0、前言
为提高
破碎机粉磨的效率，降低能耗，近年来国内外研制开发多种类型的破碎机。如锤式，反击式，反击锤式，立轴式，冲击式等等。其中锤式破碎机因为破碎比大，出料比较均匀，效率高，结构简单，重量比较轻，操作维修简便等特点发展迅速。
上世纪80年代西欧，新型破碎机研制成功。从结构设计、制造及材料不断完善和提高。如德国O&K公司的MB破碎机，破碎腔作了特殊设计，不仅有冲击破碎和反击破碎功能，还有反弹功能，可把石灰石中的金属弹出。
国外破碎机使用时，十分注意物料的化学成分，水分，矿石结构等等，如德国的噢隆斯坦——科佩尔公司(0&K)的MAMMOT(简称MB)破碎机，丹麦史密斯公司的(FLS) EV破碎机，德国洪堡公司(KHD)的HES和HDS破碎机等等。
国内用于水泥行业破碎石灰石的大型破碎机有TLPC型，天津水泥设计院研制，唐山水机，洛矿，建设路桥等厂均有生产。
近年来许多单位如郑州鼎盛公司，合肥水泥研究院设备材料公司等单位研制的各类反击锤式熟料细碎机；江苏徐州双马破碎机厂研制的立轴式破碎机等。
各类破碎机节约能耗，效益高，但锤头使用寿命短，频繁更换，降低丁设备运转率，锤头成为破碎机的关键配件。
1、锤头磨损失效分析
1.1
锤式破碎机工作原理
以我国生产的φ1600×1600单转子不可逆式多排锤头的锤式破碎机为例。转子带动锤头高速回转，冲击物料，使物料沿自然裂隙，层理面和节理面等脆弱部位破碎。具体过程是物料进入破碎腔第一象限工作区，即受到线速度30—40米／秒高速回转锤头对物料的撞击，若进入的物料质量大于锤头的质量，不能一击即碎，则由后排锤头再次打击，以此反复增加破碎；同时物料与反击板的撞击，物料之间的相互撞击，使物料进一步破碎。达到粒度的细料排出下料蓖子，粗料继续被打击和研磨。
1.2锤头磨损失效分析
锤头在破碎腔第一象限粗碎工作区，以高速回转所具有动能产生破碎效应的同时，受到高应力多次冲击的凿削磨料磨损和冲击疲劳磨损；在第2，3象限细碎工作区，则受到挤压和切削冲刷磨损。
1.3影响锤头磨损的因素
(1)转速的影响：合理设计转子的转速，可使锤头达到最佳撞击方位。转速高物料无法进入放射状的锤头之间，锤头顶部磨损严重；转速低物料进深入锤头之间，锤头侧面及根部磨损严重：正确的磨损部位应该在锤头伸出锤柄部分外侧的切线处。
(2)回转面上锤头之间夹角的影响：锤头从A点到B点转的角度如60度（一般为30、45、60、90度等）所需要的时间，应该等于或接近物料进深到锤头工作区的时间。这样才能增加锤头正交撞击物料的机会，使锤头正常磨损。
冀东水泥厂引进的破碎机落差大(H=2600mm)下落速度较快，转子转速209r/min较慢物料进深入锤头工作区，落入锤盘上，锤头侧部根部撞击物料工作效率低，锤头磨损严重�；春Ｋ喑Ы谄扑榛�，物料落差较小(H=1900mm)转子转速447r/min，物料不能更深的进入锤头的工作区，造成锤头顶部磨损大，过粉碎严重，效率低。
(3)头重量的影响：正确选择锤头的重量对破碎机的效率，生产能力，能量消耗，锤头的磨损都有直接影响。锤头的理想重量是应该满足锤击一次物料就破碎，无用功最小，锤头不向后倾，不影响下一排打击。锤头的大小由破碎物料的硬度和破碎时所消耗的能量多少决定。
目前破碎理论有：
1)面积假说：认为破碎消耗功A与物料增加的表面积S成正比。此理论在脆性细碎时与实际相符；
2)体积假说：物料被破碎成几何形状相似的小颗粒，所需要的功与物料破碎后的体积成正比：
3)裂缝假说：（又称第三破碎理论）认为物料在撞击压力作用下，先产生变形，积累一定变形功后，产生裂缝，导致破碎，破碎功与裂缝成正比；裂缝又与物料粒度大小（直径或边长）的平方根成反比。得出公式：A=k (1/√d—l／./D)：k为常数，与物料的性能有关，为70-315，见表l。根据裂缝假说，’导出锤头理想重量公式：G1=2△TG2g /G2vz -2g△T;GI-锤头理想重量；G2-最大物料块重量，v-锤头打击物料前的速度；△T一锤头冲击物料时损失的能量，按裂缝假说，△T=A=k (1/ /d-l／√D)：另一经验方法：G1= (0. 7-1.0)G2：从锤头的重量可知破碎物料的大小，可知锤头的磨损类型，以便选择合适的耐磨材料。(3)
(4)物料的影响：φ1600×1600单转子不可逆式多排锤头的锤式破碎机，50公斤高锰钢锤头破碎永登水泥厂石灰石，锤头磨损严重；原因是石灰石物料含泥量大，粒度小，对锤头冲击力小，高锰钢锤头加工硬化不明显。同时物料中混有高硬度的硅石板岩，切削锤头表面，所以磨损严重。跃县水泥厂石灰石块度大，且均匀，冲击力大，高锰钢锤头加工硬化明显，耐磨性明显。可见物料硬度及矿物组成影响锤头磨损。
(5)锤头与转子的连结方式的影响：许多新型的细碎机，如反机锤式破碎机，锤头与锤柄分别设置，锤头用高硬度的高铬铸铁，锤柄用高韧性的合金钢。使用寿命大幅提高。郑州鼎盛首创的三明治组合锤头，合肥水泥研究设计院研制的三合一组合锤头，锤头与锤柄的连接方式更为合理，锤头使用寿命大幅提高。
1.4立轴式破碎机工作原理
上世纪90年代发展起来的立轴式破碎机，结构简单、紧凑，中小水泥厂作为细碎机使用。其l型为三盘棒锤式锤头，2型三盘砖头式锤头；物料自下逐级破碎和反击破碎，被细碎排出。不同层面的锤头承受冲击、挤压、切削磨损不同，应该选择不同的耐磨材料。
2、不同类型锤头耐磨材料的选择
(1)大型破碎机90—125公斤锤头，承受凿削，冲击疲劳磨损，材料即需要有高的冲击韧性又要足够的硬度，目前大多选择ZGMn18Cr2及合金高锰钢；
(2)中型45～90公斤锤头：选择ZGMn13Cr2及双金属复合锤头；
(3)小型3—40锤头；选择双金属复合锤头，合金钢锤头，高铬铸铁锤头。
3、提高锤头使用寿命的途径
根据锤头使用的工况条件，破碎机的结构及物料性能选择合适的耐磨材料和生产制造工艺。目前国内外双金属复合工艺已日趋成熟。
3.1镶铸一机械组合的复合铸造工艺
上世纪80年代中国建材装备与北京水泥机械厂合作，最先研制出15公斤级复合锤头，锤柄用45号钢或高锰钢，锤头端部用高铬铸铁。在水泥厂及南京梅山铁矿使用，锤头寿命比用高锰钢提高3倍。近年来这种方法发展很快。
镶铸一机械组合主要有5种形式：
(l)锤柄为35#、45#铸钢，结合部位镂空并作成适当的锥度及反燕尾型，以保证结合强度。锤柄采用消失模铸造，表面光滑复合性能好。锤头端部为Cr15或Cr18高铬铸铁。锤柄起内冷铁作用，有效的降低高铬铸铁加入量，提高出品率，降低成本。
(2)小型3～5公斤锤头锤柄采用25#、35#钢板加工，锤头端部为Cr15，组合多个锤头，徐州宏达耐磨材料公司批量生产，效益高。
(3)锤头端部为Cr15高铬铸铁，结合部位设计带燕尾槽，先浇铸出清理干净放入铸型内，然后浇注35#钢锤柄使之复合。（见96年铸造技术。4期。5公斤锤头）此方法不合理，‘高铬铸铁在急剧受高温时易开裂。
(4)锤头端部为镶铸硬质合金块，硬质合金成分为：C：8.8～9.4%：Mo：0.8～1.8：Mn：8.0—10.0：Ni:0. 8～1.8：Ti32～48.锤柄为高锰钢，这样复合接近冶金结合，效果良好。
(5)为合金铸钢，锤头端部为Cr15或Cr18高铬铸铁，两者用螺栓接美国ESCO公司采用这样复合方法，锤头端部高铬铸铁仅占25%～35%，到锤柄报废时可换10—30付锤端，大量节约金属。国内尚不多见。
3.2双液一冶金结合的复合铸造工艺
冶金结合的液一液复合铸造，两种金属复合之间存在明显的过渡区，过渡区的化学成分、金相组织、力学性能不同于两种复合金属�；С煞趾亢秃旯塾捕瘸侍荻确植肌Ｉ鲜兰�70年代，冀东水泥厂引进日本的90公斤锤头就是液一液复合铸造。后因为锤柄磨损严重而不用。电力系统在立式麽辊、磨机衬板等处采用液一液复合铸造，效果明显。液一液复合铸造有三种方式。
(1)定量浇注：采用平做立浇。先估计铸钢水量，开益流槽，铸钢水浇完在益流槽看到钢水液并冷却到固相线附近时，再浇高铬铸铁，为保证高铬铸铁充型平稳，并且不先浇入的钢水大量混合，高铬铸铁浇口应该开在益流槽的同一水平位置。使用这种方法生产的锤头两种金属冶金结合，不会象机械结合使用后期掉头掉块。缺点是工艺复杂，批量生产浇注时机的把握要采用测温仪表幅。
(2)使用成型隔板：在型腔内锤端与锤柄结合的部位插入燕尾形的隔板，平做平浇，两种金属同时浇注。隔板要选择合适的厚度使在两种金属液作用下即部分融化又起到隔离作用，达到冶金结合。具体厚度与金属液质量、浇注温度、隔离截面大小等有关，应该经过试验确定。插入燕尾形的隔板另一目的是不能确保冶金结合时实现机械结合。
(3)采用整体消失模真空吸铸工艺：在制得的EPS模样中放置经过盐酸清洗烘干的钢结构，材料为Q235-A，形状为箱型结构，一端开口，要求浇注高铬铸铁时不被熔穿，先浇高铬铸铁，然后浇高锰钢。此方法生产的复合锤头破碎煤时比高锰钢锤头寿命提高三倍。
(4)生产工艺要求
1)采用机械组合的复合铸造工艺时，锤柄设计要合理减少尖角增加包熔金属的厚度；锤柄要进行打磨，喷砂，酸洗，防潮防锈；锤柄要予热；高铬铸铁浇注温度要高。(1500～1520℃出钢，1400～1450℃浇注)。
2)采用双液一冶金结合的复合铸造工艺时：
a结合面应该在最大截面；
b立浇35#钢锤柄时为保证顺序凝固，底部可放U型外冷铁；
c定量浇注时应该先浇钢液；因为先浇铁液易在结合面产生夹渣，气孔，铁液中形成的Cr、Mn等的氧化物较为稳定，不易被还原：先浇钢液，其表面氧化物（Fe0等）易被浇入铁液中的碳及其他元素还原，因而结合良好。
4、小结
(1)解决锤头的使用寿命，首先要了解锤头的使用工况条件（锤头的结构类型，要破碎的物料情况），进而进行磨损失效分析，然后选择合适的耐磨材料和相宜的制造方法；
(2)采用镶铸一机械组合的复合铸造工艺简单易操作，关键在锤柄设计要合理，结合面要去锈、去污，要予热等处理；镶铸适应于厚截面锤头，薄截面锤头包容高铬铸铁液少，在铸造及热处理过程易开裂；
(3)用双液一冶金结合的复合铸造工艺，性能优良，适合生产各种锤头，但要达到良好的冶金结合需要解决好界面问题，加隔板，加�；ぜ恋仁鞘褂媒隙嗟姆椒�；
(4)铸硬质合金类似机械组合的复合铸造工艺，关键在选择合适的硬质合金，并且要进行相应的予处理：
(5)种生产方法各有其特点，生产厂要根据自己的设备条件，技术能力，检测手段生产相应的产品；使用厂根据性能价格比选择相应的产品。
相关破碎机产品：
1、
颚式破碎机
2、
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