专利名称：一体式锥形截齿及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种采煤机配件。具体说，是采煤掘进机上的锥形截齿及其生产方法。
背景技术：
在煤矿机械生产行业都知道，目前，采煤掘进机上使用的锥形截齿都是传统的锥形截齿。 这种传统锥形截齿为分体结构，即其齿体和齿尖分别单独加工后再焊接在一起。其齿体和齿 尖分别为普通钢材和硬质合金。由于其齿体和齿尖采用分别加工后再焊接在一起，在钎焊硬 质合金齿尖时，需对齿体头部进行急剧加热。而在急剧加热过程中，会引发硬质合金齿尖内 部产生裂纹，降低硬质合金齿尖的强度。又由于为提高整个锥形截齿的强韧性和耐磨性，在 焊接时必须对齿体和齿尖同时进行加热，齿体和齿尖的同时加热和冷却也会在它们的焊缝间 产生裂纹。因此，传统的锥形截齿容易损坏，使用寿命不长。
另外，由于传统锥形截齿的齿体和齿尖分别为普通钢材和硬质合金。而硬质合金齿尖又 是铸造而成，其维氏硬度只有1300左右，硬度较低。由于硬度较低，也会降低其使用寿命。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种一体式锥形截齿。这种一体式锥形截齿，不易损坏，使 用寿命长。
本发明要解决的另一个问题是提供一种生产一体式锥形截齿的方法。 为解决上述问题，采取以下技术方案
本发明的一体式锥形截齿包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体和齿尖，其特点 是齿体和齿尖为同一种材料且二者形成为一体。锥形截齿本体的表面有耐磨层。 生产上述一体式锥形截齿的方法依次包括以下步骤
(1) 先选用碳素工具钢棒，该碳素工具钢棒是T9A型优质碳素工具钢或T10A型优质 碳素工具钢或T11A型优质碳素工具钢中的任意一种。
(2) 进行精密锻造。将碳素工具钢棒锻造成锥形截齿毛坯。其中，始锻温度为1000~1160 °C，终锻温度为700~820°C。
(3) 进行球化退火。将锻造好的锥形截齿毛坯放入箱式电阻炉内，加热至750 770'C并 在此温度下保温1~2小时。然后，降温至680 70(TC并在此温度下保温2~3小时。之后，让 其自然冷却至常温。
(4) 进行机械加工。对经过球化退火的锥形截齿毛坯进行切削，得到锥形截齿本体。
(5) 进行化学处理。先在锥形截齿本体表面涂抹化学膏剂并在130 15(TC的温度下烘干， 使锥形截齿本体表面的化学膏剂达到2~3mm厚。
3其中的化学膏剂由以下重量份数的原料混合而成碳化硼10 15重量份、氟硼酸钾5~10 重量份、铝粉3 5重量份、铬粉3 5重量份、钒粉3 5重量份、氧化镧2.5 5重量份、氧化 铈2.5~5重量份和硝基清漆30~40重量份。
(6) 进行高频处理。将经过化学处理的锥形截齿本体放入高频感应炉内，在3 10分钟 时间内进行间歇加温至950~1050°C，即在3~10分钟时间内每加热15秒钟停止加热10秒钟。 使锥形截齿本体表面形成一层耐磨层，得到一体式锥形截齿毛坯。
(7) 进行淬火处理；先对一体式锥形截齿毛坯进行加温，当温度升至760 78(TC时，将 其投入浓度为10%的盐水中淬火后捞出，放入15号机械油中冷却。
(8) 进行低温回火处理。将经过淬火处理的一体式锥形截齿毛坯加温至150 170'C后， 让其自然冷却至常温。
(9) 进行光整处理。对经过低温回火处理的一体式锥形截齿毛坯进行打磨，使其表面光 滑，得到一体式锥形截齿。
采取上述方案，具有以下优点-
由于齿体和齿尖为同一种材料且二者形成为一体，与传统分体式锥形截齿相比，避免了 由于齿体与齿尖间焊接需要同时加热而引起的焊缝间裂纹的产生。使得本发明的锥形截齿不 易损坏，使用寿命延长。
又由于锥形截齿本体的表面形成有耐磨层，与传统仅有齿尖为硬质合金的分体式锥形截 齿相比，避免了在钎焊硬质合金齿尖时，需对齿体头部进行剧烈加热而引发的硬质合金齿尖 内部产生裂纹，降低硬质合金齿尖强度的情况发生。
另外，由于锥形截齿本体的表面有耐磨层，且该耐磨层是通过化学和高频处理等步骤而 形成，与传统硬质合金齿尖采用铸造方法而形成相比，其维氏硬度大大提高，据检测，维氏 硬度可达1700左右，远远大于传统齿尖只有1300的维氏硬度。由于硬度较高，也可提高锥 形截齿的使用寿命。
图1是本发明的一体式锥形截齿结构示意图。
具体实施例方式
实施例一
如图1所示，本发明的一体式锥形截齿包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体1 和齿尖2，所述齿体l为圆柱状，所述齿尖2为锥形，齿体1和齿尖2为同一种材料，且齿 体1的一端与齿尖2的大端通过铸造形成为一体。锥形截齿本体的表面形成有一层耐磨层3。
本发明的一体式锥形截齿生产方法依次包括以下步骤
先选用碳素工具钢棒，该碳素工具钢棒是T9A型优质碳素工具钢；
然后，进行精密锻造
4将碳素工具钢棒锻造成所需规格的锥形截齿毛坯。其中，始锻温度为100(TC，终锻温度 为700 °C。
之后，进行球化退火
将锻造好的锥形截齿毛坯放入箱式电阻炉内，加热至75(TC后在此温度下保温1小时。 然后，降温至68(TC并在此温度下保温2小时。之后，让其自然冷却至常温。 之后，进行机械加工
用车床对经过球化退火的锥形截齿毛坯进行切削，使其齿尖部分的表面粗糙度Ra小于 1.6toi，得到锥形截齿本体。 之后，进行化学处理
先在锥形截齿本体表面涂抹化学膏剂，然后，将涂抹有化学膏剂的锥形截齿本体放入温 度为13(TC的烘箱内烘干，使锥形截齿本体表面的化学膏剂达到2mm厚。
其中的化学膏剂由以下重量份数的原料混合而成碳化硼10重量份、氟硼酸钾5重量份、 铝粉3重量份、铬粉3重量份、钒粉3重量份、氧化镧2.5重量份、氧化铈2.5重量份和硝基 清漆30重量份。
之后，进行高频处理
将经过化学处理的锥形截齿本体放入高频感应炉内，在3分钟时间内进行间歇加温至950 。C，即在3分钟时间内以每加热15秒钟停止加热10秒钟为一周期，反复这一步骤。使锥形 截齿本体表面复合一层耐磨层，得到一体式锥形截齿毛坯。
之后，进行淬火处理
先对一体式锥形截齿毛坯进行加温，当温度升至76(TC时，将其投入浓度为10%的盐水中 淬火后捞出，放入15号机械油中冷却。 之后，进行低温回火处理
将经过淬火处理的一体式锥形截齿毛坯加温至15(TC后，让其自然冷却至常温。 最后，进行光整处理
用QPL100型履带式抛丸清理机对经过低温回火处理的一体式锥形截齿毛坯进行打磨， 使其表面光滑，得到一体式锥形截齿。 实施例二
如图1所示，本发明的一体式锥形截齿包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体1 和齿尖2，所述齿l体为圆柱状，所述齿尖2为锥形，齿体1和齿尖2为同一种材料，且齿 体1的一端与齿尖2的大端通过铸造形成为一体。锥形截齿本体的表面形成有一层耐磨层3。
本发明的一体式锥形截齿生产方法依次包括以下步骤
先选用碳素工具钢棒，该碳素工具钢棒是T10A型优质碳素工具钢；
然后，进行精密锻造将碳素工具钢棒锻造成所需规格的锥形截齿毛坯。其中，始锻温度为110(TC，终锻温度 为760°C。
之后，进行球化退火
将锻造好的锥形截齿毛坯放入箱式电阻炉内，加热至76(TC后在此温度下保温1. 5小时。 然后，降温至69(TC并在此温度下保温2.5小时。之后，让其自然冷却至常温。 之后，进行机械加工
用车床对经过球化退火的锥形截齿毛坯进行切削，使其齿尖部分的表面粗糙度Ra小于 1.6Pm，得到锥形截齿本体。 之后，进行化学处理
先在锥形截齿本体表面涂抹化学膏剂，然后，将涂抹有化学膏剂的锥形截齿本体放入温 度为14(TC的烘箱内烘干，使锥形截齿本体表面的化学膏剂达到2.5mm厚。
其中的化学膏剂由以下重量份数的原料混合而成碳化硼13重量份、氟硼酸钾8重量份、 铝粉4重量份、铬粉4重量份、钒粉4重量份、氧化镧3.8重量份、氧化铈3.7重量份和硝基 清漆35重量份。
之后，进行高频处理
将经过化学处理的锥形截齿本体放入高频感应炉内，在7分钟时间内进行间歇加温至 IOOO'C，即在7分钟时间内以每加热15秒钟停止加热IO秒钟为一周期，反复这一步骤。使 锥形截齿本体表面复合一层耐磨层，得到一体式锥形截齿毛坯。
之后，进行淬火处理
先对一体式锥形截齿毛坯进行加温，当温度升至77(TC时，将其投入浓度为10%的盐水中 淬火后捞出，放入15号机械油中冷却。 之后，进行低温回火处理
将经过淬火处理的一体式锥形截齿毛坯加温至160。C后，让其自然冷却至常温。 最后，进行光整处理
用QPL100型履带式抛丸清理机对经过低温回火处理的一体式锥形截齿毛坯进行打磨， 使其表面光滑，得到一体式锥形截齿。 实施例三
如图1所示，本发明的一体式锥形截齿包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体1 和齿尖2，所述齿体l为圆柱状，所述齿尖2为锥形，齿体1和齿尖2为同一种材料，且齿 体l的一端与齿尖2的大端通过铸造形成为一体。锥形截齿本体的表面形成有一层耐磨层3。
本发明的一体式锥形截齿生产方法依次包括以下步骤-
先选用碳素工具钢棒，该碳素工具钢棒是T11A型优质碳素工具钢；
然后，进行精密锻造
6将碳素工具钢棒锻造成所需规格的锥形截齿毛坯。其中，始锻温度为116(TC，终锻温度 为820。C。
之后，进行球化退火
将锻造好的锥形截齿毛坯放入箱式电阻炉内，加热至77(TC后在此温度下保温2小时。 然后，降温至700'C并在此温度下保温3小时。之后，让其自然冷却至常温。 之后，进行机械加工
用车床对经过球化退火的锥形截齿毛坯进行切削，使其齿尖部分的表面粗糙度Ra小于 1.6toi，得到锥形截齿本体。 之后，进行化学处理
先在锥形截齿本体表面涂抹化学膏剂，然后，将涂抹有化学膏剂的锥形截齿本体放入温 度为15(TC的烘箱内烘干，使锥形截齿本体表面的化学膏剂达到3mm厚。
其中的化学膏剂由以下重量份数的原料混合而成碳化硼15重量份、氟硼酸钾10重量
份、铝粉5重量份、铬粉5重量份、钒粉5重量份、氧化镧5重量份、氧化铈5重量份和硝 基清漆40重量份。
之后，进行高频处理
将经过化学处理的锥形截齿本体放入高频感应炉内，在10分钟时间内进行间歇加温至 1050°C，即在IO分钟时间内以每加热15秒钟停止加热IO秒钟为一周期，反复这一步骤。使 锥形截齿本体表面复合一层耐磨层，得到一体式锥形截齿毛坯。
之后，进行淬火处理
先对一体式锥形截齿毛坯进行加温，当温度升至78(TC时，将其投入浓度为10%的盐水中 淬火后捞出，放入15号机械油中冷却。 之后，进行低温回火处理
将经过淬火处理的一体式锥形截齿毛坯加温至17(TC后，让其自然冷却至常温。 最后，进行光整处理
用QPL100型履带式抛丸清理机对经过低温回火处理的一体式锥形截齿毛坯进行打磨， 使其表面光滑，得到一体式锥形截齿。
权利要求
1. 一体式锥形截齿，包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体(1)和齿尖(2)，其特征在于齿体(1)和齿尖(2)为同一种材料且二者形成为一体；锥形截齿本体的表面有耐磨层(3)。
2. 生产权利要求1所述一体式锥形截齿的方法，其特征在于依次包括以下歩骤(1) 先选用碳素工具钢棒，该碳素工具钢棒是T9A型优质碳素工具钢或T10A型优质 碳素工具钢或T11A型优质碳素工具钢中的任意一种；然后(2) 进行精密锻造；将碳素工具钢棒锻造成锥形截齿毛坯；其中，始锻温度为1000-1160 。C，终锻温度为700 82(TC;之后(3) 进行球化退火；将锻造好的锥形截齿毛坯放入箱式电阻炉内，加热至750 770'C并 在此温度下保温1~2小时；然后，降温至680 700'C并在此温度下保温2~3小时；之后，让 其自然冷却至常温；之后(4) 进行机械加工；对经过球化退火的锥形截齿毛坯进行切削，得到锥形截齿本体；之后(5) 进行化学处理；先在锥形截齿本体表面涂抹化学膏剂并在130 15(TC的温度下烘干， 使锥形截齿本体表面的化学膏剂达到2-3mm厚；其中的化学膏剂由以下重量份数的原料混合而成碳化硼10 15重量份、氟硼酸钾5~10 重量份、铝粉3~5重量份、铬粉3~5重量份、钒粉3~5重量份、氧化镧2.5~5重量份、氧化 钸2.5 5重量份和硝基清漆30 40重量份；之后(6) 进行高频处理；将经过化学处理的锥形截齿本体放入高频感应炉内，在3 10分钟 时间内进行间歇加温至950~1050°C，即在3~10分钟时间内每加热15秒钟停止加热10秒钟； 使锥形截齿本体表面形成一层耐磨层，得到一体式锥形截齿毛坯；之后(7) 进行淬火处理；先对一体式锥形截齿毛坯进行加温，当温度升至760 780'C时，将 其投入浓度为10%的盐水中淬火后捞出，放入15号机械油中冷却；之后(8) 进行低温回火处理；将经过淬火处理的一体式锥形截齿毛坯加温至150 17(TC后， 让其自然冷却至常温；最后(9) 进行光整处理；对经过低温回火处理的一体式锥形截齿毛坯进行打磨，使其表面光 滑，得到一体式锥形截齿。
全文摘要
本发明涉及一体式锥形截齿及其生产方法。具体说，是采煤掘进机上的锥形截齿及其生产方法。它包括锥形截齿本体，该锥形截齿本体含有齿体和齿尖，其特点是齿体和齿尖为同一种材料且二者形成为一体。锥形截齿本体的表面有耐磨层。它是用碳素工具钢棒，经精密锻造、球化退火、机械加工、化学处理、高频处理、进行淬火处理、低温回火处理和光整处理等步骤而制成。这种一体式锥形截齿，不易损坏，使用寿命长。
文档编号E21C35/00GK101509376SQ20091003022
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者姚建新, 杨振华, 董晓春, 陈安庆 申请人:无锡速力特机械科技有限公司