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1、锤式破碎机简介
锤式破碎机是冶金、矿山(shān)、建材和電(diàn)力等行业常用(yòng)的破碎设备。锤头是其中主要的易磨损件，目前主要用(yòng)高锰钢制作。但其抗磨性差，使用(yòng)寿命短，需要频繁更换，不仅浪费材料，而且影响正常工作。因此，提高锤头的寿命成為(wèi)亟待解决的问题。
2、锤式破碎机的工作原理(lǐ)及锤头失效分(fēn)析
(1)锤式破碎机的工作原理(lǐ)
物(wù)料从喂料口落下进人破碎腔，与高速旋转的锤头相撞击，被破碎的物(wù)料以很(hěn)高的速度撞击在有(yǒu)一定间隙的蓖条上，粒度较大的物(wù)料经过反复破碎，破碎后符合要求的细小(xiǎo)物(wù)料通过蓖条缝排除。
(2)锤头失效分(fēn)析
锤头在工作期间，除受到撞击外，还受到物(wù)料的冲刷，这样長(cháng)期反复使用(yòng)，锤头的工作面就会受到破坏，使表面形状发生变化，如果用(yòng)在可(kě)逆式破碎机上，锤头两侧的棱角就都会被磨成光滑的圆弧面，如图2所示。锤头在工作初期表面形状未发生改变时，锤头主要受到撞击磨损，物(wù)料以正向力撞击金属表面产生塑性变形和撞击坑。当锤头的工作面磨成圆弧后，此时其表面受力发生了变化，原来锤头锤面受力F，现在作用(yòng)在磨损面上的力F可(kě)分(fēn)解為(wèi)2个分(fēn)力，一个是垂直于锤面的法向力Fr=Fsina，一个是平行于锤面的切向力Fq=Fcosa。前者对锤头产生撞击作用(yòng)，后者对锤面造成切削、冲刷。二者的大小(xiǎo)取决于冲击角a。在锤头工作初期，冲击角a=90度，这时要表现為(wèi)撞击磨损，当锤头磨损后，a角变小(xiǎo)，F，变大，这就使金属从锤面上迁移，表现為(wèi)冲刷磨损，此类磨损是锤头失效的主要形式。尽管物(wù)料的撞击可(kě)产生一定量的加工硬化，但冲击力还不足以使锤头的工作面形成坚固的硬化层，造成锤头的耐磨性不够，**终使得锤头在工作初期失效。因此提高锤头的硬度，可(kě)提高其耐磨性，从而减轻撞击磨损;提高材料的韧性有(yǒu)助抑制裂纹的产生和扩展，有(yǒu)利于减轻冲刷磨损。因此，选择合适的材料是提高锤头寿命的基本途径。
3锤式破碎机锤头材料的选择
(1)锰钢锤头
目前國(guó)内的破碎机锤头大部分(fēn)使用(yòng)高锰钢材质，其耐磨性不够，使用(yòng)寿命非常短。破碎石灰石的锤头一般可(kě)使用(yòng)60一90d，在某些特殊条件下，使用(yòng)不到7d。同时由于锤头在工作中所受的冲击力并不大，使高锰钢锤头的加工硬化效果不显著，其抗冲刷磨损能(néng)力差。由于Cr能(néng)起到强化奥氏體(tǐ)，提高钢的硬度、强度和耐磨性的作用(yòng)，因此在高锰钢中加人Cr元素，可(kě)使锤头大大强化。在破碎铁矿石时，锤头的使用(yòng)寿命比普通高锰钢提高50%,
(2)锤式碎石机复合锤头
传统的高锰钢锤头耐磨性差，使用(yòng)寿命短，耗材量大。為(wèi)此，我们将锤头设计成锤柄和锤端分(fēn)别制造。如图3所示，
锤柄部分(fēn)采用(yòng)高锰钢或碳钢，使其具有(yǒu)足够的强韧性，锤头部分(fēn)采用(yòng)高铬铸铁。而高铬铸铁是一种具有(yǒu)优良耐磨性的材料，这样锤端就会有(yǒu)足够的耐磨性，同时由于高铬铸铁韧性较低，易发生脆性断裂，所以锤柄选择高韧性的高锰钢或碳钢材质，克服了单一材料的缺点。
实践表明，在水泥行业破碎水泥熟料，其使用(yòng)寿命比高锰钢锤头提高2倍以上。此外，还可(kě)采用(yòng)镶铸白口铁锤头，试验证明，在破碎莫氏硬度為(wèi)6.5的钠長(cháng)石时，使用(yòng)寿命可(kě)稳定地达到高锰钢锤头的3倍，从上面的分(fēn)析可(kě)知，以上2种复合锤头满足使用(yòng)性能(néng)要求。
(3)锤式破碎机低合金钢锤头
复合锤头，虽然具有(yǒu)较高的使用(yòng)寿命，但其铸造及热处理(lǐ)工艺复杂。為(wèi)此，近年来研制开发了多(duō)种低合金钢锤头，已推广的有(yǒu)40CrMnSiMoRe低合金钢锤头。40CrMnSiMoRe钢合金元素含量少，生产成本低，工艺简单，通过合适的热处理(lǐ)即可(kě)获得需要的机械强度。经过对锤头运行状况分(fēn)析以及在破碎机上的实验，证实了该种材料符合锤头的各项性能(néng)指标，可(kě)作為(wèi)一种良好的锤头材料。在峰峰发電(diàn)厂锤式破碎机上，40CrMnSiMoRe锤头与高锰钢锤头进行了磨损对比试验。试验方法是在破碎机上安装两排锤头，每种装一排，同机运行，试验结果為(wèi):40CrMn-SiMoRe锤头运行了21d，高锰钢锤头运行了14d，由于两种锤头的磨损長(cháng)度不同，因此用(yòng)磨损長(cháng)度来衡量实际的使用(yòng)寿命更為(wèi)实际，如表2所示。
实验表明，40CrMnSiMoRe钢锤头的耐磨性能(néng)大大优于高锰钢锤头，前者的耐磨性是后者的2.25倍，明显提高了锤头的使用(yòng)寿命。
4其他(tā)因素
(1)锤头的结构设计及制造质量
锤头的结构设计和几何形状对其热处理(lǐ)后的力學(xué)性能(néng)和内部金相组织有(yǒu)很(hěn)大的影响。特别是厚度尺寸大的锤头，影响更為(wèi)突出。通过对不同材质锤头断裂失效形式分(fēn)析可(kě)知，造成锤头断裂的主要原因是其内部或表面存在不同程度的缺陷。由于缺陷的存在，使大部分(fēn)锤头在使用(yòng)初期发生断裂现象。因此，在锤头生产中，必须制定合理(lǐ)的铸造和热处理(lǐ)工艺。
(2)破碎机的技术参数
破碎机技术参数也会影响锤头的使用(yòng)寿命，其中主要的是转子的功率和转速。它们不仅关系到破碎机的生产能(néng)力，也关系
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