1、引言
錘式破碎機是冶金、礦山、建材和電力等行業(yè)常用的破碎設備。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、錘式破碎機的工作原理及錘頭失效分析
(1)錘式破碎機的工作原理如圖1所示，
物料從喂料口落下進人破碎腔，與高速旋轉的錘頭相撞擊，被破碎的物料以很高的速度撞擊在有一定間隙的蓖條上，粒度較大的物料經過反復破碎，破碎后符合要求的細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上，錘頭兩側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生塑性變形和撞擊坑。當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生和擴展，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錘式破碎機錘頭材料的選擇
(1)錳鋼錘頭
目前國內的破碎機錘頭大部分使用高錳鋼材質，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能起到強化奧氏體，提高鋼的硬度、強度和耐磨性的作用，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)錘式碎石機復合錘頭
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，克服了單一材料的缺點。
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)定地達到高錳鋼錘頭的3倍，從上面的分析可知，以上2種復合錘頭滿足使用性能要求。
(3)錘式破碎機低合金鋼錘頭
復合錘頭，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，生產成本低，工藝簡單，通過合適的熱處理即可獲得需要的機械強度。經過對錘頭運行狀況分析以及在破碎機上的實驗，證實了該種材料符合錘頭的各項性能指標，可作為一種良好的錘頭材料。在峰峰發(fā)電廠錘式破碎機上，40CrMnSiMoRe錘頭與高錳鋼錘頭進行了磨損對比試驗。試驗方法是在破碎機上安裝兩排錘頭，每種裝一排，同機運行，試驗結果為:40CrMn-SiMoRe錘頭運行了21d，高錳鋼錘頭運行了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)錘頭的結構設計及制造質量
錘頭的結構設計和幾何形狀對其熱處理后的力學性能和內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，在錘頭生產中，必須制定合理的鑄造和熱處理工藝。
(2)破碎機的技術參數
破碎機技術參數也會影響錘頭的使用壽命，其中主要的是轉子的功率和轉速。它們不僅關系到破碎機的生產能力，也關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。具體型號的破碎機應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)破碎機內部間隙的調整
破碎機內部間隙主要是指轉子體與反擊板、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，錘頭就會受到嚴重的摩擦磨損。因此，在使用的過程中，必須經常調整各部分間隙，使其處于適當范圍之內。
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