专利名称：复合片齿整体钎子的制作方法
技术领域：
本实用新型属于凿岩工具。
现有技术中，用于凿岩的整体钎子按切削刃形式分，一般可以分为球齿形切削刃整体钎子和片形切削刃整体钎子两类。片形系列整钎有一字形、三刃形和十字形3个系列。球齿形系列整钎有三个～九个球齿等不同直径和不同布齿方式的系列产品，如中国专利85102269·3。片形系列整钎采用钎焊工艺固片，其优点是钎刃通过焊缝与钎子头部锥体焊接成整体，固片牢固；钎刃承受正面冲击压应力，抗冲击力能力强；硬质合金侧面与矿岩接触，抗径向磨损能力强；刃锋尖锐，破岩效率高；刃锋磨钝后，修磨方便。因此该系列整钎纯钻速高，全磨次寿命长，质量稳定，不受岩性限制。但其存在一些缺点由于片刃较长，只能作放射状布片，造成中心部分钎刃密集，边缘部分钎刃较稀，钎刃破岩负荷和磨损不均，导致磨次进尺和工业钻速下降，且重磨时钎子搬运工作量大，加上国产钎杆质量不够稳定，故国内迟迟未大量使用。球齿形系列整钎最大优点是磨损均匀，不需修磨，工业钻速较高，有利于提高凿岩效率和减轻工人体力劳动。但该系列整钎也存在一些不足，如缩径太快，钎子头部以外缘钢体接触矿岩，抗径向磨损能力弱；外缘钢体磨蚀后，常发生球齿外翻碎脱；在单轴抗压强度σD≥250MPa的坚韧岩石中，边齿钝化较快，导致钻速下降，碎齿率增高。因此其质量、品种受到限制。
本实用新型针对现有技术存在的问题，提供复合片齿整体钎子，克服了现有技术中存在的缺点，钻速快，寿命长，成本低，质量稳定，不需修磨。
本实用新型由钎子杆体1和头部锥体2组成，杆体1和锥体2锻造成整体且采用弧面和锥面平缓过渡，锥体2头部端面或锥体2侧面可以布置0～4个水孔5，其特征是头部锥体2包括球齿切削刃3和片形切削刃4，球齿形切削刃3分散垂直布置在锥体2端面的内环，片形切削刃4则呈放射状均匀垂直布置在锥体2端面的外环。杆体1采用具有带肩六角钎柄或螺纹钎柄的中空钎钢，如B19，B22，B25，B28，B32，B35，B38mm等。头部锥体2采用合金钢钎钢锻造机加工成型，侧面可以有平面或内陷式水沟(排粉沟7)，还可以在沟内设置水孔5，锥体2高20～45mm，直径φ25～φ64mm，锥体2头部隙角2°～4°，钎子长度一般为400～6400mm。杆体1和锥体2连接还可以根据整钎锥体2和杆体1径差，采用锥—弧(外、内)—柱，锥—弧—锥—弧—柱，锥—弧—柱—弧—柱等多种过渡形式，确保头部锥体2和杆体1平缓连接。球齿切削刃3直径φ6，7，8，9，10，11，12mm，有1个，2个，3个，4个乃至更多个，多齿时分圈层对称布置，齿冠为弹头形或半球形，露齿高度一般约为齿径的1/2或相当，但齿顶应高于片形切削刃刃锋平面，一般高出2～6mm。片形切削刃4有两刃翼面，刃面夹角(刃角)为110°±5°，片长为锥体2直径的1/3～1/5，其圆头片端半径约为片厚的1/2，片数为2、3、4、5、6个不等。水孔5设置在锥体2端面上，可以为1～3个，也可以不设；水孔5设置在锥体2侧面排粉沟内，需要时设置1～4个，也可以不设；端面或侧面其中之一最少必须有1个水孔5；水孔5直径根据需要为φ4、φ5、φ6、φ7、φ8mm。球齿形切削刃3和片形切削刃4有多种组合，可以有1个球齿切削刃3和2个或3个片形切削刃4、2个球齿切削刃3和2或3或4个片形切削4、3个球齿形切削刃3和3或4个片形切削刃4，4个球齿形切削刃3和4个片形切削刃4、5个或多个球齿切削刃3和4个或5个或6个片形切削刃4，等等。多齿多片组合一般用于锥体2直径较大的整钎，如2个球齿形切削刃3和4个片形切削刃4，主要用于锥体2直径为φ38，φ39，φ40，141，φ42，φ45，φ48mm的整钎；3个球齿形切削刃3和4个片形切削刃4的组合，主要用于锥体2直径为φ42，φ43，φ45，φ48，φ51mm的整钎；4个球齿形切削3和4个片形切削刃4则多用于直径为φ45，φ48，φ51，φ57，φ64mm的整钎。等等。
本实用新型球齿切削刃3和片形切削刃4的材质可以选用硬质合金，还可以选用含金刚石成分的材质制作。球齿形切削3和片形切削刃4一般采用感应钎焊法固片、固齿，或者球齿形切削刃3采用过盈固齿法固齿，片形切削刃4采用感应钎焊固片法固片。当球齿形切削刃3和片形切削刃4采用含金刚石成分的材质制作时，还可以选用电镀法固片、固齿。
本实用新型在锥体2端面上，内环垂直分散布置球齿形切削刃3，外环呈放射状垂直均匀布置片形切削刃4，从而有效地保留了现有技术中片形整钎和球齿形整钎的优点，又克服了他们各自的不足，从而片、齿分布合理，破岩效率高，刃锋尖锐，磨损均匀，钝化缓慢，纯钻速和工业钻速比现有整钎大，约提高20～30％；片、齿均承受正面冲击压应力，且片形切削刃4的外端面直接与矿岩接触，因此抗冲击与抗径向磨损能力比现有整钎大为增强，其平均寿命比同直径球齿系列整钎和重磨3～5次的片形系列整钎约高30～40％；采用本实用新型布齿布片结构，片齿受力状态改善，质量稳定性也大大提高；同时，外环片形切削刃4具有自锐能力，从而本实用新型使用过程中不用修磨。由于片、齿受力和磨损状态改善，复合片齿整钎比现有片形或球齿形整钎的硬质合金用量减少，因而制造成本更低。此外，本实用新型扩大了整钎可选择直径的应用范围，对于穿孔直径φ25～φ64mm中小直径凿岩工程，不受机型、岩性和穿孔方向限制。
整钎与凿岩机连接端钎柄，按钎子杆体直径的不同，有带肩六角钎柄和螺纹钎柄两类。带肩六角钎柄几何结构参数符合国际标准ISO723-1991、ISO1718-1991和国家标准GB/T6481-94之规定。R25、R28、R32、R38外螺纹钎柄连接参数，符合国际标准ISO10207-1991、ISO10208-1991和国家标准GB/T6482-94之规定。T38、T45外螺纹钎柄连接参数，符合有关国际先进标准之规定。
图1为1个球齿形切削刃3和3个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图2为1个球齿形切削刃3和2个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图3为2个球齿形切削刃3和2个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图4和图5为1个球齿形切削刃3和3个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图6为2个球齿形切削刃3和4个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图7为3个球齿切削刃3和4个片形切削刃4的复合片齿整钎正视图图8为本实用新型侧面示意
图1.钎子杆体，2.头部锥体，3.球齿切削刃，4.片形切削刃，5.水孔，6.刃翼，7.排粉沟。
以一种φ40mm3片1齿的复合片齿整钎为例，球齿形切削刃3为1个，垂直布置在锥体2内环或中心。端面水孔5为1个，布置在锥体2头部内环；侧面水孔5布置在锥体侧面水沟内，可为1、或2、或3个或不设，片形切削刃4有3个，呈放射状对称垂直布置在锥体2头部端面的外环；球齿形切削刃3为弹头齿，齿径为φ8、φ9、φ10mm，露齿高度约为齿径的1/2，但需保证齿顶高出片形切削刃刃锋平面2～4mm；片形切削4规格按长×厚×高为13、(14)、(15)×8、(9)、(10)×12、(13)、(14)mm，刃角110°；锥体2头部隙角2°～4°。球齿形切削3和片形切削刃4均选用硬质合金，采用低频感应钎焊固齿、固片。锥体2选用Si-Mn-Mo或Cr-Ni-Mo系列优质合金钎钢，经中频感应加热锻造和机加工而成，表面硬度为HRc38～45。杆体1和锥体2采用弧面和锥面平缓过渡连接。
本实用新型可以制成多种直径和片齿系列整钎，广泛应用于各种凿岩工程。
权利要求1.复合片齿整体钎子，由钎子杆体1、头部锥体2组成，杆体1和锥体2锻造成整体且采用弧面和锥面平缓过渡，头部锥体2端面或侧面可以布置水孔5，其特征在于头部锥体2还包括球齿切削刃3和片形切削刃4，球齿形切削刃3垂直分散布置在锥体2头部端面的内环，片形切削刃4垂直并呈放射状均匀布置在锥体2头部端面的外环。
2.如权利要求1所述的复合片齿整体钎子，其特征在于球齿切削刃3有1个，片形切削刃4可以有2个、3个或4个。
3.如权利要求1所述的复合片齿整体钎子，其特征在于球齿形切削3有2个，片形切削4有2或3或4个。
4.如权利要求1所述的复合片齿整体钎子，其特征在于球齿形切削刃3有3个，片形切削刃4可以有3个或4个。
5.如权利要求1所述的复合片齿整体钎子，其特征在于球齿形切削刃3有4个或5个，片形切削刃4可以有3、或4、或5个或6个。
6.如权利要求1或2、或3、或4、或5所述的复合片齿整体钎子，其特征在于球齿形切削刃3和片形切削刃4的材质选用硬质合金，或含金刚石成分的材料制作；整体钎子锥体2头部直径根据需要按规范要求选择，一般为φ25～φ64mm；片形切削刃刃翼面夹角为110°±5°，片长一般约为头部锥体2直径的1/3～1/5 ；球齿切削刃3齿冠顶部高出片形切削刃刃锋平面约2～4mm。
专利摘要复合片齿整钎，用作冲击式凿岩工具。杆体1和头部锥体2锻造成整体，头部锥体2端面内环垂直分散布置球齿形切削刃3，外环呈放射状均匀垂直布置片形切削刃4，从而有效克服现有技术中存在的不足，具有钻速快、寿命长、成本低、质量稳定、不用修磨之优点。适用于穿孔直径ф25～ф64mm一切凿岩工程，并且不受机型、岩性和眼孔方向的限制。
文档编号E21B10/42GK2248242SQ9620305
公开日1997年2月26日 申请日期1996年1月24日 优先权日1996年1月24日
发明者张国榉, 张汉斌 申请人:中国地质大学(武汉)