，造成錘頭斷裂的主要原因是其內(nèi)部或表面存在不同程度的缺陷。由于缺陷的存在，使大部分錘頭在使用初期發(fā)生斷裂現(xiàn)象。因此，在錘頭生產(chǎn)中，必須制定合理的鑄造和熱處理工藝。
(2)破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)
破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)也會影響錘頭的使用壽命，其中主要的是轉(zhuǎn)子的功率和轉(zhuǎn)速。它們不僅關(guān)系到破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，也關(guān)系到錘頭沖擊硬化的程度。錘頭沖擊硬化程度良好，其使用壽命就會有所延長。
(3)所破碎物料的塊度與硬度
物料塊度越大，對其韌性要求越高，而物料硬度越高，對錘頭材料硬度要求越高。具體型號的破碎機(jī)應(yīng)采用適宜的給料粒度，這會在一定程度上延長錘頭的使用壽命。
(4)破碎機(jī)內(nèi)部間隙的調(diào)整
破碎機(jī)內(nèi)部間隙主要是指轉(zhuǎn)子體與反擊板、蓖條以及錘頭之間的間隙。這些間隙的尺寸，會關(guān)系到蓖條及安全門附近是否有積料。如果積料存在，而錘頭無法將積料從蓖條上壓下時，錘頭就會受到嚴(yán)重的摩擦磨損。因此，在使用的過程中，必須經(jīng)常調(diào)整各部分間隙，使其處于適當(dāng)范圍之內(nèi)。
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