專利名稱：高硬度高韌性截齒及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域。
本發(fā)明特別涉及一種高強度、高韌性截齒及其制備工藝。
截齒是安裝在采煤機滾筒上直接切割煤層而完成采煤功能的最主要部件，隨著我國采煤機械化程度的提高，截齒在采煤中用量日益增加，截齒性能的優(yōu)劣直接影響著采煤機的利用率和采煤效率。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的截齒其結(jié)構(gòu)特征是截齒由截齒體(附

圖1、a)和園柱形硬質(zhì)合金鑲塊(附圖1、b)兩部分組成，其截齒體端部安裝在采煤機滾筒上截齒座中，硬質(zhì)合金鑲塊焊接在截齒體的頭部。截齒型號不同其具體形狀和尺寸也稍有不同。
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)截齒的工藝為(1)模鍛生產(chǎn)截齒齒體毛坯；(2)對截齒體進行熱處理；(3)鉆孔、刨銑及整形；(4)將硬質(zhì)合金鑲塊焊接在截齒體頭部孔內(nèi)；(5)修整及加工。
采用上述方法生產(chǎn)的截齒有下述問題(1)由于硬質(zhì)合金鑲塊硬而脆，受沖擊易發(fā)生脆性斷裂；(2)由于銅釬焊結(jié)合強度低，硬質(zhì)合金鑲塊易與截齒體分離；(3)齒體采用模鍛需刨銑，并還要鉆孔(有些型號需2個孔)生產(chǎn)工藝較復(fù)雜；(4)齒體沖擊韌性差，硬度低易損壞。
針對上述存在的問題，中國專利89101285對現(xiàn)有的截齒生產(chǎn)工藝進行改進，截齒齒體采用模鍛或鑄鐵，在截齒體頭部鉆數(shù)個直徑5-10mm鉆孔，采用鐵基、鎳基或鈷基自熔合金粉、噴涂高硬耐磨涂層，增加了截齒的耐磨強度，延長了截齒的使用壽命。但該工藝制造的截齒仍存在下列問題(1)截齒齒體本身強度、韌性較低，并且需鉆孔，刨銑等，工藝仍沿用目前國內(nèi)外的方法，所用材料價格較高；(2)粉末噴涂前需鉆數(shù)個直徑5-10mm鉆孔，并且要予熱，噴涂時溫度不易掌握，質(zhì)量難以保證，而且工藝復(fù)雜。
本發(fā)明的目的在于提供一種制造工藝簡單，原材料來源廣泛，性能優(yōu)于中國專利89101285的高強度、高韌性截齒。
本發(fā)明的任務(wù)是以如下工藝工序?qū)崿F(xiàn)的1、采用雙相中碳低合金鋼鑄造截齒齒體a″；2、在截齒體頭部堆焊高硬度合金耐磨焊層b″；3、整修加工；4、熱處理；下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，其中圖1是目前國內(nèi)外普遍采用的技術(shù)生產(chǎn)的板狀截齒結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是中國專利89101285技術(shù)生產(chǎn)的截齒結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明的截齒結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖1可知，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的截齒由截齒體a和硬質(zhì)合金鑲塊b兩部分構(gòu)成，由于硬質(zhì)合金鑲塊和截齒體a之間是鑲嵌式釬焊結(jié)合，因此在截齒體c區(qū)內(nèi)易產(chǎn)生應(yīng)力集中，這種應(yīng)力集中會導(dǎo)致硬質(zhì)合金鑲塊的脫焊和破碎。
由圖2可知，該截齒包括截齒齒體a′和耐磨涂層b′，耐磨涂層b′采用粉末噴涂，所用噴焊材料為鐵基、鎳基或鈷基自熔合金粉，其噴焊層的硬度為HRC58。
本發(fā)明的高硬度、高韌性截齒其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括截齒齒體a″和高硬度合金耐磨堆焊層b″。(本發(fā)明)的第1道工藝截齒齒體a″由雙相中碳低合金鋼一次鑄造成型，其形狀有別于圖1中a和圖2中a′，頭部與周圍焊層的鑲嵌孔為園錐形、楔形或不規(guī)則形，總體成內(nèi)大外小，以使焊層與截齒體結(jié)合牢固，不易脫落。雙相中碳低合金鋼是在廢鋼材中加入少量合金元素熔煉而成，其微量元素添加量為C0.38-0.45％，Mn1-1.2％，Si1.4-1.6％，Mo0.3-0.5％，S0.003％，P0.04％。
本發(fā)明的第2道工藝是使用電焊機或電弧焊機采用高硬度合金耐磨堆焊條直接堆焊在截齒頭部和連接孔中，焊層b″與齒體結(jié)合十分緊密；b″范圍焊層厚3-5mm，長度為20mm。
本發(fā)明的第3道工藝是指對截齒進行簡單的整修，以使尖端呈曲率為15度左右的園弧狀切割刃。
本發(fā)明的第4道工藝是對整個截齒進行熱處理，熱處理的工藝是等溫球化退火，空冷方式淬火，低溫回火。
整個截齒硬度大、韌性高。其中齒體本身硬度HRC可達54以上，沖擊韌性可達68J/cm2，截齒頭部硬度HRC可達62以上。采煤過程中齒體堅固不易損壞，由此工藝制造的截齒，經(jīng)多次現(xiàn)場采煤實驗比傳統(tǒng)工藝制備的截齒使用壽命可提高一倍以上，制造成本可降低20％以上。
本工藝可對已使用報廢的舊截齒進行加工重復(fù)利用，即在截齒頭部堆焊高硬度耐磨合金層而成。
本發(fā)明截齒與現(xiàn)有截齒相比，具有下列優(yōu)點(1)原材料來源廣泛，價格低廉；(2)生產(chǎn)工藝簡單，成本低，比傳統(tǒng)截齒制備工藝和中國專利89101285工藝降低20％以上，并且耐磨性、韌性都優(yōu)于目前的截齒。使用壽命可提高一倍以上，(3)齒體可重復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.一種高硬度、高韌性截齒的制備方法包括(1)制備截齒齒體a”(附圖3)；(2)在截齒體a″頭部堆焊高硬度合金耐磨焊層；(3)對截齒進行熱處理；(4)對截齒進行整修加工。其特征在于所說的截齒體a″是由雙相中碳低合金鋼一次鑄造成型，所說的焊層b″為高硬度合金耐磨焊條堆焊而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的雙相中碳低合金鋼是在廢鋼中加入微量元素熔煉而成。微量元素成分為C0.38-0.45％、Mn1-1.2％、Si1.4-1.6％、M。0.3-0.5％、V0.02-0.14、S0.003％、P0.04％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的焊層b″是使用高硬度合金耐磨堆焊焊條，用電阻焊、電弧焊的工藝來實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說熱處理工藝為等溫球化退火，空冷方式淬火，低溫回火工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的截齒齒體頭部的鑲嵌孔D為內(nèi)大外小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高硬度、高韌性截齒的制備工藝,其特征是截齒齒體采用雙相中碳低合金鋼一次鑄造成型,截齒頭部采用高硬度合金耐磨堆焊焊條直接堆焊耐磨層。本發(fā)明的截齒具有優(yōu)良的機械性能,截齒齒體硬度HRC>54,韌性為68J/cm2;截齒頭部硬度HRC可達62以上。壽命比現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的截齒高1倍左右,并且原材料來源廣泛,制備工藝簡單,成本可降低20%以上。
文檔編號E21C25/00GK1186896SQ9611895
公開日1998年7月8日 申請日期1996年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月29日
發(fā)明者蔡正斌, 丁建礎(chǔ) 申請人:蔡正斌, 丁建礎(chǔ)