专利名称：一种冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法
技术领域：
本发明涉及机械制造，特别是一种冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法。
背景技术：
目前煤矿采掘设备上所用的镐型截齿，大部分是由合金结构钢经机械加工制成的截齿体和硬质合金齿头通过钎焊和热处理等工艺制成，其寿命的长短除了取决于由截齿体的材质、硬质合金的质量、钎焊质量和热处理工艺外，还与截齿的形状以及合金头和截齿体联接方式有关。目前，市售截齿硬质合金头和截体的联接形式多是将合金头与截齿体用铜合金焊料高温(920-950°C)钎焊而成(如图1所示)。由于结构及生产方法上存在的问题，该镐型截齿存在以下问题1、合金头和截齿体的结合部呈现一台阶4，在截齿割煤作业时，该凸台会突然增大截割阻力，这种阻力将导致两种不良结果(I )降低切割效率，增大采煤机功率损耗，并引起滚筒摇臂振动；(2)凸台处因受冲击而力磨损严重，从而导致合金头过早脱落。2、将截齿体、铜合金焊料、助焊剂和硬质合金头一起加热920-950°C完成钎焊，然后用以下三种方式完成后续热处理(1)只加热截齿体包围合金头的一段，钎焊后冷却至室温然后批量860°C左右淬火，500°C左右高温回火；(2)钎焊时截齿整体加热，然后利用钎焊余热(约860°C)进行淬火，然后再后高温(500°C左右)回火；(3)在钎焊时整体加热，然后进行盐浴等温淬火而完成整个截齿加工程序。以上三种热处理形式是目前国内外普遍处理方法。上述处理方法都存在着硬质合金二次加热和急热、急冷的过程，此过程极易导致硬质合金产生微裂纹，这种肉眼看不见的微裂纹将会影响合金头的原有质量，导致合金头在截割煤层时容易崩裂或过早被磨损，从而影响截齿的整体质量，降低了截齿的整体寿命。为了解决钎焊热处理工艺对合金造成的伤害，技术人员一直在研究寻找更好联接方法取代钎焊热处理生产工艺。专利号为200310114444. X (—种镐型截齿的生产工艺方法)公开了一种冷装工艺，方法是将合金头和截齿体过盈配合压入截齿体内，该方法有效地避免了热处理对合金和焊缝的不利影响，但其结合力还不如钎焊工艺，在冲撞和剪切力的作用下也易导致合金头松动致使其脱落。此方法在实际应用中解决了因二次加热所产生的微裂纹而导致合金崩裂的问题，但没有解决合金头因松动而脱落的问题，所以影响了该专利的推广应用。专利号为201010131405. O公开了一种截齿硬质合金刀头的冷装方法，该方法沿截齿齿体的轴心钻一个通孔，然后在硬质合金刀头底部焊上带有螺纹的拉杆，拉杆穿过齿体底部用螺帽拧紧，该方法设计简单，解决了截齿合金头的冷装问题，但是该方法增加了对截齿体加工量和加工难度，另一方面截齿体上的通孔也降低了截齿体的强度。上述几种加工方法都没有解决合金和截齿体的台阶而增大阻力大的问题。相关技术人员在钎焊材料和工艺以及整体热处理工艺上不断寻找寻更好的解决办法，但效果都不明显。综上所述，目前还没有一种既能有效避免齿头重复加热，，同时又能保证合金与截齿体有足够的结合力，还能减少截齿工作时的截割阻力的加工方法。如何有效解决这一综合技术难题，长期为业内专家所关注。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明目的就是提供一种冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，可有效解决既能减少截齿割煤阻力又能避免合金头重复加热从而保持合金的原有性能，有效防止合金崩裂和脱落的问题。本发明解决的技术方案是，将硬质合金头的形状设计为伞形，并在其柱体部分的外表面上加工螺纹；对经等离子熔覆设备(该设备为现有设备，如专利号201010590941. 7中的等离子熔覆专用设备)耐磨强化后的截齿体批量调质处理，然后对其上锥体顶部钻孔，并加工盲孔螺纹，螺纹的直径、螺距、旋向与合金头柱体外螺纹相一致；将适量金属粘结剂涂抹在截齿体盲孔螺纹和硬质合金头外螺纹上，然后将伞形硬质合金头旋入截齿体孔内，制成冷装配低切割阻力耐磨镐型截齿，具体步骤是制备硬质合金头、对截齿体进行调质处理、淬火、制备排气槽、加工盲孔螺纹、装配制成镐型截齿。本发明方法简单，易操作，生产效率高，成本低，产品质量好，节能，消除了合金头和截齿体连接处的台阶，降低了切割阻力，使用寿命长。四
图1为现有截齿体的结构主视图。图2为本发明截齿体的主视图。图3为本发明截齿体的俯视图。图4为本发明伞形硬质合金头结构图。图5为本发明耐磨截齿的主视图。图6为本发明的生产工艺流程图。五具体实施例方式 以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。由图2-6给出，本发明在实施时，将硬质合金头的形状设计为伞形，并在其柱体部分的外表面上加工螺纹；对经等离子熔覆设备耐磨强化后的截齿体批量调质处理，然后对其上锥体顶部钻孔，并加工盲孔螺纹，螺纹的直径、螺距、旋向与合金头柱体外螺纹相一致；将适量金属粘结剂涂抹在截齿体盲孔螺纹和硬质合金头外螺纹上，然后将伞形硬质合金头旋入截齿体孔内，制成冷装配低切割阻力耐磨镐型截齿，具体步骤如下
(1)制备硬质合金头
采用硬质合金头材质用常规方法加工成伞形的硬质合金头3，硬质合金头3由上部的伞帽3a和与伞帽3a为一体的柱体3b构成，伞形硬质合金头下部的柱体部分直径为10-30mm，并用刀具切削或磨削加工柱体部分外表面螺纹6，螺纹形状为圆形或矩形；
(2)对截齿体进行熔覆处理
采用现有等离子熔覆设备对现有截齿体I的锥面进行调质处理，方法是将送粉量调整到15-80g/min之间，离子气流量调整到O. 4-1. 0m3/h之间，熔覆电流调整到50-300A之间，熔覆速度调整到300-800mm/min之间，搭接率控制在10-40%之间，制备O. 5-3. Omm厚的耐磨熔覆层8 ；
(3)调质
熔覆处理后的截齿体在840-930°C保温O. 5-3h，然后放入工业淬火油中5_20min，捞出后于300-500°C保温O. 5-3. 0h，再置于空气中缓冷至室温； (4)截齿体盲孔加工盲孔螺纹
在截齿体顶部中心的盲孔2内壁上加工出与合金头柱体外表面螺纹6相匹配的盲孔螺纹5 ;
(5)制备排气槽
用常规方法在截齿体I的顶部加工和截齿体上原有的盲孔2相通的排气槽7，排气槽7深度为O. 5-3mm,宽度为O. 5-3mm ；
(6)冷装配制成镐型截齿
分别清洗截齿体盲孔螺纹5和硬质合金头的外表螺纹6表面，然后分别在其涂抹2-3层的金属粘合剂(现有产品，如威海云清化工开发院生产的金属粘合剂)，将伞形硬质合金头旋入截齿体的盲孔内，18_25°C，固化2-24h，制成冷装配低切割阻力耐磨镐型截齿。所述的硬质合金头3上的外表面螺纹6和截齿体上盲孔螺纹5根据采煤机滚筒的旋转方向分为左旋和右旋；
所述的硬质合金头3的伞帽3a下边缘直径等于截齿体上部顶端直径；硬质合金头3的锥角和截齿体I上部的锥角相一致，或大于截齿体的锥角；
所述的截齿体I上锥部的耐磨熔覆层8的硬度为55-69HRC，二者为冶金结合，形状为螺旋形或环带形。由上述情况可以看出，本发明产品消除了合金头和截齿体连接处的台阶，降低了切割阻力；伞形合金头掩护了截齿体的上锥部，避免了因齿体磨穿导致合金头剥落现象；合金头和截齿体通过螺纹冷装工艺联接，避免了钎焊热处理过程导致硬质合金头微裂纹的产生，另外该加工方法省电省时生产效率高；合金头和截体之间的结合力是螺旋坚固力和粘结力的组合。本发明方法设计简单，易操作，能批量进行热处理，割煤阻力小，使用寿命长，生产效率高，与现有技术相比具有以下突出的特点
(1)消除了合金头和截齿体连接处的台阶，降低了割煤时的切割阻力；
(2)伞形合金头掩护了截齿体的上锥部，避免了因齿体磨穿导致合金头剥落现象；
(3)合金头和截齿体通过螺纹冷装工艺联接，避免了钎焊热处理过程导致硬质合金头微裂纹的产生，另外该加工方法省电省时生产效率高；
(4)合金头和截体之间的结合力是螺旋坚固力和粘结力的组合，结合强度大；
(5)本发明方法设计简单，易操作，能批量进行热处理，该截齿割煤阻力小，使用寿命长，生产效率高，具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求
1.一种冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，其特征在于，将硬质合金头的形状设计为伞形，并在其柱体部分的外表面上加工螺纹；对经等离子熔覆设备耐磨强化后的截齿体批量调质处理，然后对其上锥体顶部钻孔，并加工盲孔螺纹，螺纹的直径、螺距、旋向与合金头柱体外螺纹相一致；将适量金属粘结剂涂抹在截齿体盲孔螺纹和硬质合金头外螺纹上，然后将伞形硬质合金头旋入截齿体孔内，制成冷装配低切割阻力耐磨镐型截齿，具体步骤如下(1)制备硬质合金头采用硬质合金头材质用常规方法加工成伞形的硬质合金头(3)，硬质合金头(3)由上部的伞帽(3a)和与伞帽(3a)为一体的柱体(3b)构成，伞形硬质合金头下部的柱体部分直径为10-30mm，并用刀具切削或磨削加工柱体部分外表面螺纹(6)，螺纹形状为圆形或矩形；(2)对截齿体进行熔覆处理采用现有等离子熔覆设备对现有截齿体(I)的锥面进行调质处理，方法是将送粉量调整到15-80g/min之间，离子气流量调整到O. 4-1. 0m3/h之间，熔覆电流调整到50-300A 之间，熔覆速度调整到300-800mm/min之间，搭接率控制在10-40%之间，制备O. 5-3. Omm厚的耐磨熔覆层(8)；(3)调质熔覆处理后的截齿体在840-930°C保温O. 5-3h，然后放入工业淬火油中5_20min，捞出后于300-500°C保温O. 5-3. 0h，再置于空气中缓冷至室温；(4)截齿体盲孔加工盲孔螺纹在截齿体顶部中心的盲孔(2)内壁上加工出与合金头柱体外表面螺纹(6)相匹配的盲孔螺纹(5);(5)制备排气槽用常规方法在截齿体(I)的顶部加工和截齿体上原有的盲孔(2 )相通的排气槽(7 )，排气槽(7)深度为O. 5-3mm,宽度为O. 5_3mm ；(6)冷装配制成镐型截齿分别清洗截齿体盲孔螺纹(5)和硬质合金头的外表螺纹(6)表面，然后分别在其涂抹2-3层的金属粘合剂(现有产品，如威海云清化工开发院生产的金属粘合剂)，将硬质合金头旋入截齿体的盲孔内，18_25°C，固化2-24h，制成冷装配低切割阻力耐磨镐型截齿。
2.根据权利要求1所述的冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，所述的硬质合金头(3)上的外表面螺纹(6)和截齿体上盲孔螺纹(5)根据采煤机滚筒的旋转方向分为左旋和右旋。
3.根据权利要求1所述的冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，所述的硬质合金头(3)的伞帽(3a)下边缘直径等于截齿体上部顶端直径；硬质合金头(3)的锥角和截齿体 (O上部的锥角相一致，或大于截齿体的锥角。
4.根据权利要求1所述的冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，所述的截齿体 (I)上锥部的耐磨熔覆层(8)的硬度为55-69HRC, 二者为冶金结合,形状为螺旋形或环带形。
全文摘要
本发明涉及冷装配低截割阻力耐磨镐型截齿生产方法，可有效解决既能减少截齿割煤阻力又能避免合金头重复加热从而保持合金的原有性能，有效防止合金崩裂和脱落的问题，其解决的技术方案是，将硬质合金头的形状设计为伞形，并在其柱体部分的外表面上加工螺纹；对经等离子熔覆设备耐磨强化后的截齿体批量调质处理，然后对其上锥体顶部钻孔，并加工盲孔螺纹，螺纹的直径、螺距、旋向与合金头柱体外螺纹相一致；将适量金属粘结剂涂抹在截齿体盲孔螺纹和硬质合金头外螺纹上，然后将伞形硬质合金头旋入截齿体孔内，本发明方法简单，易操作，生产效率高，成本低，产品质量好，节能，消除了合金头和截齿体连接处的台阶，降低了切割阻力，使用寿命长。
文档编号B23P15/00GK103009001SQ20121055763
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者刘鸣放, 张兵权, 申晋鸣, 张天顺 申请人:河南省煤科院耐磨技术有限公司, 山西焦煤爱钢装备再制造有限公司