本發(fā)明涉及金屬耐磨材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種大型空心磨球的造型工藝。

背景技術(shù)：

中速磨機(jī)主要粉磨原理是磨球在上、下磨環(huán)間滾動(dòng)，將進(jìn)入磨道間的礦物粉碎，磨球和磨環(huán)是其主要的易損件，根據(jù)設(shè)備的大小通常放置5～10個(gè)磨球，隨著設(shè)備的大型化，其磨球尺寸也較大，外徑由Φ750mm至Φ1150mm，為了減輕這種大型磨球的重量而制成空心球，壁厚由135mm至150mm，重量由1.2噸至3.6噸，并設(shè)置5個(gè)工藝孔，孔徑Φ90mm到Φ100mm；由于空心磨球在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受較大的沖擊載荷，故國(guó)內(nèi)外均采用CrNiMo鑄鋼為材質(zhì)來(lái)制備此種磨球。

現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于空心磨球的制備工藝已有相關(guān)技術(shù)方案公開(kāi)，如專利公開(kāi)號(hào)：CN204717206U，公開(kāi)日：2013年12月25日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種空心磨球的制備方法，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種空心磨球的制備方法，其具體技術(shù)方案為：第一步：模樣的制備及組裝；第二步：涂掛涂料；第三步：造型；第四步：熔化及澆注；第五步：熱處理。該申請(qǐng)案的制備工藝簡(jiǎn)單，成本較為低廉，適合于不同尺寸和壁厚的大型空心磨球的實(shí)際生產(chǎn)，消除空心球壁厚不均勻的問(wèn)題，提高了空心磨球的使用壽命。

但是，上述申請(qǐng)案存在的技術(shù)問(wèn)題在于：采用上述制備方法制造的大型空心磨球，由于空心磨球的尺寸較大，鑄造過(guò)程中其表面易出現(xiàn)裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷，而且尺寸相對(duì)越大的空心磨球，其表面出現(xiàn)的裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷越明顯。

因此，如何克服現(xiàn)有大型空心磨球在鑄造過(guò)程中其表面易出現(xiàn)的裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷，是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有大型空心磨球在鑄造過(guò)程中其表面易出現(xiàn)裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷的不足，提供了一種大型空心磨球的造型工藝，其對(duì)于磨球表面缺陷的控制效果顯著。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的大型空心磨球的造型工藝，包括以下步驟：將磨球的泡沫塑料模樣放入砂箱中，并在振動(dòng)單元上進(jìn)行振動(dòng)加沙。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述振動(dòng)加沙的過(guò)程如下：

階段一：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用低頻率對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入小顆粒度的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)四分之一高度處；

階段二：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用中頻率對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入中顆粒度的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)三分之二高度處；

階段三：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用高頻率對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入大顆粒度的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充滿砂箱，在砂箱頂部覆蓋塑料薄膜，然后接入真空泵管道抽真空，真空度保持在0.65MPa以上。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述低頻率指5～10HZ，所述小顆粒度指35～50目。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述中頻率指15～25HZ，所述中顆粒度指75～105目。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述高頻率指30～35HZ，所述大顆粒度指155～175目。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述階段一、所述階段二和所述階段三結(jié)束后，在停止繼續(xù)加沙的條件下，分別沿原振動(dòng)頻率再振動(dòng)80～100秒，然后進(jìn)行下一步的操作。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述振動(dòng)單元包括液壓底座、氣囊和振動(dòng)電機(jī)，所述液壓底座的四個(gè)角上分別連接四個(gè)支撐柱，每個(gè)支撐柱中間安裝一個(gè)氣囊，每個(gè)支撐柱的上部安裝有一個(gè)振動(dòng)電機(jī)。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述振動(dòng)單元還包括砂箱軌道，該砂箱軌道用于將砂箱運(yùn)輸至四個(gè)支撐柱的上方；通過(guò)液壓底座將四個(gè)支撐柱升起，從而使得砂箱底部的四角被支撐柱撐起，每個(gè)支撐柱上分別設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)，該夾持機(jī)構(gòu)用于在砂箱振動(dòng)時(shí)將砂箱夾持固定在四個(gè)支撐柱上。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)振動(dòng)加沙過(guò)程進(jìn)行分階段控制，并且在每個(gè)階段使用不同的振動(dòng)頻率與不同顆粒度的干石英砂相配合，能顯著地降低空心磨球，尤其是大型的空心磨球鑄造過(guò)程中其表面出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷。

(2)本發(fā)明中還指出，階段一、階段二和階段三結(jié)束后，在停止繼續(xù)加沙的條件下，分別沿原振動(dòng)頻率再振動(dòng)80～100秒，然后進(jìn)行下一步的操作，這樣設(shè)計(jì)一方面使得不同加沙階段的型砂之間能夠形成良好的階度配合，避免不同顆粒度的型砂之間出現(xiàn)明顯的接觸間隙，另一方面有利于砂箱內(nèi)型砂能夠整體振實(shí)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為實(shí)施例1中振動(dòng)單元的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1中振動(dòng)單元的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1的大型空心磨球的制造方法的流程圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：101、液壓底座；102、氣囊；103、振動(dòng)電機(jī)；104、砂箱軌道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

參考圖1～3，本實(shí)施例的大型空心磨球的制造方法，包括以下步驟：第一步：模樣的制備及組裝；第二步：涂掛涂料；第三步：造型；第四步：熔化及澆注；第五步：熱處理。

其中，第一步中：采用半球的六分之一制作泡沫模樣發(fā)泡模具，然后將六片模樣組裝成半球，最后再將兩個(gè)半球組裝起來(lái)，形成空心磨球的泡沫塑料模樣；

第二步中：將組裝好的泡沫塑料模樣涂掛水基鋯英粉涂料，涂料厚度1mm；

第三步中：將烘干好的泡沫塑料模樣放入砂箱中，并在振動(dòng)單元上進(jìn)行振動(dòng)加沙；

具體振動(dòng)加沙的過(guò)程如下：

階段一：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用低頻率(5～10HZ)對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入小顆粒度(35～50目)的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)四分之一高度處；

階段二：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用中頻率(15～25HZ)對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入中顆粒度(75～105目)的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)三分之二高度處；

階段三：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用高頻率(30～35HZ)對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入大顆粒度(155～175目)的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充滿砂箱，在砂箱頂部覆蓋塑料薄膜，然后接入真空泵管道抽真空，真空度保持在0.65MPa以上。

階段一、階段二和階段三結(jié)束后，在停止繼續(xù)加沙的條件下，分別沿原振動(dòng)頻率再振動(dòng)80～100秒，然后進(jìn)行下一步的操作。

振動(dòng)單元包括液壓底座101、氣囊102、振動(dòng)電機(jī)103和砂箱軌道104，液壓底座101的四個(gè)角上分別連接四個(gè)支撐柱，每個(gè)支撐柱中間安裝一個(gè)氣囊102，每個(gè)支撐柱的上部安裝有一個(gè)振動(dòng)電機(jī)103；砂箱軌道104用于將砂箱運(yùn)輸至四個(gè)支撐柱的上方；通過(guò)液壓底座101將四個(gè)支撐柱升起，從而使得砂箱底部的四角被支撐柱撐起，每個(gè)支撐柱上分別設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)，該夾持機(jī)構(gòu)用于在砂箱振動(dòng)時(shí)將砂箱夾持固定在四個(gè)支撐柱上，采用本實(shí)施例中的振動(dòng)單元能夠方便地對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)。

第四步中：CrNiMo鑄鋼的熔化在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行，將廢鋼、鐵合金、生鐵按照熔化要求依次放入感應(yīng)爐中熔化，待熔化成鋼液后，爐前取樣測(cè)定鋼液的化學(xué)成分，一旦鋼液化學(xué)成分合乎要求，即可出爐澆鑄，鋼液的出爐溫度1600℃，澆鑄溫度1500℃，然后在鑄型中冷卻后即開(kāi)箱清理，并控制清理后的鑄鋼空心磨球溫度維持200℃以上

第五步中：將溫度維持在200℃以上的鑄鋼空心磨球放入初始溫度為200～250℃的加熱爐中，升溫5小時(shí)至395～405℃，保溫2小時(shí)，再升溫7小時(shí)至675～685℃，保溫3小時(shí)，再升溫2.5小時(shí)至845～855℃，保溫6小時(shí)后出爐空冷，冷卻至室溫后進(jìn)行回火處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，由于空心磨球的尺寸較大，鑄造過(guò)程中其表面易出現(xiàn)裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷，而且尺寸相對(duì)越大的空心磨球，其表面出現(xiàn)的裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷越明顯，針對(duì)于如何避免大型空心磨球在鑄造后其表面出現(xiàn)的裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷，發(fā)明人在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行了大量試驗(yàn)，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵在于造型過(guò)程的改進(jìn)和熱處理過(guò)程的改進(jìn)，具體為：

本實(shí)施例中，設(shè)置烘干好的泡沫塑料模樣放入砂箱中，并在振動(dòng)單元上進(jìn)行振動(dòng)加沙，具體振動(dòng)加沙的過(guò)程如下：階段一：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用5～10HZ對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入35～50目的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)四分之一高度處；階段二：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用15～25HZ對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入中顆粒度75～105目的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充到砂箱內(nèi)三分之二高度處；階段三：調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用30～35HZ對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，邊振動(dòng)邊加入155～175目的干石英砂至砂箱內(nèi)，直至干石英砂填充滿砂箱。發(fā)明人在分析現(xiàn)有大型空心磨球鑄造過(guò)程中其表面出現(xiàn)的裂紋、渣孔等產(chǎn)品缺陷時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面缺陷發(fā)生的直接原因很可能是造型過(guò)程中發(fā)泡模具與型砂之間接觸過(guò)密或存在間隙，因此，如何改善發(fā)泡模具與型砂之間接觸是控制產(chǎn)品缺陷的一個(gè)重要方面，基于此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)振動(dòng)加沙過(guò)程進(jìn)行分階段控制，并且在每個(gè)階段使用不同的振動(dòng)頻率與不同顆粒度的干石英砂相配合，能顯著地降低空心磨球，尤其是大型的空心磨球鑄造過(guò)程中其表面出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷，大致原因分析如下：在剛進(jìn)行振動(dòng)加沙時(shí)，發(fā)泡模具的固定并不穩(wěn)定，此時(shí)需要調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，采用低頻率(5～10HZ)對(duì)砂箱進(jìn)行振動(dòng)，使得發(fā)泡模具不易發(fā)生振動(dòng)偏移，同時(shí)，配合采用小顆粒度(35～50目)的干石英砂，使得小顆粒度(35～50目)的干石英砂能夠第一時(shí)間填充發(fā)泡模具上的孔洞，避免鑄造后的磨球其上孔洞處鑄造缺陷的產(chǎn)生，當(dāng)振動(dòng)加沙進(jìn)行到一定程度時(shí)，需要逐漸增加振動(dòng)頻率并相應(yīng)配合使用顆粒度較大的干石英砂，一方面使得型砂能夠振實(shí)，另一方面由于顆粒度較大的干石英砂位于砂箱的上方，有利于澆注時(shí)砂箱內(nèi)氣體的排除，避免氣體堵塞在砂箱內(nèi)而造成的渣孔等鑄造缺陷。需要說(shuō)明的是，基于大型空心磨球的鑄造，本實(shí)施例中創(chuàng)造性地提出將造型中振動(dòng)加沙過(guò)程分為三個(gè)階段，經(jīng)過(guò)上述三個(gè)階段的振動(dòng)加沙，使得發(fā)泡模具在不同位置上能與相應(yīng)位置的型砂接觸良好，從而大大提高鑄造后空心磨球的表面質(zhì)量。同時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的空心磨球在鑄造后其表面缺陷主要集中在磨球的下部，本實(shí)施例中型砂的顆粒度在砂箱內(nèi)逐漸增加，一方面使得發(fā)泡模具下部能與顆粒度較小的型砂充分接觸，保證磨球下部的表面質(zhì)量，另一方面有利于澆注時(shí)砂箱內(nèi)氣體的順利排除。

本實(shí)施例中還指出，階段一、階段二和階段三結(jié)束后，在停止繼續(xù)加沙的條件下，分別沿原振動(dòng)頻率再振動(dòng)80～100秒，然后進(jìn)行下一步的操作，這樣設(shè)計(jì)一方面使得不同加沙階段的型砂之間能夠形成良好的階度配合，避免不同顆粒度的型砂之間出現(xiàn)明顯的接觸間隙，另一方面有利于砂箱內(nèi)型砂能夠整體振實(shí)。

本實(shí)施例中，通過(guò)熱處理工藝的改進(jìn)，能夠進(jìn)一步避免空心磨球在鑄造后其表面出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷，具體為，在澆注結(jié)束后的開(kāi)箱清理階段，控制清理后的鑄鋼空心磨球溫度維持200℃以上，然后將溫度維持在200℃以上的鑄鋼空心磨球放入初始溫度為200～250℃的加熱爐中進(jìn)行熱處理，由于磨球鑄造成型后，未冷卻到200℃以下就進(jìn)行熱處理，使得磨球表面始終處于平緩的溫度波動(dòng)范圍，大大避免了磨球表面因熱脹冷縮而產(chǎn)生裂紋的可能，同時(shí)，本實(shí)施例中采用特定的熱處理工藝，針對(duì)性地減少了磨球表面在熱處理過(guò)程中發(fā)生產(chǎn)品缺陷的幾率。

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用本實(shí)施例的大型空心磨球的制造方法后，鑄造的磨球其表面缺陷產(chǎn)生的幾率由原有的50％左右下降為幾乎沒(méi)有，其對(duì)于磨球表面缺陷的控制效果顯著。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。