錘頭是破碎機(jī)的關(guān)鍵部件，其端部磨損程度決定出料粒度的大小，因此通常被設(shè)計(jì)成頭部和柄兩部分，其中頭部直接與物料發(fā)生撞擊，要求具有較高的硬度和耐磨性，而起連接作用的錘柄并不直接參與磨損，只需具備相應(yīng)韌性和強(qiáng)度即可。因此錘頭整體采用同一種金屬進(jìn)行生產(chǎn)非但在經(jīng)濟(jì)上不可取，在使用上也沒有必要。生產(chǎn)中常采用高鉻鑄鐵(KmTBCr26)與鑄鋼(ZG270-500)兩種材質(zhì)進(jìn)行復(fù)合鑄造。
1、機(jī)械結(jié)合的復(fù)合鑄造工藝
這種工藝方法適用于液一固復(fù)合鑄造，即事先鑄造或加工出鑄件的一部分，作為鑲嵌塊預(yù)置在型腔內(nèi)，然后進(jìn)行澆注。試驗(yàn)證實(shí)，只有當(dāng)兩部分金屬的質(zhì)量比大于8:1時(shí)，其結(jié)合面才能被融化，從而實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。但生產(chǎn)中常見的錘頭其頭部與柄的比例一般在1:1左右，因而只能實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)合，一般很少采用高鉻鑄鐵作為預(yù)置的頭部進(jìn)行復(fù)合。一方面因?yàn)楦咩t鑄鐵在急劇受熱時(shí)具有較大的開裂傾向，另一方面是因?yàn)椴捎描T鋼錘柄預(yù)置在型腔內(nèi)．可起到內(nèi)冷鐵的作用，有效降低高鉻鑄鐵的澆注量，提高工藝出品率，降低生產(chǎn)成本。圖1為生產(chǎn)中廣泛使用的預(yù)置錘柄，主要通過鏤空的方法和適當(dāng)?shù)腻F度保證結(jié)合強(qiáng)度。
氣孔和裂紋是生產(chǎn)中的常見缺陷。一般說來，錘柄使用前經(jīng)除銹、去污和高溫烘烤可有效避免氣孔的產(chǎn)生。而裂紋主要是因高鉻鑄鐵的鑄造應(yīng)力和相變應(yīng)力較大，在預(yù)置錘柄的激冷作用下，因包覆厚度不足產(chǎn)生的。通過簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出的用于計(jì)算高鉻鑄鐵包覆厚度的公式具有一定的參考價(jià)值，生產(chǎn)中主要憑經(jīng)驗(yàn)確定，一般來說包覆厚度應(yīng)不小于20mm，且應(yīng)盡可能均勻。如因結(jié)構(gòu)所限，無法滿足這一要求，則需采取預(yù)熱等措施減小錘柄的激冷作用以避免裂紋產(chǎn)生。
2、冶金結(jié)合的復(fù)合鑄造工藝
冶金結(jié)合的方法適用于液一液復(fù)合鑄造。兩種復(fù)合金屬之間存在明顯的過渡區(qū)，借助掃描電鏡和能譜分析可知過渡區(qū)的化學(xué)成分、金相組織及力學(xué)性能均不同于兩種復(fù)合金屬，化學(xué)元素含量和宏觀硬度呈顯著的梯度分布，顯示兩種金屬間存在短距離的原子擴(kuò)散。過渡區(qū)的存在，實(shí)現(xiàn)了兩種金屬的有效結(jié)合。液一液復(fù)合可通過以下兩方法實(shí)現(xiàn)。
2.1定量澆注
如圖2所示，采取平做立澆的方法，事先估算并借助溢流口來保證先澆入金屬液的質(zhì)量，第一種金屬液澆注完畢并冷卻至固相線溫度附近時(shí)，澆入第二種金屬液。為保證第二種金屬液充型平穩(wěn)且不與先澆入的金屬液大量混合，澆口應(yīng)開在溢流口同一水平位置。在澆注時(shí)機(jī)控制得當(dāng)?shù)那疤嵯驴纱_保實(shí)現(xiàn)兩種金屬間有效的冶金結(jié)合。采用這種方法生產(chǎn)的錘頭因不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械結(jié)合錘頭使用后期存在掉頭、碎頭等問題，故整體性能優(yōu)于第二種方法。缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，批量生產(chǎn)時(shí)澆注時(shí)機(jī)的把握應(yīng)借助有關(guān)測(cè)溫儀器。
2.2使用成形隔板
為避免因澆注時(shí)機(jī)把握不準(zhǔn)而造成金屬液相互混合，在型腔內(nèi)頭部與錘柄相結(jié)合的部位插入燕尾形隔板，兩種金屬液同時(shí)澆注。選擇合適厚度的隔板，使之既能在兩種金屬液的作用下部分融化而又能起到相應(yīng)的隔離作用是獲得有效冶金結(jié)合的前提。具體厚度與澆入的金屬液質(zhì)量、澆注溫度以及隔離截面的大小有關(guān)，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。之所以使用燕尾形隔板而非平面隔板的一個(gè)重要原因是在不能確保獲得冶金結(jié)合情況下實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)合，事實(shí)上增加了冶金結(jié)合的安全系數(shù)。
2.3界面問題
兩種金屬結(jié)合面的鑄造缺陷是影響冶金結(jié)合強(qiáng)度的主要因素。采用2.1中所述的方法，先澆入鐵液難以獲得良好復(fù)合的鑄件，易在結(jié)合面產(chǎn)生夾渣、氣孔等。有研究認(rèn)為其原因可能是鐵液中形成的Cr、Mn等元素的氧化物較為穩(wěn)定，不易被還原，而如先澆入鋼液，其表面氧化物（Fe0等）易被后澆入鐵液中的C及其它元素還原，因而結(jié)合良好。另外因鐵液溶點(diǎn)低于鋼液澆注溫度，如先澆鐵液則易被大面積重融而發(fā)生相互混合，不利于兩者的結(jié)合，因此采用這種生產(chǎn)工藝時(shí)應(yīng)先澆入鋼液。如采用2.2中所述的方法，為避免因隔板表面可能存在的氧化、銹蝕、油污等影響結(jié)合強(qiáng)度，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行處理（如酸洗等）并保持干燥。
3、熱處理
無論通過何種途徑實(shí)現(xiàn)復(fù)合鑄造，錘頭在使用前都需經(jīng)淬火處理以充分發(fā)揮頭部金屬的耐磨性。不同于單一材質(zhì)錘頭的是，雙金屬復(fù)合錘頭的結(jié)合部位會(huì)因兩種金屬的收縮率不同而在淬火時(shí)產(chǎn)生更大的應(yīng)力，因此淬火后進(jìn)行回火是十分必要的。
4、結(jié)束語
液一固、液一液復(fù)合鑄造是提高鑄件整體性能重要而有效的手段，不同金屬間的結(jié)合既可以是機(jī)械結(jié)合也可以是冶金結(jié)合。機(jī)械結(jié)合錘頭在生產(chǎn)中常出現(xiàn)裂紋和氣孔等缺陷，可采取簡(jiǎn)單方法予以避免，而冶金結(jié)合錘頭則需解決好界面問題。后者具有比前者更加優(yōu)良的綜合性能，但生產(chǎn)工藝較復(fù)雜且對(duì)生產(chǎn)過程控制的要求更為嚴(yán)格。
