专利名称：棘齿形采煤机截齿的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采煤机截煤工具，具体是一种棘齿形采煤机截齿。
背景技术：
长期以来，煤矿采煤作业上使用的采煤机截齿主要是采用合金钢制成的 镐形截齿，如
图1所示，这类截齿的结构通常包括齿头1和齿杆2，齿头1 呈锥状，齿头l和齿杆2的结合部为圆台形轴肩3，并且齿头l的端部为平 面，其上均嵌有一个锥形的硬质合金头4;同时齿头1表面通常进行硬化处 理形成硬化层，以提髙齿头表面的硬度及耐磨性，硬化层深度一般不到 2mm c
现有的上述采煤机截齿结构存在下述缺点1、由于齿头的表面是平滑 的锥状面，没有任何凹凸起伏，使得齿头表面的切削层基本是沿齿头径向由 外向内深入的，从而导致齿头在截削煤层时的有效截削耐磨层深度与表面硬 化层的深度基本一致，不到2mm，这对于作业强度大的齿头而言，有效截 削耐磨层深度显然太浅了，齿头不耐磨损，寿命较低。为了提高耐磨性，近 年来虽然出现了在齿头非硬化处理过的合金层上直接覆盖堆焊层或耐磨层 的截齿，伹由于堆焊层或耐磨层与合金层之间的硬度差太大易剥落，这类截 齿齿头表面的耐磨性往往也不尽人意。2、由于齿头前端的受冲击部分恰恰 是可分离式的硬质合金头，而硬质合金头与齿头端部的连接又往往采用焊接 或机械连接，作业时易出现硬质合金头脱落，使得齿头整体耐冲击性差，经 常损坏，寿命较低，并且增髙了采煤成本。
发明内容
本实用新型目的是提供一种齿头有效截削耐磨层深度较深且无需嵌装 硬质合金头的棘齿形采煤机截齿，能够克服背景技术中提到的不足，使齿头 同时具备较髙的耐磨性和耐冲击性，延长其使用寿命。
本实用新型的技术方案是 一种棘齿形采煤机截齿，由合金钢制成，包 括齿头和齿杆，齿头呈锥状，齿头和齿杆的结合部为圆台形轴肩；所述齿头 的端部一体成型锥形齿尖，而齿头圆周均布3 6个棘齿，每个棘齿沿轴向从 轴肩一直延伸到齿尖；同时齿头从外到内依次为硬化层和合金层。
本实用新型较为详细的技术方案是 一种棘齿形采煤机截齿，由合金钢制成，包括齿头和齿杆，齿头呈锥状，齿头和齿杆的结合部为圆台形轴肩； 所述齿头的端部一体成型锥形齿尖，而齿头圆周均布3 6个棘齿，每个棘齿 沿轴向从轴肩一直延伸到齿尖；并且该棘齿断面进一步呈近似等腰梯形，而 棘齿的顶部宽度从轴肩至齿尖逐步递减。同时齿头从外到内依次为为硼铝共 渗层、中间渗碳层和合金层，所述硼铝共渗层和中间渗碳层共同构成硬化层。 本实用新型更为详细的技术方案是 一种棘齿形采煤机截齿，由合金钢 制成，包括齿头和齿杆，齿头呈锥状，齿头和齿杆的结合部为圆台形轴肩； 所述齿头的端部一体成型锥形齿尖，而齿头圆周均布3 6个棘齿，每个棘齿 沿轴向从轴肩一直延伸到齿尖；并且该棘齿断面进一步呈近似等腰梯形，棘 齿两斜面夹角为17~24度；而每个棘齿的顶部宽度从轴肩至齿尖逐步递减， 其中棘齿顶部靠近轴肩处的上宽度为6 8mm,而棘齿顶部靠近齿尖处的下 宽度为4 5mm。所述齿头根部与轴肩连接处大圆弧过渡，大圆弧半径为 15~20mm;而每个棘齿的根部与齿头连接处小圆弧过渡，小圆弧半径为 l~1.5mm。同时所述齿头从外到内依次为为硼铝共渗层、中间渗碳层和合金 层，所述硼铝共渗层和中间渗碳层共同构成硬化层。并且每个棘齿表面的硬 化层的深度均勾，硬化层深度达1.5~2mm，而齿头的有效截削耐磨层深度大 于10mm。
本实用新型棘齿形采煤机截齿的制作材料具体为低碳合金钢(如 20CrMo、 20CrMnMo等)，同时对齿头采用深度渗碳和表面硼铝共渗处理 相结合的手段进行硬化，以此在齿头上形成由硼铝共渗层和中间渗碳层共同 构成的硬化层，当然其具体处理工艺如下
棘齿形釆煤机截齿经锻造-车加工-表面酸洗后，首先进行渗碳工序，采 用固体渗碳剂，并加入1.5%稀土金属钇作为促渗剂，仅对齿头进行深度硬 化，形成的中间渗碳层的深度通过渗碳时间来控制，保温时间为8小时左右， 渗碳温度900-950°C。然后对齿头表面进行硼铝共渗工序，采用固体渗硼剂 和5-12%的铝粉，铝粉粒度为300目，处理时间为4小时30分钟，处理温 度为900-920。C。
本实用新型优点是
1.本实用新型中，齿头由于采用棘齿形结构，使得齿头表面的切削层 是从每个棘齿的顶部朝着棘齿的根部方向斜向深入的，从而导致本实用新型中齿头在截削煤层时的有效截削耐磨层深度远远大于硬化层本身的深度。因 此相比现有技术，本实用新型大大提髙了齿头有效截削耐磨层深度的范围， 从一般的2亳米不到能够提髙到10毫米以上，使得齿头耐磨性大大提髙， 延长了使用寿命。
2. 本实用新型中，齿头借助其上均布的棘齿，能在煤层阻力的水平分 力作用下产生旋转，故本实用新型在作业时，煤层对于齿头表面的磨损均匀， 能够有效防止齿头偏磨损，无疑也提髙了齿头耐磨性，延长了其使用寿命。 并且本实用新型中棘齿的顶部宽度从轴肩至齿尖逐步递减，同时棘齿断面呈 近似等腰梯形这些构形均有利于减小齿头作业时的工作阻力，进一步延长其 使用寿命，并且提高采煤机的工作效率，降低采煤成本。
3. 本实用新型没有使用硬质合金头，而是在齿头的端部一体成型锥形 齿尖，同时对齿头表面进行均匀硬化处理，尤其是对于齿尖处的硬化提髙了 齿尖的硬度，因此能够替代现有的硬质合金头，而且该锥形齿尖相比现有的 硬质合金头，不会发生脱落，无疑提髙了齿头的耐冲击性，延长了使用寿命。
4. 本实用新型中齿头上的硬化层具体是由硼铝共渗层和中间渗碳层构 成，其中位于齿头最外面的硼铝共渗层具有最高的硬度，无疑强化了齿头表 面的耐磨性；同时由于中间渗碳层的过渡保证了实用新型中齿头的硬度得以 由表及里均匀递减，从而使得硬化层不会像现有技术中的堆焊层或者耐磨层 那样因与最里面的合金层硬度差太大而剥落，也无疑使得齿头的使用寿命大
大提高。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
图1为现有镐形截齿的结构示意图2为本实用新型具体实施例的结构示意图3为图2的A-A断面示意图4为图2实施例的棘齿断面内各分层示意图。
其中1、齿头；2、齿杆；3、轴肩；4、硬质合金头；5、齿尖；6、棘 齿；7、硬化层8、合金层；9、硼铝共渗层；10、中间渗碳层；h、硬化层 深度；H、有效截削耐磨层深度；B、上宽度；b、下宽度；a、棘齿两斜面 夹角；R、大圆弧半径；r、小圆弧半径。
具体实施方式
实施例结合图2、图3、图4所示为本实用新型棘齿形采煤机截齿的 一种具体实施方式
，它由合金钢制成，结构包括齿头1和齿杆2，齿头l呈 锥状，齿头l和齿杆2的结合部为圆台形轴肩3;所述齿头l的端部一体成 型锥形齿尖5,而齿头1圆周均布4个棘齿6，每个棘齿6沿轴向从轴肩3 一直延伸到齿尖5;并且该棘齿6断面呈近似等腰梯形，其两斜面的夹角a 为20度。
同时本实施例中，每个棘齿6的顶部宽度从轴肩3至齿尖5逐步递减， 其具体是该棘齿6的顶部靠近轴肩3处的上宽度B为7mm，而该顶部靠 近齿尖5处的下宽度b为4mm。并且所述齿头1根部与轴肩3连接处大圆 弧过渡，大圆弧半径R为20mm;而每个棘齿6的根部与齿头1连接处小圆 弧过渡，小圆弧半径为1.5mm。
本实施例中所述齿头1从外到内依次为硼铝共渗层9、中间渗碳层10 和合金层8，所述硼铝共渗层9和中间渗碳层IO共同构成硬化层7。并且所 述每个棘齿6表面的硬化层7的深度均匀，该硬化层深度h达2mm;而齿 头1的有效截削耐磨层深度H大于10mm。
本实施例棘齿形采煤机截齿的制作材料具体为低碳合金钢(如 20CrMo、 20CrMnMo等)，同时对齿头1采用深度渗碳和表面硼铝共渗处 理相结合的手段进行硬化，以此在齿头1上形成由硼铝共渗层9和中间渗碳 层10共同构成的硬化层7，当然其具体处理工艺如下-
棘齿形釆煤机截齿经锻造-车加工-表面酸洗后，首先进行渗碳工序，采 用固体渗碳剂，并加入1.5。/。稀土金属钇作为促渗剂，仅对齿头1进行深度 硬化，尤其是对齿头1的齿尖5全部硬化，而对于每个棘齿6的两个斜面从 齿顶到齿根都能保证表面均匀硬化，硬度可达HRC62度以上，耐磨性大大 提高。形成的中间渗碳层10的深度通过渗碳时间来控制，保温时间为8小 时左右，渗碳温度900-950°C。然后对齿头1表面进行硼铝共渗工序，采用 固体渗硼剂和5-12%的铝粉，铝粉粒度为300目，处理时间为4小时30分 钟，处理温度为900-920°C。
本实施例中，齿头1由于釆用棘齿形结构，使得齿头1表面的切削层是 从每个棘齿6的顶部朝着棘齿的根部方向斜向深入的，从而导致齿头1在截削煤层时的有效截削耐磨层深度H远远大于硬化层深度h。因此相比现有技 术，本实施例大大提髙了齿头有效截削耐磨层深度H的范围，从一般的2 亳米不到提髙到了 10毫米以上，使得齿头1耐磨性大大提髙，延长了使用 寿命。
同时本实施例中，齿头1借助其上均布的棘齿6,能在煤层阻力的水平 分力作用下产生旋转，故本实施例在作业时，煤层对于齿头1表面的磨损均 匀，能够有效防止齿头1偏磨损，无疑也提高了齿头1的耐磨性，延长了其 使用寿命。并且本实用新型中棘齿6的顶部宽度从轴肩3至齿尖5逐步递减， 同时棘齿6断面呈近似等腰梯形这些构形均有利于减小齿头l作业时的工作 阻力，进一步延长其使用寿命，并且提髙采煤机的工作效率，降低采煤成本。
同时本实施例没有使用硬质合金头4，而是在齿头1的端部一体成型锥 形齿尖l，并对齿头1表面进行均匀硬化处理，尤其是对于齿尖5处的硬化 提髙了齿尖5的硬度，因此能够替代现有的硬质合金头4，而且该锥形齿尖 5相比现有的硬质合金头4,不会发生脱落，无疑提髙了齿头1的耐冲击性， 延长了使用寿命。
并且本实施例中齿头l上的硬化层7具体是由硼铝共渗层9和中间渗碳 层10构成，其中位于齿头1最外面的硼铝共渗层9具有最髙的硬度，无疑 强化了齿头1表面的耐磨性；同时由于中间渗碳层10的过渡保证了齿头1 的硬度得以由表及里均匀递减，从而使得硬化层7不会像现有技术中的堆焊 层或者耐磨层那样因与最里面的合金层8硬度差太大而剥落，也无疑提高了 齿头1的使用寿命。
权利要求1. 一种棘齿形采煤机截齿，由合金钢制成，包括齿头(1)和齿杆(2)，齿头(1)呈锥状，齿头(1)和齿杆(2)的结合部为圆台形轴肩(3)；其特征在于所述齿头(1)的端部一体成型锥形齿尖(5)，而齿头(1)圆周均布3～6个棘齿(6)，每个棘齿(6)沿轴向从轴肩(3)一直延伸到齿尖(5)；同时齿头(1)从外到内依次为硬化层(7)和合金层(8)。
2. 根据权利要求1所述的棘齿形采煤机截齿，其特征在于所述棘齿(6) 断面呈近似等腰梯形，而棘齿(6)的顶部宽度从轴肩(3)至齿尖(5)逐 步递减；同时所述齿头(1)由外到内依次为硼铝共渗层(9)、中间渗碳层(10)和合金层(8),所述硼铝共渗层(9)和中间渗碳层(10)共同构成 硬化层(7)。
3. 根据权利要求1或2所述的棘齿形采煤机截齿，其特征在于所述每 个棘齿(6)表面的硬化层(7)的深度均匀，硬化层深度(h)达1.5~2mm; 同时齿头(1)的有效截削耐磨层深度(H)大于10mm。
4. 根据权利要求3所述的棘齿形采煤机截齿，其特征在于所述棘齿(6) 顶部靠近轴肩(3)处的上宽度(B) 6 8mm,而该顶部靠近齿尖(5)处 的下宽度(b)为4 5mm。
5. 根据权利要求3所述的棘齿形采煤机截齿，其特征在于所述棘齿两 斜面夹角(a)为17-24度。
6. 根据权利要求3所述的棘齿形采煤机截齿，其特征在于所述齿头(l) 根部与轴肩(3)连接处大圆弧过渡，大圆弧半径(R)为15~20mm;而每 个棘齿(6)的根部与齿头(l)连接处小圆弧过渡，小圆弧半径(r)为l~1.5mm。
专利摘要本实用新型公开了一种棘齿形采煤机截齿，由合金钢制成，包括齿头和齿杆，齿头呈锥状，齿头和齿杆的结合部为圆台形轴肩；所述齿头的端部一体成型锥形齿尖，而齿头圆周均布3～6个棘齿，每个棘齿沿轴向从轴肩一直延伸到齿尖；同时齿头从外到内依次为硬化层和合金层。本实用新型有效提高了齿头的有效截削耐磨层深度，并且齿头上无需安装硬直合金头，故相比现有技术，本实用新型中齿头的耐磨性和耐冲击性均大大提高，延长了使用寿命。
文档编号E21C35/00GK201232552SQ20082004006
公开日2009年5月6日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者周素霞, 廖标跃 申请人:廖标跃