在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及建筑配件领域，具体为一种在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，由钎头、钎杆、钎头锥孔和三个钎刃组成，所述三个钎刃几何中心设置有一水孔，钎头双侧各设置有水孔。钎头材质为合金片，合金片采用YJ1.1R、G308、G308、N-2合金；钎杆材质为钢材，钢材选用24SiMnNi2CrMo、25SiMnNiCrMoV、40MnMoV空冷洁净钢。本实用新型更有利于实现高效低耗凿岩，因而具有普遍适用价值，值得全面推广使用。
【专利说明】在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种凿岩用的建筑机具，具体为一种硬质合金钎头。
【背景技术】
[0002]凿岩用硬质合金钎头，广泛用于矿山、水电等岩石爆破前的欲开孔。随着工程量的增加，钎具行业迅速发展，使用量非常大，年消耗钎头数亿人民币。钎头上嵌装的硬质合金形状和分布，是决定钎具寿命及性能的关键因素，现在的钎头硬质合金分布多采用一字型或球形。施工中碰到极坚硬的石英岩层时，暴露的问题是:一字形钎头-单位刃长冲击功负荷过大；合金片偏薄、偏矮，抗冲击功能力弱；刃锋磨损不均匀、抗径向磨损能力低，出现的扇形钝台和倒锥形磨损，直接导致单位刃耗和径耗进尺减少。球形钎头出现边齿早期碎齿，刃齿迅速磨钝、磨平而不能重磨。 实用新型内容
[0003]本实用新型提供了一种在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，以解决现有技术钎头易磨损，钻凿效果差的问题。
[0004]一种在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其钎杆2的中心有一钎头锥孔3，钎杆的头部为钎梢1，所述钎梢I自圆心三等分放射状有三个钎刃4，所述三个钎刃的几何中心开有一连通钎头锥孔3的中心水孔5，所述钎杆侧壁分别位于两钎刃之间的放射线上各设置有一个连通钎头锥孔3的侧水孔6。
[0005]进一步地，所述中心水孔5和侧水孔6的直径为Φ5.0~5.2mm。
[0006]进一步地，所述钎梢I的直径为Φ41+0.3mm，钎杆2的直径为Φ33±0.3mm，所述钎头总高度为73±0.5mm。
[0007]进一步地，所述钎刃4的材质为合金片，合金片是YJl.1R合金、G308合金、G308合金或N-2合金。
[0008]进一步地，所述钎杆2材质为钢材，钢材是24SiMnNi2CrMo钢、25SiMnNiCrMoV钢或40MnMoV空冷洁净钢。
[0009]进一步地,所述钎头锥孔3的孔口直径Φ22±0.1Omm ;锥孔孔壁与中轴线的角度为7° -23〃 ；锥孔小端直径Φ18±0.10mm。
[0010]进一步地，所述钎头锥孔3的孔底直壁深度5mm ;孔底半球拱形半径9mm ;锥孔总深度47 ±0.3臟。
[0011]本实用新型有效的解决在极坚硬强磨蚀性石英岩和高硅质花岗片麻岩所遭遇凿岩难题；在普氏坚固性系数f≥15，单轴抗压强度σ D≥200MPa的极坚硬强磨蚀性岩石中，相对于当前我国普遍流行的常规小直径一字和球齿钎头，更有利于实现高效低耗凿岩，因而具有普遍适用价值，值得全面推广使用。
【专利附图】
【附图说明】[0012]图1为本实用新型外部机构示意图；
[0013]图2为本实用新型剖析图；
[0014]图3为本实用新型钎头正视图。
[0015]1-钎梢、2-钎杆、3-钎头锥孔、4-钎刃、5-中心水孔、6_侧水孔。
【具体实施方式】
[0016]下面结合说明书附图，对本实用新型做进一步详细说明。
[0017]如图1、图2、图3所示，本实用新型主要由钎头1、钎杆2、钎头锥孔3和三个钎刃4组成，所述钎刃4中设置有一水孔5,钎头双侧各设置有水孔6。
[0018]水孔5直径Φ5.2mm,确保破岩有效、排粉及时，合金片尺寸调整方便；钎头1几何参数确定为钎头I直径Φ41+0.3mm，钎杆2直径Φ33±0.3mm，钎头锥孔3 口直径Φ22±0.10mm，锥孔角度为7° 2' 3〃 ；锥孔小端直径Φ 18±0.IOmm ;孔底直壁深度5mm ;孔底半球拱形半径9mm;锥孔总深度47±0.3mm确保Φ18Χ7。成品钎杆钎梢有效插深达到33mm左右；钎刃4合金片名义尺寸为半圆头型长X厚X高=17X 1OX 18mm，起细部尺寸参数按相关企标执行；合金片底部平面至锥孔顶部距离为6~8mm ;钎头I总高度为73±0.5mm ;钎头大端隙角3° ;钎头大端高度为25mm ;钎头刃翼厚度为23±0.15mm ;其他细部参数按产品图纸的要求执行。钎头几何结构参数确定后，合金片采用国内经过真空-加压烧结或真空-气淬热处理的优质凿岩硬质合金牌号，如中南大学研制的YJl.1R (Co含量9%ο 晶粒度 20.~2.5 μ m,硬度 HRA87.5 ~88.5，抗弯强度 δ bb ≥ 2600MPa)和 G308 (Co含量8%,晶粒度1.8~2.2 μ m,硬度HRA87.5~88.5，抗弯强度σ bb≥2600MPa)和G308 (Co含量8%，晶粒度1.8~2.2 μ m，硬度HRA88.5~89.0,抗弯强度σ bb≥2500MPa);成都天源硬质合金工具有限公司研制的N-2合金(“一步法”物理冶金新工艺制粉，形成WC平均晶粒度为3.2 μ m粗晶粒非均匀结构基体合金，包覆0.8^1.0 μ m细晶非均匀结构团粒的晶粒组织结构异同、力学性能良好的非均匀包覆结构合金。N-2合金钴含量为9.5%，6MPa真空低压烧结，孔隙度低于A02B00C00，硬度HRA88.5~89.0，抗弯强度σ bb≥2800MPa);钢材选用具有超级钢特征(高洁净度、超细晶粒、高均匀度)的24SiMnNi2CrMo、25SiMnNiCrMoV(XGQ25)或40MnMoV空冷洁净钢，以确保新钎头在感应加热钎焊固片空冷(或风冷)条件下，钎头钢体具有足够的强度(抗拉强度σ b ≥1500MPa)和硬度(头部表面硬度达到HRC40左右，钎杆表面硬度达到HRC35左右)。为此，在钢材订货时应明确提出较高的钢质标准。例如:Φ32_锻坯料或Φ 42mm机加工棒料，要求选择由50吨以上电弧炉熔炼(EBT)，经过炉外精炼(LF)和真空脱气(VD)处理，并具有高压缩比的连铸连轧棒坯；每炉产品各钢号化学元素目标成分(%)含量波动范围(已注明者除外)≤0.015% ；P ≤ 0.014% ；S ≤0.009% ;氧含量≤0.0012% ；非金属夹杂物尺寸≤8 μ m，达到优质轴承钢水平；平均晶粒度细至7级以上；低倍组织不得有缩孔、汽泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹，点状偏析、锭型偏析≤1级，中心和一般疏松≤1级，棒坯不允许有明显的脱碳层(总脱碳层深度[铁素体+过渡区]应小于棒坯直径的0.1%)，从而保证钎头钢体经过机加工、焊接、热处理等工艺后，其机械性能实现窄带供货(同炉号同批次钢材钎头成品表面硬度变化范围<3HRC);焊料选用湖南“三一集团”或武汉铜材厂生产的801号成品焊料。这是一种Cu-Zn-Mn-Co系合金。其成分(%)为Cu58、Zn36、Mn4、Co2，熔点为 911°C，线胀系数 17.12X10—6 (mm/m.°C );铸造抗拉强度 σ b≥ 420MPa,轧材抗拉强度σ b ^ 600MPa，铸造伸长率> 20%，焊缝抗剪强度> 300MPa，具有良好的抗多冲击疲劳性能焊剂选用脱水硼砂粉(Na2B4O7)。它由五缩四原硼酸钠(Na2B4O7.IOH2O)加热脱 水炼制后机械粉碎而成，在钎头感应钎焊固片时，对合金片、焊液和钎焊面发挥润湿、清洁、排渣和绝氧保护的作用，确保获得均匀、饱满的坚实焊缝。
【权利要求】
1.一种在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其钎杆(2)的中心有一钎头锥孔(3)，钎杆的头部为钎梢(1)，其特征在于:所述钎梢(I)自圆心三等分放射状有三个钎刃(4)，所述三个钎刃的几何中心开有一连通钎头锥孔(3)的中心水孔(5)，所述钎杆侧壁分别位于两钎刃之间的放射线上各设置有一个连通钎头锥孔(3)的侧水孔(6)。
2.根据权利要求1所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述中心水孔(5)和侧水孔(6)的直径为Φ5.0?5.2mm。
3.根据权利要求1所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述钎梢(I)的直径为Φ41+0.3mm，钎杆(2)的直径为Φ33±0.3mm，所述钎头总高度为73±0.5_。
4.根据权利要求1所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述钎刃(4)的材质为合金片，合金片是YJl.1R合金、G308合金、G308合金或N-2合金。
5.根据权利要求1所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述钎杆(2)材质为钢材，钢材是24SiMnNi2CrMo钢、25SiMnNiCrMoV钢或40MnMoV空冷洁净钢。
6.根据权利要求1所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述钎头锥孔(3)的孔口直径Φ22±0.1Omm ;锥孔孔壁与中轴线的角度为7° -23〃 ；锥孔小端直径Φ18±0.10mm。
7.根据权利要求6所述的在坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的重型三刃钎头，其特征在于:所述钎头锥孔(3)的孔底直壁深度5mm ;孔底半球拱形半径9mm ;锥孔总深度47±0.3mm。
【文档编号】E21B10/36GK203531755SQ201320588030
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】赵书涛, 张国榉, 张汉斌, 杨太奎, 杨海曙, 邓美龙, 张华庆, 陈玮 申请人:中建交通建设集团有限公司