专利名称：内嵌式金刚石复合截齿头的制作方法
技术领域：
内嵌式金刚石复合截齿头技术领域[0001]本实用新型主要涉及到采掘用设备领域，特指一种金刚石复合截齿头。
技术背景[0002]金刚石复合截齿头是镶嵌在截齿顶部的构件，由金刚石微粉与硬质合金衬体在超高温高压条件下复合而成，是采掘机上的重要切削元件。[0003]由于大型采掘机械在煤矿采掘、隧道盾构、沟槽挖掘、公路铺设以及航道疏浚等恶劣工况施工领域中的广泛应用，截齿作为切割岩层的关键部件而备受重视上，而截齿头是截齿的“刃”部，对截齿的性能起决定性作用。[0004]截齿在截割岩层时承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷，同时伴随着升温所导致的材质软化，这些因素都是导致截齿失效的重要原因。[0005]截齿截割岩层时，由于炮头(支撑截齿的基体)在采掘面上的平移、高速自转，以及采掘机的纵向进给，使截齿头不断的处于高压应力、高剪切应力、高拉应力状态，不断的重叠交变，交互作用，当应力超过截齿头强度极限时就会发生崩刃。崩刃后，截齿缺乏锐利的齿刃，使截割阻力剧增，直接影响生产效率的提高，同时加剧了截齿的磨损。[0006]截齿在工作过程中，磨粒与截齿表面间产生较大的压应力，带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面形成显微切削；如果磨粒不够尖锐或刺入截齿表面角度不适当，则在截齿表面挤出犁沟，随着截齿工作时间的延长，磨粒反复对截齿表面推挤，产生严重的塑性变形流动，使得表面下层塑性发生相互作用，导致塑变区内位错密度增加，变形材料表面产生裂纹，裂纹扩展，截齿表面形成薄片状磨屑。而且岩层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀，机械性能下降，并使表层材料与基体材料结合力降低，加快了截齿材料表层的磨损。[0007]截齿在截割岩层时，承受高的间歇式的冲击载荷，为了分析其对截齿表层的破坏， 可将冲击载荷分解成法向力和切向力。法向力和切向力通过接触点作用传递到截齿次表层，在这些力的作用下，截齿表面上较硬的微凸点将变形，反复挤压导致附近软表面产生塑性流动并在截齿亚表面层形成积累。同时截齿截割岩层时，由于磨损热使刀头磨损表面产生600 800°C的高温，而截齿截割岩层是周期性的回转运动，故升温是交变的，当刀头接触岩层时升温，离开岩层时降温。由于截齿表层温度的不断变化，材料表层进一步软化，导致塑变区内出现波浪式塑性流动和位错密度增加，反复的弹塑变形，又使位错集中，继而在表层出现横向微裂纹，最终导致截齿失效。[0008]目前，现有的截齿头是硬质合金截齿头和以硬质合金为衬体的金刚石复合截齿头。硬质合金截齿头主要缺点为耐磨性较差。而金刚石复合截齿头的耐磨性能有所提高， 但仍有一些缺点金刚石复合层较薄易磨损，金刚石复合层与硬质合金顶部结合处抗冲击韧性较差，金刚石复合层易脱落，造成截齿头失效。实用新型内容[0009]本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、具有高强度、高抗冲击韧性、高耐磨性以及高性价比的内嵌式金刚石复合截齿头。[0010]为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为[0011]一种内嵌式金刚石复合截齿头，包括硬质合金衬体以及连接于硬质合金衬体顶部的金刚石复合层，所述金刚石复合层与硬质合金衬体的连接处形成结合层，所述结合层的截面呈向硬质合金衬体底部方向下凹的曲面状。[0012]作为本实用新型的进一步改进[0013]所述结合层下凹曲面的深度为0. 5 10mm。[0014]所述金刚石复合层的厚度为5 20mm。[0015]所述硬质合金衬体顶部与金刚石复合层的连接面上开设有两个以上呈同心圆状布置的凹槽。[0016]所述凹槽的深度为0. 1 1mm，所述凹槽的截面为圆弧状，所述圆弧的半径为 0. 2 1mm，所述相邻圆弧的间距为0. 1 1. 2mm。[0017]所述结合层上靠近硬质合金衬体的一端开设有两个以上连续排列的结合层凹槽。[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于[0019]1、本实用新型内嵌式金刚石复合截齿头，金刚石复合层与硬质合金衬体连接处的结合层呈向硬质合金衬体底部方向下凹，即其冠部全部由金刚石微粉烧结而成，直接加厚了金刚石复合层，大大的提高了截齿头的耐磨性。[0020]2、本实用新型通过下凹的结合层设计，加厚了金刚石复合层，增加了冠部金刚石复合层的纵深，在截齿头受到一定的冲量I时，有I=F · t，由于力由表面传递到结合层的距离增加，所以力传递的时间也相应提高，这样就大幅降低了截齿头结合层所受的冲击力，起到了缓冲的作用，有效减少了金刚石复合层脱落的现象。[0021]3、本实用新型中，金刚石复合层与硬质合金衬体连接处的结合层呈向硬质合金衬体底部方向下凹，进而增大了金刚石复合层与硬质合金衬体的结合面积，在结合强度不变的情况下，金刚石复合层与硬质合金衬体的结合力得到了提高，增强了金刚石复合截齿头的抗剪切韧性，能减少金刚石复合层脱落的现象，延长了金刚石复合截齿头的使用寿命。
[0022]图1是本实用新型实施例1的外形结构示意图。[0023]图2是本实用新型实施例1的截面结构示意图。[0024]图3是本实用新型实施例2的截面结构示意图。[0025]图4是本实用新型实施例2中硬质合金衬体的俯视结构示意图。[0026]图5是本实用新型实施例3的截面结构示意图。[0027]图例说明[0028]1、金刚石复合层；2、硬质合金衬体；3、结合层；4、凹槽；5、结合层凹槽。
具体实施方式
[0029]
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。[0030]实施例1 如图1和图2所示，本实用新型的内嵌式金刚石复合截齿头，包括硬质合金衬体2以及连接于硬质合金衬体2顶部的金刚石复合层1，即采用高温高压法通过扫越式烧结形成结合层3将硬质合金2和金刚石复合层1结合在一起。本实用新型中，位于金刚石复合层1与硬质合金衬体2的连接处的结合层3的截面呈向硬质合金衬体2底部方向下凹的曲面状。结合层3向硬质合金衬体2底部的方向下凹，进而增大了金刚石复合层 1与硬质合金衬体2的结合面积，在结合强度不变的情况下，金刚石复合层1与硬质合金衬体2的结合力得到了提高，增强了金刚石复合截齿头的抗剪切韧性，能减少金刚石复合层1 脱落的现象，延长了金刚石复合截齿头的使用寿命。[0031]本实施例中，结合层3下凹曲面的深度为0.5 10mm，金刚石复合层1的厚度为 5 20mmo[0032]实施例2 如图3和图4所示，本实施例的结构与实施例1基本一致，不同之处就在于硬质合金衬体2顶部与金刚石复合层1的连接面上开设有两个以上呈同心圆状布置的凹槽4。凹槽4的深度为0. 1 1mm，凹槽4的截面为圆弧状，圆弧的半径为0. 2 1mm， 相邻圆弧的间距为0. 1 1. 2mm。凹槽4的设计使得金刚石复合层与硬质合金衬体有了更多的接触面积，提高了结合力；同时，设计凹槽4可以使得金刚石复合层1更好地镶嵌到硬质合金衬体2上，从而增大二者的结合强度。[0033]实施例3 如图5所示，本实施例的结构与实施例1基本一致，不同之处就在于结合层3上靠近硬质合金衬体2的一端开设有两个以上连续排列的结合层凹槽5。结合层凹槽5的设计使得金刚石复合层1与硬质合金衬体2有了更多的接触面积，提高结合力；同时，设计结合层凹槽5可以使得金刚石复合层1更好地镶嵌到硬质合金衬体2上，从而增大二者的结合强度。[0034]以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种内嵌式金刚石复合截齿头，包括硬质合金衬体(2)以及连接于硬质合金衬体 (2)顶部的金刚石复合层(1)，其特征在于所述金刚石复合层(1)与硬质合金衬体(2)的连接处形成结合层(3)，所述结合层(3)的截面呈向硬质合金衬体(2)底部方向下凹的曲面状。
2.根据权利要求1所述的内嵌式金刚石复合截齿头，其特征在于所述结合层(3)下凹曲面的深度为0. 5 10_。
3.根据权利要求2所述的内嵌式金刚石复合截齿头，其特征在于所述金刚石复合层 (1)的厚度为5 20mm。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的内嵌式金刚石复合截齿头，其特征在于所述硬质合金衬体(2)顶部与金刚石复合层(1)的连接面上开设有两个以上呈同心圆状布置的凹槽(4)。
5.根据权利要求4所述的内嵌式金刚石复合截齿头，其特征在于所述凹槽(4)的深度为0. 1 1mm，所述凹槽(4)的截面为圆弧状，所述圆弧的半径为0. 2 1mm，所述相邻圆弧的间距为0. 1 1. 2mm。
6.根据权利要求1 3中任意一项所述的内嵌式金刚石复合截齿头，其特征在于所述结合层(3)上靠近硬质合金衬体(2)的一端开设有两个以上连续排列的结合层凹槽(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种内嵌式金刚石复合截齿头，包括硬质合金衬体以及连接于硬质合金衬体顶部的金刚石复合层，所述金刚石复合层与硬质合金衬体的连接处形成结合层，所述结合层的截面呈向硬质合金衬体底部方向下凹的曲面状。本实用新型具有结构简单紧凑、高强度、高抗冲击韧性、高耐磨性以及高性价比等优点。
文档编号E21C35/183GK202300396SQ20112044041
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者李 杰, 杨世珍, 罗志祥, 胡朝辉, 蒋文峰, 陈刚 申请人:湖南飞碟新材料有限责任公司