专利名称：一种矿用硬质合金钻齿及采用该钻齿的截齿和钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于矿用硬质合金钻孔制品，具体涉及一种矿用硬质 合金钻齿及采用该钻齿的截齿和钻头。
背景技术：
目前，矿用硬质合金钻齿包括圆柱状的齿体和齿冠，装配时都是 沿用传统的高温钎焊固齿和冷压或热嵌过盈固齿来实现与钢体上齿孔 的连接而组成矿用采掘截齿、矿用凿岩柱齿钻头和石油勘采牙轮钻头。
矿用采掘截齿的生产是先钎焊固齿，然后整体加热等温淬火调质。
由于铜基钎焊料熔点为890°C，而截齿生产的钎焊温度高达890°C 930°C,必然在硬质合金钻齿内部和钎焊界面间产生巨大的高温钎焊热 应力，导致硬质合金钻齿组织内部会有微裂纹缺陷产生，钻齿的硬度 和强度将降低8% 15%。热应力所产生的拉应力在严重情况下会超过 合金自身的抗拉强度，将硬质合金钻齿拉裂，并呈现弧形裂纹。截齿 头上的合金钻齿在旋转截割挤压岩石作业时，会经常出现裂齿、碎齿， 最终导致矿用采掘截齿的失效。
矿用采掘截齿的钢体一般为高强度钢，淬火热处理的理想温度为 930°C 950°C。由于受钎焊料熔点89(TC的限制而无法对钢体进行理 想的淬火热处理，而只能在钎料熔点以下，即在《860'C且不触及钎料 熔点不破坏钎焊的情况下进行截齿钢体的淬火热处理，这样钢体材质 的性能无法得到发挥，极易造成失去截齿钢体保护的合金钻齿裸露而 脱齿，而且二次加热易使合金钻齿脆化和焊缝的剪切强度下降。若890 "C 93(TC的钎焊和淬火热处理同步，则会因钻齿合金与钢体间巨大的 线膨胀差而直接导致硬质合金钻齿的内裂纹或表层炸裂，因为钢的线 胀系数是合金的两倍，硬质合金也是一种准脆性材料。
当采用冷压固齿时，由于受压头和钻头钢体材质硬度、齿孔和柱 齿表面的微观凹凸度、圆直度和压装工具的影响，以及压齿压力、压入速度和压入角度的影响，在其界面都会产生较高的接触应力，齿孔 之间应力状态紧张，难以消除齿孔壁擦伤和孔底的空气垫，常发生在 压齿过程中就压碎齿和钢体开裂。表面越粗糙接触应力越大，凹凸接 触点和凹凸接触面上的应力越集中，在冲击载荷的不断作用下，集中 的应力点和面使合金齿表面逐渐形成显微裂纹及裂纹扩散，将会导致 钻头的断齿和碎齿，引发作业中断齿、碎齿和在作业面上的齿撞齿、 齿碾齿的停机事故。
钻头的生产一般是直径①50mm以上采用热嵌过盈固齿，热嵌过盈 固齿由于受钻头钢体材质的硬度、韧性和线膨胀率的影响，以及作业 中的作业面状况和温度振辐的难以掌控，热嵌过盈量无法准确无误， 只能选取一个相对过盈值来热嵌装配固齿，而碎齿、掉齿和钻头钢体 胀裂的问题只能靠经验和概率加以控制，压配合连接固齿的整个质量 难以稳定一致。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，并提供一种矿用 硬质合金钻齿及采用该钻齿的截齿和钻头，可以避免在装配过程中因 热应力或机械应力对硬质合金钻齿的伤害，提高截齿和钻头的使用寿 命，使配齿工艺简单方便，并提高生产效率。
实现本实用新型目的采用的技术方案是矿用硬质合金钻齿包括 圆柱状的齿体和位于齿体一端的齿冠，齿体上设有外螺纹，按螺旋线 的旋向可分为右旋外螺纹和左旋外螺纹，螺纹牙型可以是等腰三角形、 等边三角形、梯形、锯齿波形、波形等。
齿冠上可设有旋向与齿体上外螺纹相反的凸螺旋线，齿冠形状可 以是圆锥形、半球形、弹头形，螺旋线的作用是为了传动。
齿体的底部可以是平底形、圆台形、弧形底，底部设有防松键槽， 其形状有一字型或三叉型或十字型，其底部又与截齿钢体齿孔底部同 形且连接后相互贴合。
本实用新型的截齿包括钢体，在钢体前端中心齿孔内装有所述钻齿，中心齿孔的柱面内壁上设有与钻齿齿体上外螺纹相配合的内螺纹， 此内螺纹与钻齿齿体上的外螺纹一致，牙型一致，构成一螺纹副，依
螺纹副的旋合方向又分为右旋螺纹副和左旋螺纹副，本硬质合金钻齿 与截齿钢体前端中心齿孔经螺纹副旋合紧装配，无需高温钎焊即完成 连接，组合成采掘截齿。截齿属矿用单齿采掘工具，装配在采掘机旋 转滚筒上。
当硬质合金钻齿齿体与截齿钢体上中心齿孔为右旋螺纹副旋合 时，其齿冠上设左旋凸螺旋线，构成一种右旋结构连接的截齿。当截 齿头部在旋转截割挤压岩石作业中，由于受到岩石的轴向反作用力于 截齿合金钻齿齿冠的左旋凸螺旋线上，即在径向上产生了与左旋凸螺 旋线方向相反的向右旋的分力，依螺旋传动原理，此分力迫使钻齿齿 冠带动整个截齿向右旋转。而钻齿齿体上的外螺纹此时是右旋螺纹副， 从而促使合金钻齿在截齿齿孔内只有右旋一个方向运动，与钻齿齿体 旋入截齿齿孔方向一致。这种螺纹副连接结构，在根本上确保了右旋 外螺纹的钻齿在截齿中心齿孔内不会旋出和脱齿，加上钻齿齿体底部 的防松键槽与截齿钢体上的中心齿孔底面贴合，使右旋螺纹副钻齿旋 合连接截齿钢体稳固，冲击功传递平稳。同理，也可采用硬质合金钻 齿齿体与截齿钢体上中心齿孔为左旋螺纹副旋合，其齿冠上设右旋凸
螺旋线，从而构成一种左旋结构连接的截齿，其在作业中的传动方式 和传动结果与右旋结构相同。另外在所述齿体的底部设有防松键槽。
本实用新型的钻头分为矿用柱齿钻头和石油采掘用牙轮钻头。其 中矿用柱齿钻头属多齿凿岩工具，装配在凿岩机钎杆上。石油采掘用 牙轮钻头属群齿勘采工具，装配在石油钻台的钻管上。矿用柱齿钻头 或石油采掘用牙轮钻头均包括钢体，在钢体前端上各齿孔内装有所述 钻齿，各齿孔的柱面上也设有内螺纹，此内螺纹与钻齿齿体上的外螺 纹一致，牙型一致， 一一对应构成一螺纹副，所述带外螺纹的钻齿经 螺纹旋合逐一装配在柱齿钻头钢体各齿孔内。依螺纹旋合方向又分为 右旋螺纹副和左旋螺纹副。本硬质合金钻齿与钻头钢体前端各个齿孔 柱面经螺纹旋合紧装配，无需高温钎焊完成连接，无需冷压固齿或热嵌过盈固齿完成连接，组合成矿用柱齿钻头或牙轮钻头。
与截齿相同，钻头上的钻齿与钢体前端上各齿孔之间的连接也分 为右旋螺纹副和左旋螺纹副，相应地在钻齿齿冠上设旋向与齿体上外 螺纹相反的凸螺旋线，在所述齿体的底部设有防松键槽。
硬质合金钻齿经螺纹副旋合连接组合而成的采掘截齿、凿岩柱齿 钻头和石油勘采牙轮钻头，杜绝了高温钎焊热应力对合金钻齿的伤害， 杜绝了冷压和热嵌过盈固齿的机械应力所导致的裂齿、碎齿、掉齿事 故，完全保留了硬质合金钻齿的原有性能。同时，无需顾及钎焊料的 熔点，无需顾及合金与钢体间巨大的线膨胀差，对钢体的热处理可以 完全自由依材质的原有性能和采掘作业对钢体的要求进行最佳热处理 规范，充分发挥钢材的使用潜力。本硬质合金螺纹钻齿的齿体螺纹结 构和钻齿与钢体依螺纹副旋合连接的组合方式，配齿工艺简单方便， 齿孔应力小，连接牢固可靠，抱紧有力，质量稳定一致，生产效率高， 完全杜绝脱齿现象。硬质合金螺纹钻齿及依螺纹副的旋合连接是对传 统钻齿及依钎焊连接和压配合连接工艺的一大突破和创新。
以下结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。
图l是本实用新型矿用硬质合金钻齿的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的仰视图。
图4是本实用新型截齿的结构示意图。
图5是本实用新型柱齿钻头的结构示意图。
图6是本实用新型牙轮钻头的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1， 2， 3所示，矿用硬质合金钻齿包括圆柱状的齿体和位于齿 体一端的齿冠，齿体上设有右旋外螺纹2，螺纹2牙型为波形，齿体的弧形底部设有十字型防松键槽3，在齿冠上设有若干左旋凸螺旋线 1。此结构依齿体外螺纹的右旋形式定型为右旋齿体结构，其钻齿称为 右旋结构钻齿。同理，如果齿体上设左旋外螺纹，齿冠上设右旋凸螺 旋线，该钻齿称为左旋结构钻齿。
实施例2
如图4所示，本实用新型的截齿包括钢体4，在钢体4前端中心齿 孔内装有实施例1所述的钻齿A,中心齿孔的柱面内壁上设有与钻齿 齿体上外螺纹相配合的内螺纹5，此内螺纹与钻齿齿体上的外螺纹一 致，牙型一致，构成一右旋螺纹副，此截齿称为右旋截齿。同理，采 用左旋螺纹副的截齿称为左旋截齿。右旋截齿和左旋截齿统称螺旋截 齿。
实旋例3
图5为本实用新型的矿用柱齿钻头，在钻头钢体4前端各个齿孔内 装有实施例1所述的钻齿A，在齿孔内的柱面上设有内螺纹，此内螺 纹与钻齿齿体上的外螺纹一致，牙型一致， 一一对应构成右旋螺纹副， 此钻头成为右旋钻头。同理，采用左旋螺纹副的钻头称为左旋钻头。 右旋钻头和左旋钻头统称螺旋钻头。
实旋例4
图6为本实用新型的石油勘采用牙轮钻头。与实旋例3所述的钻头 一样，它也是在钻头钢体4前端的各个齿孔内装有实施例1所述的钻 齿A。
权利要求1、一种矿用硬质合金钻齿，包括圆柱状的齿体和位于齿体一端的齿冠，其特征是齿体上设有外螺纹。
2、 根据权利要求1所述的矿用硬质合金钻齿，其特征是所述齿冠 上设有旋向与齿体上外螺纹相反的凸螺旋线。
3、 根据权利要求1或2所述的矿用硬质合金钻齿，其特征是所述 齿体的底部设有防松键槽。
4、 一种截齿，包括钢体，在钢体前端中心齿孔内装有矿用硬质合 金钻齿，其特征是所述钻齿包括圆柱状的齿体和位于齿体一端的齿冠， 齿体上设有外螺纹；所述钢体前端中心齿孔的柱面内壁上设有与钻齿 齿体上外螺纹相配合的内螺纹。
5、 根据权利要求4所述的截齿，其特征是所述齿冠上设有旋向与 齿体上外螺纹相反的凸螺旋线，在所述齿体的底部设有防松键槽。
6、 一种钻头，包括钢体，在钢体前端上各齿孔内装有矿用硬质合 金钻齿，其特征是所述钻齿包括圆柱状的齿体和位于齿体一端的齿冠， 齿体上设有外螺纹；所述钢体上各齿孔的柱面内壁上设有与钻齿齿体 上外螺纹相配合的内螺纹。
7、 根据权利要求6所述的钻头，其特征是所述齿冠上设有旋向与 齿体上外螺纹相反的凸螺旋线，在所述齿体的底部设有防松键槽。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用硬质合金钻齿及采用该钻齿的截齿和钻头。所述钻齿包括圆柱状的齿体和位于齿体一端的齿冠，在齿体上设有外螺纹。采用该钻齿的截齿和钻头可以避免在装配过程中因热应力或机械应力对硬质合金钻齿的伤害，提高截齿和钻头的使用寿命，使配齿工艺简单方便，并提高生产效率。
文档编号E21C35/18GK201228549SQ20082005342
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者勋 姚 申请人:勋 姚