专利名称：抗磨损激光强化截齿及其加工方法
技术领域：
本发明涉及煤矿采掘机组上使用的截齿。
技术背景截齿是采掘机组上直接切割煤岩的关键零件，它是一个锥面体，在锥尖部 镶嵌有硬质合金头。其失效方式主要是磨损失效，磨损失效的主要形式为截齿 端部基体磨损，最终导致合金头剥落，使用寿命较短。因此，提高截齿端部的 耐磨性，是延长使用寿命的关键。 发明内容本发明为解决截齿端部的耐磨性问题，提供一种抗磨损激光强化截齿。 本发明同时提供一种加工这种抗磨损激光强化截齿的方法。 一种抗磨损激光强化截齿，包括截齿本体和硬质合金头，其特征是，截齿本体锥面上加工有一层激光强化层。上面所述的抗磨损激光强化层的加工方法是利用激光能量束对截齿的锥面进行强化，强化时采用激光熔覆、表面合金化或激光淬火法，从而提高截齿端部锥形位置的硬度和耐磨性能，延缓磨损速度，有效保护硬质合金刀头，延长截齿的使用寿命。其中激光熔覆时激光枪输出功率为5kw，扫描速度为5mm/min，送粉量为 18g/min，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到截齿锥形面上， 一次熔覆厚度3mm。表面合金化时将纳米级金属陶瓷颗粒均匀涂敷于截齿锥形面上，采用高 能量密度的激光能量束，将金属陶瓷颗粒与截齿基体进行重熔，使金属陶瓷颗 粒与基体实现冶金级结合，形成耐磨层厚度0. 9mm。
表面淬火时利用高能量密度的激光束，以6mm/min扫描速度，对截齿锥形 面42CrMo基体进行扫描，使基体表面瞬间升温并迅速自然降温，通过自导传热， 实现快速急剧冷却，得到硬度为HB750以上的激光硬化条纹。对截齿锥形面进 行淬火处理，淬硬层厚度lmm。本发明抗磨损激光强化截齿通过检测可以看出耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，说明所选择的工艺稳定、可行。激光熔覆后的截齿平均显微硬度 为HV800，洛氏硬度为65服C;激光合金化后的截齿的平均显微硬度为HV1099，洛氏硬度为70服C;激光淬火后的截齿的平均显微硬度为HV750，洛氏硬度为 62服C。经在煤矿井下半煤岩巷道试验，与普通截齿相比，激光熔覆后的截齿寿命延 长了 3-4倍，表面合金化后的截齿寿命延长了 5-6倍，表面淬火后的截齿寿命 延长了 3 — 4倍。因此，激光技术在截齿表面工程技术上的应用，是利用激光束能量高度集 中、方向高度集中的特性，在大气环境下进行无污染操作，在廉价金属材料表 面形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的高性能涂层，将金属良好 的坚韧性和涂层材料的高硬度、高化学稳定性、高耐磨性结合起来，创新了高 性能涂层的生产工艺。
图1是抗磨损激光强化截齿的主视图。图中l一截齿本体，2—硬质合金头，3—激光强化层具体实施方式
从图1看出抗磨损激光强化截齿包括截齿本体1和硬质合金头2，截齿本体 锥面上加工一层激光强化层3。加工方法一在激光强化设备(沈阳大陆集团生产)上对截齿本体1的锥 面进行激光扫描，激光枪输出功率为5kw，扫描速度为5mm/min，送粉率为 18g/min，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到截齿本体l的锥形面上，形成熔覆 厚度3mm的激光强化层3。加工方法二表面合金化时将纳米级金属陶瓷颗粒均匀涂敷在截齿本体1 的锥形面上，采用高能量密度的激光能量束，将金属陶瓷颗粒与截齿本体1进 行重熔，使金属陶瓷颗粒与基体实现冶金级结合，形成耐磨层厚度0.9mm的激 光强化层3。加工方法三表面淬火时利用高能量密度的激光束，以为6mm/min扫描 速度，对截齿本体1的锥形面42CrMo基体进行扫描，使截齿本体1表面瞬间升 温并迅速自然降温，通过自导传热，实现快速急剧冷却，得到硬度为HB750以 上的激光硬化条纹。经对截齿本体1的锥形面进行淬火处理，形成淬硬层厚度 约lmm的激光强化层3。
权利要求
1、一种抗磨损激光强化截齿，包括截齿本体和硬质合金头，其特征是，截齿本体锥面上加工有激光强化层。
2、 一种加工如权利要求1所述的抗磨损激光强化截齿的方法，其特征是， 它是用激光能量束对截齿的锥面进行激光熔覆，激光熔覆时，激光枪输出功率 为5kw，扫描速度为5mm/min，送粉量为18g/min，将含有耐磨材料的金属粉末 熔覆到截齿锥形面上， 一次熔覆厚度3mm。
3、 一种加工如权利要求1所述的抗磨损激光强化截齿的方法，其特征是， 它是用激光能量束对截齿的锥面进行表面合金化，首先将纳米级金属陶瓷颗粒 均匀涂敷于截齿锥形面上，再采用高能量密度的激光能量束，将金属陶瓷颗粒 与截齿基体进行重熔，使金属陶瓷颗粒与基体实现冶金级结合，形成耐磨层厚 度0.9mm。
4、 一种加工如权利要求1所述的抗磨损激光强化截齿的方法，其特征是， 它是用激光能量束对截齿的锥面，以6mm/min扫描速度进行扫描，使基体表面 瞬间升温并迅速自然降温，通过自导传热，实现快速急剧冷却，得到硬度为HB750 以上的激光硬化条纹，淬硬层厚度lmm。
全文摘要
本发明公开了一种用在煤矿采掘机组上的抗磨损激光强化截齿及其加工方法。它主要是在截齿本体锥面上加工有激光强化层。上面所述的抗磨损激光强化层的加工方法是利用激光能量束对截齿的锥面进行激光熔覆、表面合金化或激光淬火强化，从而提高截齿端部锥形位置的硬度和耐磨性能，延缓磨损速度，有效保护硬质合金刀头，延长截齿的使用寿命。
文档编号C21D1/09GK101392649SQ200810138780
公开日2009年3月25日 申请日期2008年8月5日 优先权日2008年8月5日
发明者峰 周, 朗庆田, 李伦实, 李希勇, 杜伯奇, 杨庆东, 王化远, 董和泉 申请人:山东泰山建能机械集团有限公司