孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒及其製作工藝的製作方法
2023-05-29 14:50:11
專利名稱：孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採煤、採礦、鑽井設備用的截齒，尤其涉及一種孕 鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒，本發明還涉及該孕鑲金剛石-硬質合金 強耐磨截齒的製作工藝。
背景技術：
常規的截齒是在齒頭部位焊上硬質合金齒尖，截齒鋼體齒身由特殊
鋼(如30CrMnTi、 30CrMnSi等)製成。由於截齒鋼體齒身的材料硬度 大大低於硬質合金齒頭，易於磨損，所以常出現硬質合金齒頭突出、脫 落、脫焊並在切削過程中與鋼體齒身折斷等現象，造成截齒使用壽命較 低。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種工作效率高和使用 壽命長的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒。
本發明所要解決的第二個技術問題是提供該孕鑲金剛石-硬質合金 強耐磨截齒的簡單快捷的製作工藝。
為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的孕鑲金剛石-硬質合 金強耐磨截齒，包括鋼體齒身、齒頭和硬質合金齒尖，所述的鋼體齒身 和所述的齒頭以及硬質合金齒尖直接通過粉末冶金的方法，利用熱壓工 藝燒結成為一體；所述齒頭的原料包括胎體粉末和超硬磨料；所述胎體 粉末含鈷粉、鎳粉、鐵粉、銅粉、錳粉、錫粉、鉻粉和碳化鎢粉末，所 述胎體粉末顆粒直徑不大於0.074mm，其中，鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉 和鉻粉五種金屬粉的總重量佔胎體粉末總重量的10% 60%，銅粉和錫粉 的總重量佔胎體粉末總重量的10% 40%，碳化鎢粉末重量佔胎體粉末總 重量的20% 80%;所述超硬磨料採用金剛石，金剛石顆粒度為0.42mm 0.074mm，金剛石的體積佔所述齒頭體積的比例為5% 50%。
進一步，採用鈷、鎳、鐵、錳和輅的預合金粉末代替全部或者部分 所述鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉和鉻粉五種金屬粉；採用銅和錫的預合金 粉末代替全部或者部分銅粉和錫粉；採用碳化二鎢粉末代替全部或者部 分碳化鉤粉末。
本發明提供的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒的製作工藝，按以下 步驟依次進行
a、胎體粉末混料
按配方取胎體粉末原料，然後採用球磨混料機混料，對混好後的胎 體粉料乾燥密封保存；
4b、 工作層料配混
按配方取超硬磨料和a步驟混好胎體粉末，按胎體粉末質量總量的 1% 2%稱取潤溼劑，潤溼劑採用甘油、石蠟、機油和酒精中的一種或 者兩種以上混合物，將超硬磨料、胎體粉末和潤溼劑混合均勻；
c、 熱壓燒結成型
先將模具、鋼體齒身3以及硬質合金齒尖1進行裝配，然後將經過 b步驟的超硬磨料和胎體粉末的混合料裝入模具並送入壓力機預壓，接 著通電熱壓，最後進行保溫保壓，其中通電熱壓時壓力為2 5MPa，燒 結溫度為900 1100°C，保溫保壓和燒結時間為5 10分鐘；
d、 噴砂
在噴砂機上對熱壓成型的齒頭進行噴砂。
在a步驟中，先將符合配方的胎體粉末原料用手工在器皿中攪拌， 然後在用球磨混料機混料；用球磨混料機混料時，依據胎體粉末原料和 混料球的總體積為球罐容積的50% 70%選擇球磨機，按照胎體粉末原料 質量和混料球質量比為l: 1 1.5的比例稱取混料球，混料球採用硬質 合金球，並選取大小不同的球徑混合搭配使用，混料機轉速選擇為每分 鍾30 100轉，混料時間1 4小時；最後停機，將混合後的胎體粉末 和球過篩分開。
在步驟b中，採用混料機將超硬磨料、胎體粉末和潤溼劑混合均勻， 具體包括以下步驟
第一步將稱量好的胎體粉末倒入混料機料筒，攤平，在料中間壓 出一凹坑；
第二步把超硬磨料倒入凹坑中，再把潤溼劑倒在超硬磨料中，使 超硬磨料全部溼潤；
第三步手工反覆攪拌超硬材料和胎體粉末，倒出過篩後，再倒回 混料機料筒中；
第四步往混料機料筒內放入長度為200腿左右的鋼鏈3 4根，蓋 好混料機料筒蓋，開機混料，混料時間為30 60分鐘，混料機的轉速 每分鐘40 100轉；
第五步停機檢測，目測粉料有無色斑、結團，混料是否均勻。 本發明的有益效果是
採用上述技術方案的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒，由於齒頭 中部加入了硬質合金齒尖，提高了截齒的耐磨性、工作效率和使用壽命， 齒頭、鋼體齒身和硬質合金齒尖通過粉末冶金的方法，利用熱壓工藝燒 結為一體，代替了常規的將硬質合金直接焊接在鋼體齒身的製造方法， 避免了齒頭與鋼體齒身折斷與脫落現象的發生，能實現大幅度提高截齒 的工作效率和延長使用壽命的孕鑲金剛石硬質合金強耐磨截齒，其製作
工藝簡單快捷o
綜上所述，本發明是一種工作效率高和使用壽命長的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒，其製作工藝簡單快捷。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
如圖1所示，鋼體齒身3，齒頭2和硬質合金齒尖1直接通過粉末 冶金的方法，採用熱壓工藝燒結成為一體；齒頭2除了含普通的胎體金 屬和非金屬粉末之外，還添加了超硬磨料金剛石成分，也就是說齒頭2 的原料包括胎體粉末和超硬磨料，超硬磨料採用金剛石；胎體粉末含鈷 粉、鎳粉、鐵粉、銅粉、錳粉、錫粉、鉻粉和碳化鎢粉末，胎體粉末顆 粒直徑不大於0.074mm，其中，鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉和鉻粉五種金 屬粉的總重量佔胎體粉末總重量的10% 60%，銅粉和錫粉的總重量佔胎 體粉末總重量的10% 40%，碳化鎢粉末重量佔胎體粉末總重量的20% 80%;，金剛石顆粒度為0.42mm 0. 074mm，金剛石的體積佔齒頭2體積 的比例控制在5% 50%之間。
很明顯，還可以採用鈷、鎳、鐵、錳和鉻的預合金粉末代替全部或 者部分鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉和鉻粉五種金屬粉；採用銅和錫的預合 金粉末代替全部或者部分銅粉和錫粉；採用碳化二鎢粉末代替全部或者 部分碳化鴇粉末。
具體實施時孕鑲金剛石硬質合金強耐磨截齒的製作步驟如下
① 、確定胎體成分和超硬磨料配方
胎體含鈷粉、鎳粉、鐵粉、銅粉、錳粉、錫粉、鉻粉、碳化鎢、和 碳化二鎢，其中，鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉、鉻粉或他們的預合金粉末 質量佔10% 60%，銅粉、錫粉或他們的預合金粉末質量佔10% 40%， 碳化鎢、碳化二鎢粉末質量佔20% 80%，所用胎體粉末顆粒直徑為 0.074mm以下；超硬磨料為金剛石，金剛石的體積佔齒頭2體積的比例 控制在5% 50%之間，顆粒度為0. 42mm 0. 074mm。
② 、胎體粉末混料
根據配方計算出胎體粉料中每種成分的用量，用藥物天平或臺稱準 確稱量，放入各自的盛器皿中，覆核確認無誤後，倒在一起進行混合， 再將稱量好的混料裝入混料設備中進行機械混合，混料設備為球磨混料 機，混好後的胎體粉料立即裝入乾燥器皿內密封保存。
其球磨混料工藝為
第一步將準確稱量的胎體粉末先用手工在盛器皿中攪拌；
第二步根據混料總量，依據料和球的總體積為球罐容積的50% 70%選擇合適的球磨機；
第三步根據料重，稱取硬質合金球，按球料質量比U 1.5): 1 稱取，為使料混得均勻，球徑採用大中小搭配；
第四步按工藝要求，選擇好混料機的轉速，確定好時間，開機混
6料， 一般轉速選擇為30 100rpm，混料時間l 4h;
第五步停機，將料和球用粗篩分開，將料準確稱量，估算損耗並 覆核是否與第一步的量吻合。
③ 、工作層料的配混工藝
本發明中齒頭2的工作層是胎體粉末中含有超硬磨料金剛石。按 配方要求稱取超硬磨料金剛石和胎體粉末，按胎體粉末質量總量的1% 2%稱取潤溼劑，潤溼劑用甘油、石蠟、機油、酒精或它們的混合物， 其作用是使超硬磨料和胎體粉末之間混合均勻，不因兩者之間的密度不 同產生偏析和浮選。
混制步驟為
第一步將稱量好的胎體粉末倒入料筒，扒平後用鋼勺在料中間壓 出一凹坑；
第二步把超硬磨料倒入凹坑中，再把潤溼劑倒在超硬磨料金剛石 中，使超硬磨料全金剛石部溼潤；
第三步用鋼勺將料反覆攪拌，倒出過篩後再倒回料筒中，過篩有 利於混料更均勻；
第四步放入長度為200mm左右鋼鏈3 4根，蓋好料筒蓋，開機 混料， 一般混料時間為30 60min，混料機的轉速40 100rpm;
第五步停機檢測，目測粉料有無色斑、結團、磨料是否均勻等。
④ 、熱壓燒結成型
熱壓燒結的工藝步驟為石墨模具檢査一在模壁上塗脫模劑一裝料 一墊上絕熱隔板一送入壓力機預壓一通電加熱加壓一保溫保壓一卸壓 —冷卻一脫模；先將石墨模具、鋼體齒身3以及硬質合金齒尖1進行裝 配，然後將超硬磨料和胎體粉末的混合料裝入模具並送入壓力機預壓， 接著通電熱壓，最後進行保溫保壓，採用的保壓壓力為2 5MPa，燒結 溫度為900 1100°C，保溫保壓時間為5 10min;
⑤ 、噴砂
齒頭2燒結完成後，對其進行噴砂，噴砂工序在噴砂機上進行。 第一步噴砂前必須檢査設備運行情況工作時，必須戴好防塵口罩 和防護眼鏡；
第二步加工小的工件時， 一手拿工件一手控制噴槍；加工重的工 件時，將其放在旋轉工作檯上，在其上方來控制噴槍。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限 制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同 替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的 權利要求範圍當中。
權利要求
1、一種孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒，包括鋼體齒身(3)、齒頭(2)和硬質合金齒尖(1)，其特徵在於所述的鋼體齒身(3)和所述的齒頭(2)以及所述的硬質合金齒尖(1)是直接通過粉末冶金的方法，利用熱壓工藝燒結成為一體；所述齒頭(2)的原料包括胎體粉末和超硬磨料，所述胎體粉末為鈷粉、鎳粉、鐵粉、銅粉、錳粉、錫粉、鉻粉和碳化鎢粉末或採用鈷、鎳、鐵、錳和鉻的預合金粉末代替全部或者部分所述鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉和鉻粉五種金屬粉，採用銅和錫的預合金粉末代替全部或者部分銅粉和錫粉，採用碳化二鎢粉末代替全部或者部分碳化鎢粉末，所述胎體粉末顆粒直徑不大於0.074mm，其中，鈷粉、鎳粉、鐵粉、錳粉和鉻粉五種金屬粉的總重量佔胎體粉末總重量的10％～60％，銅粉和錫粉的總重量佔胎體粉末總重量的10％～40％，碳化鎢粉末重量佔胎體粉末總重量的20％～80％；所述超硬磨料採用金剛石，金剛石顆粒度為0.42mm～0.074mm，金剛石的體積佔所述齒頭2體積的比例為5％～50％。
2、 製作權利要求1所述的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒的工藝， 其特徵在於按以下步驟依次進行a、 胎體粉末混料按配方取胎體粉末原料，然後採用球磨混料機混料，對混好後的胎 體粉料乾燥密封保存；b、 工作層料配混按配方取超硬磨料和a步驟混好胎體粉末，按胎體粉末質量總量的 1% 2%稱取潤溼劑，潤溼劑採用甘油、石蠟、機油和酒精中的一種或 者兩種以上混合物，將超硬磨料、胎體粉末和潤溼劑混合均勻；c、 熱壓燒結成型先將模具、鋼體齒身3以及硬質合金齒尖1進行裝配，然後將經過 b步驟的超硬磨料和胎體粉末的混合料裝入模具並送入壓力機預壓，接 著通電熱壓，最後進行保溫保壓，其中通電熱壓時壓力為2 5MPa，燒 結溫度為900 1100°C，保溫保壓和燒結時間為5 10分鐘；d、 噴砂在噴砂機上對熱壓成型的齒頭進行噴砂。
3、 根據權利要求2所述的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒的製作 工藝，其特徵在於在a步驟中，先將符合配方的胎體粉末原料用手工在器皿中攪拌， 然後在用球磨混料機混料；用球磨混料機混料時，依據胎體粉末原料和 混料球的總體積為球罐容積的50% 70%選擇球磨機，按照胎體粉末原料 質量和混料球質量比為l: 1 1.5的比例稱取混料球，混料球採用硬質合金球，並選取大小不同的球徑混合搭配使用，混料機轉速選擇為每分鐘30 100轉，混料時間1 4小時；最後停機，將混合後的胎體粉末 和球過篩分開。
4、根據權利要求2或3所述的孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒的 製作工藝，其特徵在於在步驟b中，採用混料機將超硬磨料、胎體粉末和潤溼劑混合均勻，具體包括以下步驟第一步將稱量好的胎體粉末倒入混料機料筒，攤平，在料中間壓 出一凹坑；第二步把超硬磨料倒入凹坑中，再把潤溼劑倒在超硬磨料中，使 超硬磨料全部溼潤；第三步手工反覆攪拌超硬材料和胎體粉末，倒出過篩後，再倒回 混料機料筒中；第四步往混料機料筒內放入長度為200mm左右的鋼鏈3 4根，蓋 好混料機料筒蓋，開機混料，混料時間為30 60分鐘，混料機的轉速 每分鐘40 100轉；第五步停機檢測，目測粉料有無色斑、結團，混料是否均勻。
全文摘要
本發明公開了一種孕鑲金剛石-硬質合金強耐磨截齒及其製作工藝；所述截齒包括鋼體齒身(3)、齒頭(2)和硬質合金齒尖(1)，所述的鋼體齒身(3)、齒頭(2)和硬質合金齒尖(1)直接通過粉末冶金的方法，利用熱壓工藝燒結成為一體；所述齒頭(2)的原料包括胎體粉末和金剛石；所述胎體粉末含有一定比例的鈷粉、鎳粉、鐵粉、銅粉、錳粉、錫粉、鉻粉和碳化鎢粉末，金剛石顆粒度為0.42mm～0.074mm，金剛石的體積佔所述齒頭體積的比例為5％～50％；其製作工藝0胎體粉末混料—工作層料的配混—熱壓燒結成型—噴砂。本發明的截齒工作效率高和使用壽命長，是適用於採煤、採礦、鑽井等設備用的截齒，其製作工藝簡單快捷。
文檔編號B22F5/08GK101509375SQ20091004293
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月23日 優先權日2009年3月23日
發明者劉卡偉, 張紹和, 王佳亮, 謝曉紅, 歡 馬 申請人:中南大學