一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的制作方法

本发明涉及热熔镶齿技术领域，特别涉及一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺。

背景技术：

硬质合金由于其高硬度、高耐磨性，被广泛用作制造业中的切削工具材料。从而被广泛应用，采用硬质合金制作刀圈并在刀圈的外周镶嵌合金钢制成的合金齿构成刀具，使得刀具具有高硬度、高耐磨性。

专利号为cn201910037171.4提供一种刀轮刀圈的热熔镶齿及处理方法，一种刀轮刀圈的热熔镶齿，包括刀圈本体和合金齿，刀圈本体的外圆周刃口上均匀开设有与合金齿相配的孔位，合金齿的一端焊接在孔位内，合金齿的另一端齿尖凸出于刀圈本体的圆周面刃口；其中刀圈本体由c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni制成；合金齿采用合金制成，由于采用合金齿呈棱锥状，区别现有的球状齿，由于棱锥状的尖端存在，根据需要挖掘的位置不同，所处的地质有所区别，根据需要将合金齿的上体的尖端角度有所调整，所以加速其开采的速度，同时也避免端口破碎或者损坏的问题，其中热熔镶齿是直接向刀圈外部开设的孔位中填充焊料，装入合金齿后，启动高频焊机，焊接口围绕合金齿与卡槽的连接处慢慢呈环形方向移动，加热熔化焊粉；导致刀圈和合金齿之间仅连接的边缘处具有较为稳固的连接，合金齿底面和孔位的内壁之间几乎无连接，连接强度低，硬质合金钢和合金齿均采用高硬度合金制成，连接处采用传统的焊接方式焊接会导致刀具高速旋转过程中易脆断，需要增加其连接韧性，并且刀圈和合金齿连接处的焊料在600℃以上的温度下会发生变性，耐高温性能差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺，在刀圈和合金齿连接的内底面上开设内宽外窄的第一内槽和第二内槽，并向内槽中填充高韧性钢，高韧性钢增加合金齿和刀圈的连接强度，避免硬质合金刀圈热熔镶齿连接处脆断并提高耐高温性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硬质合金刀圈热熔镶齿，包括刀圈本体和合金齿，所述刀圈本体包括环形体、卡槽和第一内槽，所述环形体的外表面开设有多个呈环形的卡槽，所述卡槽的内壁上开设有第一内槽，所述第一内槽的内表面上设有呈上宽下窄的第一内槽，所述环形体的卡槽中卡嵌连接有合金齿，所述合金齿的下底面上设有呈上宽下窄的第二内槽，所述第一内槽和第二内槽的中部填充有连接层，第一内槽和第二内槽各有1-9个，且位置相互对齐。

进一步地，所述合金齿的内表面为向内凹陷的弧面。

进一步地，所述合金齿的上表面呈四棱锥形，四棱锥的四条边均设有向外凸起的加强筋，加强筋的横截面为半圆形。

进一步地，所述第一内槽和第二内槽各有个1，且分别位于卡槽中心处和合金齿的下底面中心处。

进一步地，所述第一内槽和第二内槽各有个9，且均呈矩阵排布。

根据本发明的另一个方面，提供一种硬质合金刀圈热熔镶齿的工艺，包括以下步骤：

s101：加工钢坯；粉末冶金方法制备直径不同yw1和yt30两种不同型号的圆棒型钛合金钢坯，并对钢坯先进行粗车削加工，再通过半精车削加工，粗打磨钢坯端面和四周；

s102:粗加工：在yw1型钢坯的外周面开出刃口以及中心处开出内孔，yt30型钢坯的上端面刻出棱角为弧形凸起的四棱锥，下底面刻成向内凹陷的弧形面；

s103：开槽；在yw1型钢坯外周面的刃口上开出镶嵌合金齿的卡槽，并利用可以旋转的钻头在卡槽内壁和yt30型钢坯下表面开设内宽外窄的第一内槽和第二内槽，采用纯度99％的酒精溶液冲洗卡槽、第一内槽和第二内槽，制成刀圈本体和合金齿；

s104:注入钢水；将c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni材料按照比例混合后倒入温度为1500℃的冶炼炉熔炼成钢水，将钢水分别倒入第一内槽和第二内槽中，待钢水气冷后定型；

s105：组装刀圈；将多个合金齿依次对准刀圈本体上的卡槽，经过捶打将合金齿镶嵌到卡槽中；

s106：回炉加热；s105中组装完成的刀圈本体和合金齿回炉加热至800℃-1000℃，促进第一内槽和第二内槽内的钢水熔融后粘结。

进一步地，s105事先向卡槽的内壁涂抹焊粉，s106事后启用高频纤焊机，焊接口围绕合金齿与卡槽的连接处慢慢呈环形方向移动，加热熔化焊粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提出的一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺，在刀圈和合金齿连接的内底面上开设内宽外窄的第一内槽和第二内槽，并向内槽中填充高韧性钢制成的连接层，第一内槽和第二内槽中的连接层端面是在熔融状态下连接，从而构成沙漏状的整体结构，其内宽外窄的形状特性将合金钢和硬质合金刀圈扣紧，增加合金齿和刀圈内表面上的连接强度；

2、本发明提出的一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺，连接层中c含量为0.3～0.5％，co含量为8.5％，韧性高，增加合金齿和刀圈的连接强度和连接韧性，避免硬质合金刀圈热熔镶齿连接处脆断；

3、本发明提出的一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺，相比于传统的焊接连接，刀圈和合金齿连接处在800度及800度以下温度状态中能够正常使用，耐高温性能增强。

附图说明

图1为本发明实施例一中的硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的整体结构图；

图2为本发明实施例一中的硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的刀圈结构图；

图3为本发明实施例一中的硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的正视图；

图4为本发明图3中a处局部放大图；

图5为本发明图3中b-b向剖视图；

图6为本发明的硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的合金齿结构图；

图7为本发明实施例二中的硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺的正视图；

图8为本发明图7中a处局部放大图；

图9为本发明图7中b-b向剖视图；

图10为本发明的硬质合金刀圈热熔镶齿的工艺流程图。

图中：1、刀圈本体；11、环形体；12、卡槽；13、第一内槽；2、合金齿；21、第二内槽；22、加强筋；3、连接层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参阅图1-6，一种硬质合金刀圈热熔镶齿，包括刀圈本体1和合金齿2，刀圈本体1包括环形体11、卡槽12和第一内槽13，环形体11的外表面开设有多个呈环形的卡槽12，卡槽12的内壁上开设有第一内槽13，第一内槽13的内表面上设有呈上宽下窄的第一内槽13，环形体11的卡槽12中卡嵌连接有合金齿2，合金齿2的上表面呈四棱锥形，四棱锥的四条边均设有向外凸起的加强筋22，加强筋22的横截面为半圆形，四棱锥形能够使得合金齿2更锋利，且具有弧面的加强筋22是提高其耐磨性，合金齿2的内表面为向内凹陷的弧面，卡槽12下底面为向外凸起的弧面，凹陷的弧面与凸起的弧面相互吻合，增大咬合处接触面积，且弧形面与刀圈整体外形相吻合，结构更合理，合金齿2的下底面上设有呈上宽下窄的第二内槽21，第一内槽13和第二内槽21的中部填充有连接层3，在刀圈和合金齿2连接的内底面上开设内宽外窄的第一内槽13和第二内槽21，并向内槽中填充高韧性钢制成的连接层3，第一内槽13和第二内槽21中的连接层3端面是在熔融状态下连接，从而构成沙漏状的整体结构，其内宽外窄的形状特性将合金钢和硬质合金刀圈扣紧，增加合金齿2和刀圈内表面上的连接强度；第一内槽13和第二内槽21各有1-9个，且位置相互对齐，第一内槽13和第二内槽21各有1个，且分别位于卡槽12中心处和合金齿2的下底面中心处。

参阅图10，为了更好的展现硬质合金刀圈热熔镶齿的流程，本实施例现提出一种硬质合金刀圈热熔镶齿的工艺，包括以下步骤：

s101：加工钢坯；粉末冶金方法制备直径不同yw1和yt30两种不同型号的圆棒型钛合金钢坯，并对钢坯先进行粗车削加工，再通过半精车削加工，粗打磨钢坯端面和四周；yw1和yt30型钢坯均具有耐热性能高的特性，在后续回炉加热的过程中并不会变形；

s102：粗加工；在yw1型钢坯的外周面开出刃口以及中心处开出内孔，yt30型钢坯的上端面刻出棱角为弧形凸起的四棱锥，下底面刻成向内凹陷的弧形面；

s103：开槽；在yw1型钢坯外周面的刃口上开出镶嵌合金齿2的卡槽12，并利用可以旋转的钻头在卡槽12内壁和yt30型钢坯下表面开设内宽外窄的第一内槽13和第二内槽21，采用纯度99％的酒精溶液冲洗卡槽12、第一内槽13和第二内槽21，制成刀圈本体1和合金齿2；

s104：注入钢水；将c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni材料按照比例混合后倒入温度为1500℃的冶炼炉熔炼成钢水，将钢水分别倒入第一内槽13和第二内槽21中，待钢水气冷后定型；连接层3中c含量为0.3～0.5％，co含量为8.5％，韧性高，增加合金齿2和刀圈的连接强度和连接韧性，避免硬质合金刀圈热熔镶齿连接处脆断；

s105：组装刀圈；将多个合金齿2依次对准刀圈本体1上的卡槽12，经过捶打将合金齿2镶嵌到卡槽12中；事先向卡槽12的内壁涂抹焊粉，焊粉采用高强度银焊粉；

s106：回炉加热；s105中组装完成的刀圈本体1和合金齿2回炉加热至800℃-1000℃，促进第一内槽13和第二内槽21内的钢水熔融后粘结；事后启用高频纤焊机，焊接口围绕合金齿2与卡槽12的连接处慢慢呈环形方向移动，加热熔化焊粉，该焊接用于封闭合金齿2和刀圈之间的缝隙，增加其连接边缘处的连接强度，焊接之后打磨抛光处理，焊接方式采用纤焊，焊接温度为850℃～1100℃，其中焊接温度高于回炉加热温度，回炉加热温度高于钢水熔点，具体为连接层3熔点为1020℃，回炉加热的温度为1050℃，焊接温度为1100℃，相比于传统的焊接连接，刀圈和合金齿2连接处在800度及800度以下温度状态中能够正常使用，耐高温性能增强。

实施例二：

参阅图7-9，一种硬质合金刀圈热熔镶齿，包括刀圈本体1和合金齿2，刀圈本体1包括环形体11、卡槽12和第一内槽13，环形体11的外表面开设有多个呈环形的卡槽12，卡槽12的内壁上开设有第一内槽13，第一内槽13的内表面上设有呈上宽下窄的第一内槽13，环形体11的卡槽12中卡嵌连接有合金齿2，合金齿2的上表面呈四棱锥形，四棱锥的四条边均设有向外凸起的加强筋22，加强筋22的横截面为半圆形，四棱锥形能够使得合金齿2更锋利，且具有弧面的加强筋22是提高其耐磨性，合金齿2的内表面为向内凹陷的弧面，卡槽12下底面为向外凸起的弧面，凹陷的弧面与凸起的弧面相互吻合，增大咬合处接触面积，且弧形面与刀圈整体外形相吻合，结构更合理，合金齿2的下底面上设有呈上宽下窄的第二内槽21，第一内槽13和第二内槽21的中部填充有连接层3，在刀圈和合金齿2连接的内底面上开设内宽外窄的第一内槽13和第二内槽21，并向内槽中填充高韧性钢制成的连接层3，第一内槽13和第二内槽21中的连接层3端面是在熔融状态下连接，从而构成沙漏状的整体结构，其内宽外窄的形状特性将合金钢和硬质合金刀圈扣紧，增加合金齿2和刀圈内表面上的连接强度；第一内槽13和第二内槽21各有1-9个，且位置相互对齐，第一内槽13和第二内槽21各有9个，且均呈矩阵排布。

参阅图10，为了更好的展现硬质合金刀圈热熔镶齿的流程，本实施例现提出一种硬质合金刀圈热熔镶齿的工艺，包括以下步骤：

s101：加工钢坯；粉末冶金方法制备直径不同yw1和yt30两种不同型号的圆棒型钛合金钢坯，并对钢坯先进行粗车削加工，再通过半精车削加工，粗打磨钢坯端面和四周；yw1和yt30型钢坯均具有耐热性能高的特性，在后续回炉加热的过程中并不会变形；

s102：粗加工；在yw1型钢坯的外周面开出刃口以及中心处开出内孔，yt30型钢坯的上端面刻出棱角为弧形凸起的四棱锥，下底面刻成向内凹陷的弧形面；

s103：开槽；在yw1型钢坯外周面的刃口上开出镶嵌合金齿2的卡槽12，并利用可以旋转的钻头在卡槽12内壁和yt30型钢坯下表面开设内宽外窄的第一内槽13和第二内槽21，采用纯度99％的酒精溶液冲洗卡槽12、第一内槽13和第二内槽21，制成刀圈本体1和合金齿2；

s104：注入钢水；将c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni材料按照比例混合后倒入温度为1500℃的冶炼炉熔炼成钢水，将钢水分别倒入第一内槽13和第二内槽21中，待钢水气冷后定型；连接层3中c含量为0.3～0.5％，co含量为8.5％，韧性高，增加合金齿2和刀圈的连接强度和连接韧性，避免硬质合金刀圈热熔镶齿连接处脆断；

s105：组装刀圈；将多个合金齿2依次对准刀圈本体1上的卡槽12，经过捶打将合金齿2镶嵌到卡槽12中；事先向卡槽12的内壁涂抹焊粉，焊粉采用高强度银焊粉；

s106：回炉加热；s105中组装完成的刀圈本体1和合金齿2回炉加热至800℃-1000℃，促进第一内槽13和第二内槽21内的钢水熔融后粘结；事后启用高频纤焊机，焊接口围绕合金齿2与卡槽12的连接处慢慢呈环形方向移动，加热熔化焊粉，该焊接用于封闭合金齿2和刀圈之间的缝隙，增加其连接边缘处的连接强度，焊接之后打磨抛光处理，焊接方式采用纤焊，焊接温度为850℃～1100℃，其中焊接温度高于回炉加热温度，回炉加热温度高于钢水熔点，具体为连接层3熔点为1020℃，回炉加热的温度为1050℃，焊接温度为1100℃，相比于传统的焊接连接，刀圈和合金齿2连接处在800度及800度以下温度状态中能够正常使用，耐高温性能增强。

综上所述：本发明提出的一种硬质合金刀圈热熔镶齿及工艺，在刀圈和合金齿2连接的内底面上开设内宽外窄的第一内槽13和第二内槽21，并向内槽中填充高韧性钢制成的连接层3，第一内槽13和第二内槽21中的连接层3端面是在熔融状态下连接，从而构成沙漏状的整体结构，其内宽外窄的形状特性将合金钢和硬质合金刀圈扣紧，增加合金齿2和刀圈内表面上的连接强度；连接层3中c含量为0.3～0.5％，co含量为8.5％，韧性高，增加合金齿2和刀圈的连接强度和连接韧性，避免硬质合金刀圈热熔镶齿连接处脆断；相比于传统的焊接连接，刀圈和合金齿2连接处在800度及800度以下温度状态中能够正常使用，耐高温性能增强。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。