一种叉车货叉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种叉车配件及其制备方法，尤其涉及一种叉车货叉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 叉车货叉相当于挂装在叉车上的机械手，使叉车成为一种多用途高效率的物料搬 运工具。广泛应用于仓储、造纸、包装、印刷、烟草、家电、酒和饮料、毛棉纺织、港口码头，铁 路、汽车制造、钢铁冶炼、化工和建筑等行业，能对几乎任何可以想象到的搬运对象进行叉、 夹、推、拉、侧移和旋转等作业，从而提高物流效率，降低生产成本，避免产品破损，节省仓储 空间。
[0003]通常叉车装有两根相同的货叉，它受力大，且要求截面小、重量轻，但作为叉车的 重要部件，货叉的质量、性能和在使用过程中的安全性越来越引起人们的关注。目前，货叉 在使用过程中仍然会发生断裂事故，且大都发生在焊接部位，属于脆性断裂，给生产和安全 都带来了一定的影响。因此，为了提高货叉的质量，需要在设计时对叉车货叉的材料、制造 等作出进一步改性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种强度、韧性、耐磨 性、焊接性等性能好，安全系数高，使用寿命久的叉车货叉。
[0005]本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种叉车货叉，包括垂直部、水平部 以及设置在水平部前端的叉齿，所述叉车货叉由钢材材料制成，所述钢材材料主要由以 下成分（以重量百分比计）组成：C:0? 28-0. 33 %，Si:0? 26-0. 30 %，B:0? 001-0. 005 %， Cr：0. 5-0. 8 %,Ti：0. 03-0. 06 %,Cu：0. 01-0. 03 %,Mn：1.3-1.8 %,Ni：0. 2-0.4%, A1 :0? 02-0. 04 %，Mg:0? 002-0. 005 %，Nb:0? 02-0. 05 %，V:0? 006-0. 01 %，稀土 元素： 0. 025-0. 035%，S彡0. 003%，P彡0. 02%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0006]本发明叉车货叉由钢材材料制成，但本发明对钢材材料的组成成分及其重量百分 比进行了重新配伍。其中，最为明显的是，本发明在保证钢材力学性能的前提下，降低了碳 含量，将碳含量控制在〇. 28-0. 33%范围内，从而提高货叉的可焊接性，降低裂纹产生的倾 向，而且对降低焊缝与垂直部熔合区的热应力及组织应力也极为有利。另外，随着材料碳含 量的减少，钢材的冷脆转化温度降低，货叉的冷脆倾向减小，抗冲击韧性值显著提高，保证 了货叉的高强度、高韧性等性能的同时降低了货叉的缺口敏感性、疲劳缺口敏感度等。
[0007]其次，本发明加入了微量的Mg元素，改变了钢中夹杂物的形态和分布状态，使钢 中原有的氧化铝和硫化物夹杂物变成细小的弥散分布的含镁夹杂物，提高钢材与焊接热影 响区性能。
[0008]此外，本发明还在钢中加入了适量的稀土元素，稀土元素优选镧、铈、镨、钕、钐、 铽、镝、钇中的一种或多种。稀土元素可以使钢的S含量降低，组织细化，夹杂物尺寸减小， 钢强度、硬度、塑性和韧性升高。但是，稀土加入量本发明范围时，随稀土加入量增加，钢的 塑性和韧性降低。
[0009] 除上述外，本发明还对钢材中其它成分及其重量百分比进行了适当的调整，采用 Ti细化晶粒，加入B、Cr进行微合金化，以提高材料的强度、韧性和淬透性。添加微量元素 Nb、适当提高Mn含量、限制Si含量，以提高钢材的强度，改善钢材的韧性。而微量的V虽然 也可以提高钢材的强度，但不能改善钢的韧性，反而略有所降，因此，本发明限制了微量元 素V的添加量。
[0010] 在上述的一种叉车货叉中，所述叉车货叉还包括有套筒，所述套筒设置在垂直部 背离水平部的面上。
[0011] 在上述的一种叉车货叉中，所述套筒设置在垂直部的中部或中部以上位置。货叉 的主要失效形式有断裂和磨损两种。磨损失效主要发生在水平部前端的叉齿部位，而断裂 失效通常发生在货叉根部（即垂直部和水平部的连接出附近），因为货叉根部是货叉的应 力高度集中区域，特别是货叉在承载运动时的振动使货叉承受交变应力作用，容易产生疲 劳裂纹源，最终导致疲劳破坏。此外，套筒等部件设置在货叉上一般都优选用焊接工艺，而 焊接时焊缝与垂直部熔合区的热应力及组织应力较高，产生焊缝热影响区域，会加大诱发 断裂的倾向。因此，本发明在货叉根部不再设置有任何部件，而在垂直部的中部或中部以上 设置有套筒，消除了由焊接导致货叉根部断裂失效的风险，保证货叉的使用寿命。
[0012] 在上述的一种叉车货叉中，所述垂直部与水平部连接处形成夹角a，所述夹角a 小于90°。
[0013] 在上述的一种叉车货叉中，所述夹角a为89-89. 9°。本发明货叉的垂直部下端 与水平部一端连接的夹角控制在上述范围内，既方便叉车在工程作业时进行装货，提高装 货的效率，同时又能够使得货物的中心略微向叉车车体偏移，有利于提高货叉上的货物摆 放稳定性，在叉车行驶过程中不易因颠簸而发生偏移，同时又不至于因角度过大而导致卸 货困难，同时还能减小货物对叉车产生力矩，从而降低运输行驶的油耗，以降低作业成本。
[0014] 本发明另一个目的在于提供上述叉车货叉的制备方法，所述制备方法主要包括以 下步骤：
[0015] S1、称取原料制备成符合上述钢材的组成成分及其重量份数的四方柱形钢材；
[0016] S2、选取步骤S1制成的四方柱形钢材型材按照工艺参数要求切断出所需要的断 面，并在切割后的料面上任意处形成标示区得到粗坯I，所述断面至少包括货叉叉齿部的 斜面；
[0017]S3、对步骤S2得到的粗坯I进行中频加热预处理后，折弯粗坯I形成叉车货叉 的垂直部与水平部并使叉车货叉的垂直部与水平部之间形成夹角a，所述加热温度为 900-1100 °C，得到坯体I;
[0018] S4、将步骤S3得到的坯体I在锯背、割头并焊接上套筒后，再经过打磨、超声波探 伤、热处理、一次抛丸打磨、校正打磨、二次抛丸打磨后即得到成品。
[0019] 在上述的一种叉车货叉的制备方法中，步骤S3中所述折弯压力为750-850T。本发 明折弯可以采用油压机在上述压力下进行折弯作业，但是，这折弯前本发明对钢材进行了 中频加热预处理，预处理后更容易进行折弯作业，而不易因刚性折弯而耗时耗力并且导致 材料老化。
[0020] 在上述的一种叉车货叉的制备方法中，步骤S3中垂直部与水平部连接处形成夹 角a小于90°。
[0021] 在上述的一种叉车货叉的制备方法中，步骤S4中在焊接套筒时应先将坯体I预 热升温至150-200°C。由于本发明要求焊缝层不能有任何气孔，因此，本发明在焊接套筒时 要求先将坯体I预热升温至150-200°C，因为预热后能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金 属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊 接接头的抗裂性。而且，预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接 区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度）。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面， 降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。
[0022] 对于预热温度而言，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。但是，预热温度的选 择还与钢材、焊条的化学成分、焊接方法、环境温度等有关，因此，结合这些因素，本发明进 一步优选预热温度为177°C。
[0023] 此外，本发明在焊接时要求交替变换焊接方向，以保证焊缝区域的均匀性，对降低 焊接应力有着重要的影响。
[0024] 在上述的一种叉车货叉的制备方法中，步骤S4中热处理工艺为将坯体I升温至 850-900°C保温淬火6-10h，然后降温至500-550°