本发明专利技术提供的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法涉及金属塑性成形技术领域，适用于加工截齿等头部需要焊接硬质合金头的刀具、钎具。它的工艺步骤包括加工截齿体、加工安装孔、设计并制造一种硬质合金头、设计并制造冷挤缩径压合模具、冷挤缩径压合、机加工和热处理。本发明专利技术的优点是：采用冷挤缩径压合工艺，使“带正锥度的硬质合金头锥度自锁固定在截齿体前端”的固定方式得以工业化实现，既能保证截齿体与硬质合金头的稳固接合，确保截齿在使用时的抗冲击、抗扭曲能力，又回避了传统的焊接工艺，从而彻底消除了原始焊接所带来的种种诟病。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属塑性成形
，适用于加工截齿等头部需要焊接硬质合金头 的刀具、钎具。
技术介绍
众所周知，中国是全世界已探明煤储量和年开采量最大的国家，矿用截齿是采煤 及巷道掘进机械中最主要的易损件，受煤层及岩层硬度的影响，年消耗量极大；另外，随着 中国经济的高速发展，全国各地的交通道路建设都在如火如荼地展开，公路截齿是旧路面 破碎设备中最主要的易损件，每年的消耗量也非常可观。据不完全统计，中国2009年矿用 截齿和公路截齿的年总消耗量超过1亿只，截齿为中国的能源开采和基础建设做出了不可 磨灭的贡献。目前，仅国内生产截齿的厂家就有数百家，但所有国内外著名截齿生产厂家(如 肯纳金属、山特维克、菲利普斯等)所生产的截齿产品，截齿体和硬质合金头的接合方式 100%都为焊接，即在截齿体头部孔中加入硼砂焊剂和黄铜焊料，加热截齿体至黄铜熔化 后，将硬质合金头装进孔中，与焊料充分接触后降温，待焊料凝固，完成焊接。这种截齿与 硬质合金头的焊接工艺已沿用数十年，工艺陈旧且存在以下几个严重的问题1、焊接需将 产品加热至920°c以上后焊料才能充分熔化，电耗极大，能源浪费严重；2、焊接所使用的焊 料焊剂价格昂贵，成本较高，且焊接对焊料焊剂的化学成分构成比例要求很高，不合格的焊 料焊剂或者错误的操作极易造成脱焊、气泡等焊接报废；3、焊接过程中，硼砂受高温后会有 较多的粉尘和烟雾产生，不利于操作人员的身体健康；4、焊接加工过程缓慢，不利于产品大 批量生产；5、后期使用过程中一旦脱焊，硬质合金头将从截齿体中脱落，整个截齿将完全失 效，不再具有使用价值；6、焊接后，硬质合金头很难再从截齿体中取出，这样大量的报废截 齿中昂贵的硬质合金头就很难再次得到重复利用，严重地浪费了稀有矿物资源。经过专利检索，我们发现三种免焊接截齿的加工方法第一种，采用温挤过盈配合方式固定硬质合金头。如“压入式镐型截齿”、“高耐磨 金刚石复合截齿”、“蘑菇型压入式镐型截齿”、“一种用于截齿的保径方法及高耐磨复合截 齿”等，其压合方式是无锥度的圆柱孔与圆柱体的压合，压合前，安装孔直径必须小于硬质 合金头直径。由于截齿工作时，一直处于高频率、高强度的震动状态，因此在实际应用过程 中，固定效果不理想，很容易脱落。在压合过程中，如果安装孔底排气不彻底，还会产生硬质 合金头底部与安装孔底部不贴合或贴合不紧密的现象，造成截齿完全丧失应有的强度。专 利“一种矿用硬质合金钻齿及采用该钻齿的截齿和钻头”中所公开的免焊接截齿加工方法 也属于这一类型，为确保压合过程中排气顺畅，申请人在硬质合金头侧壁上设计了外螺纹， 该专利的缺陷是1、硬质合金头形状复杂，不利于制造，强度也难以保证；2、硬质合金头设 有外螺纹，与截齿体内螺纹为线型接触，产品在使用过程中受冲击后易松动脱落或致截齿 体磨损开裂。第二种，采用销等固定件固定硬质合金头。如“一种采煤机截齿的固定装置”等，这类固定是在温挤或冷挤过盈配合固定的基础上，为防止硬质合金头松动脱落，而采用销、 键等固定件，对硬质合金头和截齿体安装孔进行进一步锁定。其缺陷是固定件虽然降低了 硬质合金头松动脱落的可能性，但同时也破坏了硬质合金头和截齿体的整体性，降低了截 齿自身的强度和抗冲击、抗扭曲能力。第三种，依靠硬质合金头与截齿体配合部分的锥度及热锻方法固定硬质合金头。 如“一种截齿的生产工艺方法”。这种方法存在如下严重缺陷1、由于锻造温度在1050 1150°C，过高的温度会导致截齿体的品粒度和组织粗大、机体强度严重下降，严重时还会形 成过热和过烧等致命缺陷，导致截齿体本身完全丧失应有的强度；2、热锻会形成极为严重 的表面脱碳现象，由于硬质合金头与截齿体之间有锥角差，在压合之前两者之间存在间隙， 加热过程及热锻过程中，截齿体内孔表面会形成严重脱碳，导致截齿体内孔表面产生严重 的氧化层，同时导致后续热处理无法达到理想的机体硬度，从而无法保证截齿体在使用过 程中的应用强度，在实际使用过程中，截齿体会很快开口，从而导致硬质合金头从截齿体中 脱落；3、截齿一般不使用低合金钢作为机体材料，因为低合金钢在淬火后的整体机械综合 性能无法达到截齿使用环境的要求，该工艺之所以要强调使用低合金材料作为机体材料， 是因为低合金材料不像传统的42CrMo那么容易脱碳，但即使这样，低合金材料的脱碳现象 仍在所难免，更何况这种材料在实际使用过程中无法保证整体强度。鉴于上述原因，该工艺 多年来无法应用于实际生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种既能保证截齿体与硬质合金头的稳固 接合，确保截齿在使用时的抗冲击、抗扭曲能力，又回避了传统的焊接工艺，从而彻底消除 了原始焊接所带来的种种诟病的冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法。本专利技术的技术方案是，它 的工艺步骤包括1、加工截齿体，确保截齿体外形与冷挤缩径压合后的截齿体外形相似， 截齿体重量与冷挤缩径压合后的截齿体重量相等，截齿体尺寸留足冷挤缩径压合变形量； 2、加工安装孔，在截齿体头部端面上机加工安装孔，安装孔直径比硬质合金头最大直径大 0. 05 0. 15mm，形位公差与柄部同轴度小于0. 2mm，安装孔底平面必须平整光滑；3、设计并 制造一种硬质合金头，其工作部分锥度为60° 120°，压合部分锥度为1.0° 6.7° ； 4、设计并制造冷挤缩径压合模具，上模内部形腔符合截齿成品要求；5、将硬质合金头放入 截齿体上的安装孔内，对冷挤缩径压合模具进行冷挤压，使截齿体头部安装孔与硬质合金 头形成倒锥配合固定，当硬质合金头压合部分和底平面部分与截齿体安装孔完全贴合后回 程；6、机加工和热处理。进一步地说，截齿体所用材料为42CrMo。进一步地说，硬质合金头与截齿体是通过冷挤缩径压合固定的。进一步地说，所述加工截齿体，应该确保截齿体头部长度比冷挤缩径压合后的长 度短2 士 0. 2mm，头部直径比冷挤缩径压合后的直径大1 士 0. 1mm，法兰边比冷挤缩径压合后 的长度长2 士 0. 2mm。进一步地说，所述加工截齿体，采用冷精锻与机加工相结合的方式，其具体工艺 步骤为①选用直径024 060mm的42CrMo圆钢棒料；②下料重量为成品重量与制坯去皮的重量之和；③坯料采用井式真空控温炉球化退火工艺，确保退火硬度HRB ( 80，晶粒 度6级以上，经金相分析，组织球化率>90% ；④机加工截齿体制坯，尺寸为长度(50 200) 士0. 1_，外圆(024 060) °,。mm,表面无脱碳，坯料重量要求一致，误差控制在士3g ； ⑤对坯料进行抛丸及磷皂化前处理加工；⑥对截齿体柄部进行扶正减径挤压，减径入模角 24° 30°，减径后直径比冷挤缩径压合下模型腔尺寸小0. 1 0. 2mm,当减径比彡83% 时，采用多次连续减径挤压的方法；⑦采用冷精锻工艺，将截齿体预成形，预成形后的截齿 体外形与冷挤缩径压合后的截齿体外形相似，其尺寸差别在于截齿体头部长度比冷挤缩径 压合后的长度短2 士 0. 2mm，头部直径比冷挤缩径压合后的直径大1 士 0. 1mm，法兰边比冷挤 缩径压合后的长度长2 士 0. 2mm。进一步地说，所述加工截齿体，采用完全机加工的方式。进一步地说，所述加工截齿体，采用热锻与机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特征在于：它的工艺步骤包括：①加工截齿体，确保截齿体外形与冷挤缩径压合后的截齿体外形相似，截齿体重量与冷挤缩径压合后的截齿体重量相等，截齿体尺寸留足冷挤缩径压合变形量；②加工安装孔，在截齿体头部端面上机加工安装孔，安装孔直径比硬质合金头最大直径大０．０５～０．１５ｍｍ，形位公差与柄部同轴度小于０．２ｍｍ，安装孔底平面必须平整光滑；③设计并制造一种硬质合金头，其工作部分锥度为６０°～１２０°，压合部分锥度为１．０°～６．７°；④设计并制造冷挤缩径压合模具，上模内部形腔符合截齿成品要求；⑤将硬质合金头放入截齿体上的安装孔内，对冷挤缩径压合模具进行冷挤压，使截齿体头部安装孔与硬质合金头形成倒锥配合固定，当硬质合金头压合部分和底平面部分与截齿体安装孔完全贴合后回程；⑥机加工和热处理。
【技术特征摘要】
CN 2010-6-20 201010211546.3一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特征在于它的工艺步骤包括①加工截齿体，确保截齿体外形与冷挤缩径压合后的截齿体外形相似，截齿体重量与冷挤缩径压合后的截齿体重量相等，截齿体尺寸留足冷挤缩径压合变形量；②加工安装孔，在截齿体头部端面上机加工安装孔，安装孔直径比硬质合金头最大直径大0.05～0.15mm，形位公差与柄部同轴度小于0.2mm，安装孔底平面必须平整光滑；③设计并制造一种硬质合金头，其工作部分锥度为60°～120°，压合部分锥度为1.0°～6.7°；④设计并制造冷挤缩径压合模具，上模内部形腔符合截齿成品要求；⑤将硬质合金头放入截齿体上的安装孔内，对冷挤缩径压合模具进行冷挤压，使截齿体头部安装孔与硬质合金头形成倒锥配合固定，当硬质合金头压合部分和底平面部分与截齿体安装孔完全贴合后回程；⑥机加工和热处理。2.据权利要求1所述的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特征在 于截齿体所用材料为42CrMo。3.据权利要求1所述的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特征在 于硬质合金头与截齿体是通过冷挤缩径压合固定的。4.据权利要求1或2所述的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法， 其特征在于所述加工截齿体，应该确保截齿体头部长度比冷挤缩径压合后的长度短 2 士0. 2mm，头部直径比冷挤缩径压合后的直径大1 士0. 1mm，法兰边比冷挤缩径压合后的长 度长 2 士 0. 2mm。5.据权利要求1或2所述的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特 征在于所述加工安装孔，安装孔的表面粗糙度< Ral. 6 μ m。6.据权利要求1或2所述的一种冷挤缩径压合截齿体与硬质合金头的工艺方法，其特 征在于硬质合金头...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽，
申请(专利权)人：大丰市中德精锻件有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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