本发明属于冶金制造技术领域，具体涉及一种陶瓷金属复合锤头及其制造方法。
背景技术
作为大型石灰石单段转子锤式破碎机关键易磨损件的锤头，单重100-130kg，每副数量45-50只。锤头在工作运转过程中，以较高的线速度(30-50m/s)打击石灰石，破碎的物料被锤头带入底部出料篦板工作区继续受到撞击和挤压破碎，直至小于篦缝尺寸(篦缝30-70mm)时从机腔下部排出，物料破碎比高达1:20-1:60。锤头需要承受大块物料的强烈冲击，要求具有良好的冲击韧性和较高的硬度。
目前常用的锤头材质主要有高锰钢、超高锰钢、碳钢-高铬铸铁双液复合、高锰钢镶钢结质硬质合金四大类。铸态的高锰钢、超高锰钢经过水韧处理后形成单一的奥氏体组织，硬度仅为180～240hb，但是经过剧烈冲击与挤压后产生显著加工硬化，硬化层硬度45～50hrc，深度5～10mm。碳钢-高铬铸铁双液复合经热处理后，工作部位高铬铸铁硬度58～63hrc。高锰钢镶钢结质硬质合金经热处理后，工作部位钢结质硬质合金65～70hrc。
江西福建一带石灰石中硅含量2-5％(其中硅为45um结晶体)，抗压强度≥120mpa，十分坚硬难破，尤其雨季时石灰石十分潮湿，大大增加破碎难度。高锰钢、超高锰钢锤头使用寿命15-20天，碳钢-高铬铸铁双液复合、高锰钢镶钢结质硬质合金锤头使用寿命30-40天。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种陶瓷金属复合锤头及其制造方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种陶瓷金属复合锤头，该陶瓷金属复合锤头的工作磨损部位为蜂窝网格状排列的预制陶瓷金属棒，非主要工作磨损部位为超高锰钢。
上述方案中，所述预制陶瓷金属棒的化学组成为al2o3：10～25％，sic：10～25％，si3n4：10～25％，wc：10～25％，tic：10～25％，vc：10～25％，mn：10-15％，ni：1-5％。
上述方案中，所述超高锰钢的化学成分为c：0.95～1.25％，mn：16～18％，si：0.3～0.6％，s、p≤0.05％。
本发明实施例还提供一种陶瓷金属复合锤头的制造方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤1：采用30～60目al2o3、sicsi3n4、wc、tic、vc、mn、ni颗粒按比例配比，添加粘结剂后倒入球磨进行混合，球磨2-4小时后混合均匀后，排胶干燥后倒入模具中，经20～60mpa压力制得所需规格的预制陶瓷金属棒，将所述预制陶瓷金属棒置于泡沫模型型腔内；
步骤2：浇注前砂箱抽真空形成负压，控制在0.04～0.06mpa，并一直持续到高温钢水浇注完成并凝固成型；采用乙炔氧气燃烧填埋在砂箱中的泡沫模型，泡沫模型燃烧完全后，注入高温钢水，高温快速充满燃烧完全后的泡沫模型型腔，将所述预制陶瓷金属棒包裹；在高温钢水的热作用下，预制陶瓷金属棒进行致密烧结，同时与高温钢水发生冶金反应，高温钢水凝固冷却后，与预制陶瓷金属棒冶金复合成型；
步骤3：高温钢水与预制陶瓷金属棒冶金复合成型后卸掉负压，在砂箱缓慢冷却，直至锤头铸件表面温度降至300℃以下，开箱倒出凝固成型的锤头铸件，冷却到室温，随后进行浇冒口切割和表面飞边毛刺打磨修整，获得陶瓷金属复合锤头。
上述方案中，所述步骤1中泡沫模型采用消失模专用eps泡沫板为原料，泡沫模型表面浸涂水基石英粉涂料或锆石英粉涂料后送入烘房烘干，进行2-3次浸涂和烘干，涂料均匀覆盖，厚度控制在1.5-2mm。
上述方案中，所述步骤2中高温钢水的具体工艺为：采用碱性镁砂炉衬中频电炉熔炼生产，熔炼前加入石灰石和碎玻璃复合造渣剂，待大部分炉料熔化后扒渣，然后加入硅铁、锰铁脱氧，插入铝丝进行终脱氧后出炉浇注；出炉温度控制为1420～1460℃，钢水镇静若干分钟后浇注，浇注温度控1380～1420℃；浇注前将浇包预热至600～800℃，高温钢水倒入浇包后立即在钢水表面抛撒聚渣剂，使得残余钢渣迅速聚集，进一步净化高温钢水，同时在高温钢水上形成一层保温覆盖膜。
上述方案中，对所述获得的陶瓷金属复合锤头进行热处理工艺，具体为：热处理过程中低温阶梯式升温，高温快速升温，水韧快速冷却。
与现有技术相比，本发明适用于较高冲击，高硬度物料破碎工况条件。具有较高综合耐磨性能，性价比高；其使用寿命为高锰钢镶钢结质硬质合金锤头的1.5～2倍，大大降低了金属材料消耗，同时减少了更换锤头所需要的人工、材料等费用，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的陶瓷金属复合锤头的结构示意图；
图2为本发明中陶瓷金属复合锤头的热处理工艺示意图；
图3为本发明的陶瓷金属复合锤头的热处理工艺示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种陶瓷金属复合锤头，该陶瓷金属复合锤头的工作磨损部位为蜂窝网格状排列的预制陶瓷金属棒，非主要工作磨损部位为超高锰钢。
所述预制陶瓷金属棒的化学组成为al2o3：10～25％，sic：10～25％，si3n4：10～25％，wc：10～25％，tic：10～25％，vc：10～25％，mn：10-15％，ni：1-5％。
所述超高锰钢的化学成分为c：0.95～1.25％，mn：16～18％，si：0.3～0.6％，s、p≤0.05％。
本发明实施例还提供一种陶瓷金属复合锤头的制造方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤1：采用30～60目al2o3、sicsi3n4、wc、tic、vc、mn、ni颗粒按比例配比，添加粘结剂后倒入球磨进行混合，球磨2-4小时后混合均匀后，排胶干燥后倒入模具中，经20～60mpa压力制得所需规格的预制陶瓷金属棒，将所述预制陶瓷金属棒置于泡沫模型型腔内；
具体地，所述泡沫模型采用消失模专用eps泡沫板为原料，泡沫模型表面浸涂水基石英粉涂料或锆石英粉涂料后送入烘房烘干，进行2-3次浸涂和烘干，涂料均匀覆盖，厚度控制在1.5-2mm，确保涂料具有充足的透气性和足够的强度。
如图1、2所示，每个陶瓷金属棒表面焊接一个钢钉，呈蜂窝网格状排列间隙镶入模型，凸出模型表面2-5mm。
在五面抽气的专用砂箱底部充填100-200mm高20～50目干石英或宝珠砂，振实平整后放入烘干组装好的泡沫模型，采用雨淋式加砂，边加砂边振动，确保泡沫模型填埋紧实；填埋过程中，一旦发现模型表面或浇注系统连接处涂料出现破损，应立即用胶布粘贴修补并补刷涂料，然后用电吹风吹干。
步骤2：浇注前砂箱抽真空形成负压，控制在0.04～0.06mpa，并一直持续到高温钢水浇注完成并凝固成型；采用乙炔氧气燃烧填埋在砂箱中的泡沫模型，泡沫模型燃烧完全后，注入高温钢水，高温快速充满燃烧完全后的泡沫模型型腔，将所述预制陶瓷金属棒包裹；在高温钢水的热作用下，预制陶瓷金属棒进行致密烧结，同时与高温钢水发生冶金反应，高温钢水凝固冷却后，与预制陶瓷金属棒冶金复合成型；
具体地，所述高温钢水的具体工艺为：采用碱性镁砂炉衬中频电炉熔炼生产，熔炼前加入石灰石和碎玻璃复合造渣剂，待大部分炉料熔化后扒渣，然后加入硅铁、锰铁脱氧，插入铝丝进行终脱氧后出炉浇注；出炉温度控制为1420～1460℃，钢水镇静若干分钟后浇注，浇注温度控1380～1420℃；浇注前将浇包预热至600～800℃，高温钢水倒入浇包后立即在钢水表面抛撒聚渣剂，使得残余钢渣迅速聚集，进一步净化高温钢水，同时在高温钢水上形成一层保温覆盖膜。
步骤3：高温钢水与预制陶瓷金属棒冶金复合成型后卸掉负压，在砂箱缓慢冷却，直至锤头铸件表面温度降至300℃以下，开箱倒出凝固成型的锤头铸件，冷却到室温，随后进行浇冒口切割和表面飞边毛刺打磨修整，获得陶瓷金属复合锤头。
进一步地，该方法还包括所述获得的陶瓷金属复合锤头进行热处理工艺，具体为：热处理过程中低温阶梯式升温，高温快速升温，水韧快速冷却，如图3所示，锤头水韧处理后，非主要工作磨损部位为单一奥氏体，硬度180～240hb，冲击韧性120-200j/cm2，工作磨损部位的硬度75-80hrc，具有较高综合耐磨性能，使用寿命为高锰钢镶钢结质硬质合金锤头的1.5～2倍。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
