金刚石孕镶截齿及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种金刚石孕镶截齿，包括齿柄和齿头，在齿柄功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量至少两条；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头由金刚石混料和碳化钨中的一种或者两种材料制成；所述孕镶槽内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致；所述翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成；本发明专利技术的截齿，提高了抗冲击强度以及耐磨性能，进而提高机械设备的工作效率和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于矿山开采、隧道施工等工程钻探机械或者采掘设备领域 尤其是涉及一种用于钻探机械或者采掘设备的金刚石孕镶截齿及其制作工艺。
技术介绍
现有技术中，截齿是大型采掘机、掘进机、旋挖机、铣刨机、盾构机等工 程机械上的关键元件，主要应用在煤田的采煤、巷道掘进等采掘、煤矿、矿山 开采设备、各类隧道及公路等工程机械设备及钻探机械设备领域，随着资源与 社会发展的需求日趋增长，大型采掘机械的使用越来越广泛，因而对截齿的性 能提出了更高的要求。按现有生产工艺生产的硬质合金截齿硬度不够高，截齿柄材质磨损快，从 而使固定于截齿柄端部的硬质合金截齿头过早的脱落，导致整个截齿提前损毁 失效。这样， 一方面由于截齿整体寿命过短，直接造成整体开采设备成本提高， 另一方面由于频繁的更换截齿，使得开采设备的效率不能充分发挥，对人力、 钢材等资源造成浪费。为了解决该问题，传统上主要采用对截齿柄进行热处理 或在截齿柄表面堆焊一层耐磨焊条来增加其耐磨性，以达到齿柄保径目的，但 是效果并不明显。而金刚石复合齿头虽然有较高硬度以及耐磨性能，但抗冲击 性能差，往往导致金刚石复合截齿的金刚石工作层非正常脱落，从而使生产成本非正常上升；例如，申请号为200810030935.9的中国专利公开了一种金刚石 复合截齿头，截齿头是在硬质合金基体的端部表面有一层金刚石聚晶层，尽管 提高了截齿的耐磨性能，但是由于截齿的工作环境复杂，截齿头在不断受到较 强冲击力的情况下，金刚石聚晶层比较容易损坏脱落，从而影响正常的工作， 带来生产成本的非正常上升。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种金刚石孕镶截齿，提高截齿的整体硬度，特别是抗冲击强度以及耐磨性能，进而提高机械 设备的工作效率和使用寿命。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案本专利技术的金刚石孕镶截齿包括齿柄和齿头，齿柄的一端为夹持端，夹持端 用于和设备联接，齿柄的另一端为功能端，齿头设置在功能端，在所述的齿柄 功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿 柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心 成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量为两条或两条 以上；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头 由金刚石混料、立方氮化硼和碳化钨中的一种或者两种材料制成；所述孕镶槽 内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致，这里所 述的形状和尺寸一致是指即条状槽内嵌入形状相同的条状翼片，扇状槽内嵌 入形状相同的扇形翼片，翼片和嵌入孕镶槽后二者之间没有间隙或者间隙很小， 即二者结合紧密，翼片的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片的外侧面 可以高于、低于或平于齿柄本体的外侧面；所述翼片由金刚石混料、立方氮化 硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成。进一步，所述孕镶槽的深度为至少O.lmm;孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头 突出齿柄本体的部分为半球状、球缺状或者圆锥状中的一种形状。进一步，所述的金刚石混料的组分为金刚石与其它混料的重量比为2: 3， 其中其它混料按重量百分比计包括碳化钨15%、碳化钛45%、铜33%、钴5% 和银2%。本专利技术的另一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的一种制作工艺，包括以 下步骤a. 加工齿柄主体； b. 加工孕镶凹坑和孕镶槽在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能 端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；c. 制作碳管和碳芯模具根据经过a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状制作碳管，该碳 管内腔一端的形状与经a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状一致； 该碳管内腔的另一端形状与碳芯的外部形状一致，以方便碳芯插入碳管； 碳芯一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状 制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头突出齿柄本体部分的形状和尺寸 一致；将制作好的碳管和碳芯模具用丙酮或酒精清洗并烘干；d. 热压齿头和翼片将c步骤制作的碳管的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，将碳化 钨粉末或金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑和孕镶槽，待孕镶凹坑和孕 镶槽填满后，根据待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石 混料；然后，将碳芯带有碳芯凹坑的一端插入碳管，并向齿柄方向对碳芯 略施压力，接通电源将碳化钩粉末或金刚石混料加热至700 1350摄氏度使 碳化钨粉末或金刚石混料完全熔融，然后断开电源；e. 保温将d步骤加工完成的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200 400 摄氏度；f. 后工序对经e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。本专利技术的又一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的另一种制作工艺，包括 以下步骤a. 加工齿柄主体； b. 加工孕镶凹坑在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面 上并且位于齿柄的轴线位置，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；c. 制作碳管和碳芯模具按照经过a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状制作碳管，该碳 管内腔一端的形状与经a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状一致； 该碳管内腔的另一端形状与碳芯的外部形状一致，以方便碳芯插入碳管； 碳芯一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状 制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头突出齿柄本体部分的形状和尺寸 一致；将制作好的碳管和碳芯模具用丙酮或酒精清洗并烘干；d. 热压齿头将c步骤制作的碳管的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，将碳化 钨粉末或金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑，待孕镶凹坑填满后，根据 待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石混料；然后，将碳 芯带有碳芯凹坑的一端插入碳管，并向齿柄方向对碳芯略施压力，接通电 源将碳化钨粉末或金刚石混料加热至70(TC 135(TC使碳化钨粉末或金刚 石混料完全熔融，然后断开电源；e. 保温将d步骤加工完成的截齿半成品放入保温箱里保温6小时，温度为 200 400摄氏度；f. 加工孕镶槽在经e步骤保温的截齿半成品上，加工所述的孕镶槽，孕镶槽为条状槽 或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或 酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；g. 制作翼片根据f步骤所加工的孕镶槽的形状和尺寸制作翼片，该翼片由金刚石混 料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成，采用金刚石混料 或者碳化钨时采用热压的方式制作；h. 焊翼片将g步骤中准备好的翼片采用铜钎焊或银钎焊的方式固定到对应的孕 镶槽中；i. 再保温将经过h步骤焊好翼片的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为 200-400摄氏度； j. 后工序对经过i步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。本专利技术的再一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的另一种制作工艺，包括 以下步骤-a. 加工齿柄主体；b. 加工孕镶凹坑和孕镶槽在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能 端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕 镶凹坑的位置为中本文档来自技高网...

【技术保护点】
金刚石孕镶截齿，包括齿柄和齿头，齿柄的一端为夹持端，夹持端用于和设备联接，齿柄的另一端为功能端，齿头设置在功能端，其特征在于：在所述的齿柄功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量为两条或两条以上；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头由金刚石混料、立方氮化硼和碳化钨中的一种或者两种材料制成；所述孕镶槽内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致；所述翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王春磊，王元喜，
申请(专利权)人：王春磊，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]