耐磨截齿的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种耐磨截齿，属于机械技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的进步，机采已成为煤矿、铁矿、金矿等硬质岩层开采的主要采掘方 法。而截齿，是机采设备上的关键工作构件，由硬质合金头和钢质齿体、并经钎焊处理方法 组成。截齿在采掘过程中由于受到煤层或岩层的严重磨损和冲击，以磨损、掉齿、断齿等主 要损坏形式报废，需要频繁更换，消耗量极大，既降低采掘效率、又增加采掘生产成本。
[0003] 截齿的工作核心部分是合金头，需要有很高的硬度和耐磨性，因而选用了具有高 硬度、高耐磨性的硬质合金材料制造合金头。但硬质合金材料的韧性较低、抗冲击能力差， 不能单独制成截齿构件，需用韧性较好、强度较高的钢质材料进行保护，即齿体，但钢质材 料的耐磨性较差。
[0004] 截齿在工作过程中，不仅合金头会受到岩层（或煤层）的磨擦磨损，齿体头部也会 受到同样的磨擦磨损。由于齿体选用钢质材料制作，与选用硬质合金材料制造的合金头相 比，抗磨损性能相差很大。因此，齿体头部要比合佥头磨损快，也就是说，在合金头磨损较小 的情况下，齿体头部会很快磨损。随着齿体头部的快速磨损，导致合金头逐渐失去齿体的保 护，当齿体头部磨损到一定程度时，合金头将会被打掉或被打断，而使截齿失效。
[0005] 上述分析和实际使用考察，得出相同的结果：截齿失效时，合金头的磨损较小，但 齿体磨损使合金头失去保护而被打掉或被打断为主要表现形式。亦即，合金头材料的潜能 还没有完全发挥出来，合金头和齿体的抗磨损性能不匹配，这是普通截齿产品存在的技术 问题，这既是一种材料资源的浪费，也降低了截齿产品的使用寿命。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术中存在的合金头和齿体抗磨损性能不匹配的问题，本实用新型提 供一种耐磨截齿。
[0007] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
[0008] -种耐磨截齿，包括合金头和齿体，其特征在于：所述齿体头部表面上堆焊有一层 耐磨涂层。
[0009] 所述耐磨涂层堆焊在齿体3头部的25~30mm轴向长度的齿体表面上。
[0010] 所述耐磨涂层的厚度为1. 5~2. 0mm。
[0011] 所述耐磨涂层的堆焊焊道宽度为5. 5~6. 0mm，厚度为1. 5~2. 0mm。
[0012] 所述耐磨涂层的堆焊焊道呈螺线型，螺距6. 0mm，连续堆焊3~4圈。
[0013] 本实用新型与现有技术相比，通过添加耐磨涂层，使得耐磨截齿具有较高的抗磨 性能，提高了齿体头部的抗磨损能力，从而延长了齿体的有效磨损和保护合金头的时间，起 到了提高截齿使用寿命、充分发挥合金头潜能的目的，达到了合金头和齿体在使用过程中 的最佳匹配性能。
【附图说明】
[0014] 图1是耐磨截齿结构示意图；
[0015] 图2是耐磨层结构示意图；
[0016] 图中1为合金头，2为耐磨涂层，3为齿体。
【具体实施方式】
[0017] 如图1所示，耐磨截齿包括合金头1和齿体3,以及通过气体保护堆焊的方法在齿 体3头部的25-30mm轴向长度的齿体表面上，堆焊一层厚度2. 0-4. Omm的高合金成分、高 硬度、高抗磨性的耐磨涂层2。堆焊耐磨涂层2后，使得齿体3头部的表层硬度由原有的 40-45HRC提高到60HRC以上，且合金成分也发生了变化，可大大提高齿体头部的耐磨性能。
[0018] 根据耐磨截齿耐磨涂层的成分、性能、尺寸形状和施工工艺技术要求，确定耐磨涂 层2熔覆生产技术方案如下：
[0019] ①耐磨涂层2熔覆生产工艺的确定
[0020] 根据齿体3头部需熔覆耐磨涂层3部位的尺寸结构和耐磨涂层的性能特点要求， 经技术分析和工艺试验，确定采用二氧化碳气体保护焊的工艺技术方法进行耐磨涂层2的 熔覆一一堆焊，将具有高耐磨性的合金材料熔覆在齿体3头部的表层上，以提高截齿头部的 抗磨损性能。采用连续堆焊工艺方式，使得耐磨涂层2呈螺旋型，焊道均匀美观，无贯穿裂 纹。
[0021] ②耐磨涂层2材料的设计与制备
[0022] 根据耐磨涂层2的性能和二氧化碳气体保护焊的施工工艺技术要求，耐磨涂层2 材料需要制作成为药芯丝状的焊丝，外皮为工业纯铁制作，直径为I. 2mm和I. 6mm两种尺 寸，因截齿齿体头部尺寸大小确定焊丝直径。药芯是以Fe为基本材料、添加能够提高合金 材料耐磨性能钨、钼、铬、碳等合金元素的粉状材料，粒度为140-325目，经混料、球磨和筛 分等工序加工而成，而后再制成焊丝，本焊丝可明弧堆焊，不需要气体保护，其成分含量如 下表。
[0023] 耐磨涂层2堆焊原料的主要成分（余量Fe)
[0025] 经堆焊重熔后，耐磨涂层2的硬度：彡60HRC。
[0026] ③专用焊接变位器的设计和制作
[0027] 根据耐磨涂层2的形状和二氧化碳气体保护焊的施工工艺技术要求，需配备能够 实现螺旋式连续焊接的专用焊接变位器。由于市场上的旋转功能变位器较大，不适于尺寸 较小的截齿产品。于是，利用现有的台式车床，对其进行改造，并与二氧化碳气体保护焊机 相连，实现同步运行，使之成为截齿产品耐磨层堆焊专用的焊接变位器一一半自动截齿专 用堆焊机。该设施运行参数为：
[0028] 主轴转速：l-10r/min，可连续无机调速；
[0029] 枪架横向行程：250mm ;
[0030] 配备250A二氧化碳气体保护焊机。
[0031] ④耐磨涂层2堆焊
[0032] 耐磨涂层2堆焊要求：堆焊焊道宽度5. 5-6. 0mm，堆焊层厚度2. 5-3. 0mm，呈螺线 型，螺距6. Omm ;连续堆焊，堆焊3-4圈，焊道均匀美观，无贯穿裂纹。。
[0033] 堆焊后，耐磨层硬度彡60HRC。
[0034] 此耐磨截齿耐磨涂层2的堆焊技术，具有如下特点：
[0035] ①选用了特制的富含高耐磨性能合金元素的药芯焊丝作为耐磨层堆焊的焊材，根 据耐磨涂层的性能要求设计成分，保证了耐磨涂层的耐磨性能要求；而焊丝较粉末熔覆方 法的粉末焊材，易于运输和保存，生产操作时易于调整和控制。
[0036] ②由于截齿产品单件尺寸不大（最大截齿重2. 5kg，堆焊部位最大尺寸Φ42)，不 适于大电流、大熔深的高强焊接方法，因而选用二氧化碳气体保护焊的工艺方法进行耐磨 涂层的堆焊，可实现低电流堆焊，且易于实现自动化控制，容易操作。
[0037] ③根据截齿产品尺寸结构特点和耐磨涂层熔覆要求，利用闲置的倒棱机改制成截 齿产品耐磨涂层堆焊的专用设备，配置NB-500型二氧化碳气体保护焊剂和送丝系统，实现 了截齿产品耐磨涂层堆焊的自动连续焊接，单件产品装卡后一次焊接操作完成耐磨涂层的 堆焊，生产效率高，焊道均匀、稳定，呈螺线形，堆焊质量满足截齿产品的性能要求。
[0038] 截齿齿体头部堆焊耐磨涂层后，其头部表面硬度显著提高，由原来的44-45HRC提 高到60HRC以上，且表面化学成分也发生了根本变化，大大提高了截齿齿体头部的耐磨性， 可以更好地与合金头的耐磨性相匹配，从而保护合金头不会提前出现掰齿或断齿，有效地 提高截齿的使用寿命。从而延长了齿体的有效磨损和保护合金头的时间，起到了提高截齿 使用寿命、充分发挥合金头潜能的目的，达到了合金头和齿体在使用过程中的最佳匹配性 能。
【主权项】
1. 一种耐磨截齿，包括合金头（1)和齿体（3)，所述齿体（3)头部表面上堆焊有一层耐 磨涂层（2)，其特征在于：所述耐磨涂层（2)堆焊在齿体（3)头部的25~30mm轴向长度的 齿体表面上。2. 根据权利要求1所述的一种耐磨截齿，其特征在于：所述耐磨涂层（2)的厚度为 2. 0 ~4. Omm03. 根据权利要求2所述的一种耐磨截齿，其特征在于：所述耐磨涂层（2)的堆焊焊道宽 度为5. 5~6. Omm,厚度为1. 5~2. 0mm。4. 根据权利要求3所述的一种耐磨截齿，其特征在于：所述耐磨涂层（2)的堆焊焊道呈 螺线型，螺距6. 0mm，连续堆焊3~4圈。
【专利摘要】本实用新型公开了一种耐磨截齿，包括合金头和齿体，所述齿体头部表面上堆焊有一层耐磨涂层，所述耐磨涂层堆焊在齿体头部的25～30mm轴向长度的齿体表面上，耐磨涂层的堆焊焊道宽度为5.5～6.0mm，厚度为1.5～2.0mm，耐磨涂层的堆焊焊道呈螺线型，螺距6.0mm，连续堆焊3～4圈。该耐磨截齿的耐磨涂层具有较高的耐磨性能，提高了齿体头部的耐磨损能力，延长了齿体的有效磨损和保护合金头的时间，起到了提高截齿使用寿命、充分发挥合金头潜能的目的，达到了合金头和齿体在使用过程中的最佳匹配性能。
【IPC分类】E21C35/183
【公开号】CN204691768
【申请号】CN201520100798
【发明人】张宝瑞, 关焕志, 张美俊
【申请人】包头科泰高技术材料有限责任公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月13日