随着基础建设行业的高速发展,需要破碎的物料越来越多,锤式破碎机的服役条件越来越恶劣,传统的砂型铸造工艺生产的锤头在使用中暴露出了一系列问题,如使用寿命短、缩松、缩孔等。为了解决这些问题,本文提出采用液态模锻工艺进行锤式破碎机关键零件的生产,并以破碎机锤头通用材质高锰钢(ZGMn13)为研究材料,以破碎机锤头为例,从锤头规格选择、生产工艺确定、模具设计、工艺设计、成形质量的控制、液锻件组织与力学性能和加工硬化规律等方面对该工艺进行了系统的实验与理论研究。首先,针对小规格高锰钢锤头制定了两种液态模锻工艺方法:直接液锻和间接液锻;针对大规格的高锰钢锤头制定了液锻复合的工艺方法。针对以上三种工艺分别进行了相应的工艺设计和模具设计。其次,进行了直接液锻高锰钢锤头和液锻复合高锰钢/碳钢锤头的实验。在直接液锻高锰钢锤头实验中,得出了实验条件下的最佳工艺参数值:成型比压258MPa,保压时间10s,液锻温度控制在1420℃。在该工艺参数条件下,制件的组织均匀致密、晶粒细小,冲击韧度ακ达到2091.7kJ/cm~2,晶粒度达到了5级。与普通砂型铸造ZGMn13高锰钢锤头相比,冲击韧度提高了17%。同时针对实验过程中制件上出现的裂纹、缩陷、冷隔等缺陷进行了相应的理论分析,并提出了改进措施。在液锻复合高锰钢/碳钢锤头的实验中,液锻比压200MPa,浇注温度1480℃左右,保压时间180s时,对液锻复合工艺进行了研究,并对实验过程中出现的径向裂纹和气孔等缺陷进行了分析,提出了改进的措施。同时,自制了一套加工硬化性能测试设备,利用这套设备对液锻高锰钢复合锤头的加工硬化规律和性能进行了研究。结果发现:在同样的加工硬化条件下,与金属型锤头相比,液锻复合高锰钢/碳钢锤头的加工硬化能力得到很大提高。