Дражный черпак Советский патент 1984 года по МПК B22D19/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству черпаков драг, работающих в условиях абразивного износа. Черпаки драг эксплуатируются на Joбьtчe и переработке горных масс, обладающих высокими абразивными сво ствами. Воздействие на черпак абраз ной и гидроабразивной среды приводит К быстрому его износу. Наиболее подвержена износу передняя режущая стенка черпака, стойкость которой в отдельных случаях не превышает 89 мес. работы (одного сезона) . Известна цельнолитая конструкция черпаков драг, а также конструкция черпаков со сменными козырьками, изготавливаемыми из стали 10Г13л 1 Изготовление черпаков со сменными козырьками позволяет заменять изнашивающуюся переднюю стенку (сме ный козырек) и продлять срок службы черпаков,однако это не снижает абрази ного износа самого козырька. Известен способ повышения износостойкости цельнолитых черпаков путем наплавки твердосплавными элек родами. . Однако этот способ не дает стабил ных результатов, так как он требует качественной подготовки наплавляемой поверхности. Кроме того, наплавка н высокоуглеродистую марганцовистую сталь не обеспечивает прочной сварит ваемости разнородных материалов. Известен способ повышения износостойкости литых черпаков за счет поверхностного легирования рабочей поверхности кузова черпака L3J . Однако промышленные испытания деталей с легирующей поверхностью показали незначительное (5-10%) уве личение стойкости черпаков. Легирую щие вставки изготавливаются из высоколегированного сплава (лигатуры ) и устанавливаются в полость формы, а затем заливаются расплавом, под действием которого они легируют заданные участки основы. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция дражного черпака, состоящего из стальной основы, армированной встав ками из износостойкого материала 4J Износостойкость таких черпаков увеличивается, однако не является значительной, а конструкция известных черпаков-рациональной. Цель изобретения - увеличение срока службы дражных черпаков. Поставленная цель достигается тем, что в дражном черпаке, состоящем из стальной основы, армированной вставками из износостойкого материала, вставки выполнены в виде штырей диаметром и длиной, равными соответственно 0,25-0,50 и 1-3 толщины рабочей кромки черпака, при этом штыри размещены равномерно по объему кромки с шагом между основаниями на торце рабочей кромки 1,53,0 диаметра вставки. На фиг.1 схематически изображен предлагаемый черпак, общий вид; на фиг.2 вид А (часть черпака); на фиг.З - собранная литейная форма черпака, поперечное сечение. Черпак состоит из основы I, выполненной из стали 110Г13Л и вставок 2 цилиндрической формы, отлитьк из износостойкого чугуна, с .элементом крепления. Элементы крепления могут представлять собой цельную со вставкой литую конструкцию, либо литейную шпильку (проволочный пруток), установленную в литейную форму при отливке вставок из износостойкого чугуна. Пример. Дражный черпак, толщина рабочей кромки которого составляет 52 мм. Предварительно из износостойкого чугуна марки 250Х20РТ отливаются . вставки цилиндрической формы диаметром 16 мм и длиной 40 мм с элементами крепления. Готовые вставки 2 с элементами 3 крепления проставляются в литейную форму черпака (фиг.З) по рабочей (режущей) кромке толщиной 32 мм с шагом 25 мм. Собранная литейная форма со вставками заливается через литниковую систему 4 сталью 110Г13Л. После затвердевания и очистки отливки черпак подвергается закалке; нагрев до 1100 С, а затем охлаждение в Йоде. Твердость вставок после закалки составляет 58-60 НРС, основы - 207 ИВ. Износостойкие чугуны обладают высоким сопротивлением к абразивному и гидроабразивному износу и превосходят сталь, в том числе и высокомарганцовистую, в 5-10 раз. Вставки черпака, изготовленные из износостойкого чугуна и проставленные по рабочей кромке, способны защитить от износа стальную основу, создавая при этом теневой эффект. Принятая цилиндрическая форма вставок определяется оптимальностью периметра круга, а также требованием отливок к круглой форме и плавки к переходам.

Величина диаметра вставок определена опытным путем н колеблется в пределах 0,25-0,5 -толщины рабочей кромки. Увеличение величины диаметра более 0,5 приводит jc разрыву основы металла (трещинам). В случае использования вставок диаметром меньше 0,25 происходит расплавление и смешивание их с основой металла, что исключает достижение цели.

Максимально допустим и износ черпаков, составляющий 1-3 толщины рабочей кромки. В связи с этим и длина вставок принимается равной -3 толщинам рабочей кромки.

Результаты испытаний показывают, что с увеличением диаметра вставок износостойкость материала черпаков возрастает; Кроме того, вставки диаметром более 16 мм (0,5 толщины стенки армируемого образца) приводят

к разрыву сплошности основы, к Снижению прочности. Вставки диаметром менее 0,20 толщины образца (6 мм) в большинстве случаев оплавляются и растворяются в основе металла, что не приводит к существенному увеличению износостойкости.

Предлагаемая конструкция черпака позволяет сочетать в себе высокую прочность и ударную вязкость, прису-, щие высокомарганцовистой стали ПОГ13Л, с высокой износостойкостью, присущей износостойким чугунам. Дражный черпак, выполненный из друх композиционных материалов, вследствие использования более износостойкого материала (износостойкого чугуна) задерживает износ основы металла и погг вьшает срок службы детали в 2-3 раза. Кроме того, снижаются .затраты на их ремонт и восстановление, а также простои уникального оборудования, т.е. драг, которые, как известно, работают в 3-сменном режиме в.период летнего сезона, и частая замена черпаков (в черпаковой цепи драги одновременно работает 80 черпаков) приводит к значительным затратам и снижению объемов вьфаботки горной массы.

ДРАЖНЫЙ ЧЕРПАК, состоящий из стальной основы, армированной вставками из износостойкого материала, отличающийся тем, что, с целью увеличения его срока, службы, вставки выполнены в виде штырей диаметром и длиной, равными соответственно 0,25-0,50 и 1-3 толщины рабочей кромки черпака, при этом штыри размещены равномерно по объему кромки с шагом между основаниями на ее торце 1,5-3,0 диаметра вставки.

З.О ФШ.56

ni

иг.2.