专利名称：一种采煤机截齿的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种采煤机截割煤岩刀具——截齿的加工方法。
目前采煤机所用截齿都由低合金结构钢刀体和硬质合金刀头所组成，硬质合金刀头用钎焊的方法镶焊在刀体头部，其生产工艺如下刀体下料——热锻成型——加工刀座安装面——刀头部钻盲孔——孔内镶焊硬质合金刀头(氧乙炔或高频加热)——870～890℃加热，280～320℃硝盐等温淬火——修磨刀刃。该工艺的主要缺点为钎焊硬质合金刀头时需将硬质合金刀头与低合金结构钢刀体头部一起加热至1000℃以上的钎焊温度，这时刀体材料内部在高温下晶粒发生粗化，表面脱碳，硬度和冲击韧性下降，硬质合金中由于粘结相钴与耐磨相WC等热胀系数差异大产生微裂纹，导致变脆易崩刃，随后的等温淬火加热温度较低且冷速较缓，虽然改善了钎焊后刀体内部组织，但是仍未充分发挥低合金结构钢的性能潜力，而且脱碳及硬质合金微裂纹等不良现象被遗传下来，甚至有所发展。截齿切割煤岩时刀头部受到了强烈挤压与摩擦，因此由上述方法生产的截齿往往以下列方式损坏失效①硬质合金刀头崩刃；②硬质合金刀头周围软的刀体材料率先磨损掉使刀头脱落；③刀体弯曲或折断。
本发明的目的在于提供一种消除钎焊热影响，直接对截齿整体进行充分强韧化及刀头部二次硬化热处理和进一步耐磨涂层强化的加工方法。
本发明的技术规程是刀体下料——热锻成型——加工刀座安装面——刀头部堆焊高合金层—修磨刀头——整体900～950℃高温淬火——整体790～820℃亚温淬火——400～550℃高温回火——后刀面镀耐磨复合层；其技术特征是刀体加工刀座后，在截齿头部堆焊具有高回火抗力和二次硬化效果的高合金层，然后整体进行900～950℃高温淬火，790～820℃亚温淬火和400～550℃高温回火，修磨刀头后还可在后刀面再镀覆耐磨复合层。
本发明的优点在于消除了钎焊高温对刀体强韧性的损害，两次淬火加高温回火最大限度地发挥了低合金结构钢刀体的强韧性，提高了堆焊层的抗冲击性能与耐磨性能，增加了堆焊层与刀体的结合强度，在磨损最为剧烈的后刀面上镀覆耐磨复合层进一步提高了截齿耐磨性，与韧性及导热性优于硬质合金的高合金堆焊基底一起提供了高抗冲击高耐磨损的优异综合性能，有效地利用了贵重的耐磨材料，截齿制造成本降低，截割煤岩时截齿整体强韧性大大提高，刀头冷却条件改善，且有自刃化效应，使采煤效率增加，截齿消耗减少，采煤成本下降。
本发明的详细加工过程和最佳工艺参数是刀体下料——热锻成型——加工刀座安装面——刀头部堆焊高合金层——修磨刀头——930℃加热，冷水淬——800℃加热，冷水淬——500℃回火，空冷——后刀面镀耐磨复合层。工艺详细说明如下在加工刀座安装面之前的工艺与原工艺相同，此处不再说明。堆焊高合金层的成分为钨系或钨钼系高速钢系列，高速钢堆焊层与基体结合强度高，强韧性好，回火抗力高，高温回火时有二次硬化效果使耐磨性大为提高，堆焊部位为前刀面与主副后刀面，前刀面堆焊厚度为1～3毫米，后刀面堆焊厚度为2～4毫米，堆焊方法可用气焊或者电焊的方法，分层堆焊以避免组织粗大。堆焊后在砂轮上将刀头修磨成型，修磨时若发现有堆焊不足之处可进行补焊。成型后的刀具首先在930℃高温淬火，该温度高于一般低合金结构钢的常规淬火温度，目的在于使合金元素充分溶入奥氏体增加淬透性，促进堆焊层与基体界面之间互扩散、改善堆焊层及热影响区组织，水淬后刀体整体获得内外均匀一致的马氏体组织，堆焊层为未溶合金碳化物、马氏体与残余奥氏体。随后在800℃加热亚温淬火，刀体内部形成细小马氏体组织及晶界断续分布的高塑性铁素体，晶界杂质溶入塑性的铁素体中，净化了晶界，消除了晶界脆化，避免了回火脆性，堆焊层中碳化物进一步弥散析出，基体韧性提高，残余奥氏体转变为二次马氏体，使耐磨性提高。500℃回火后刀体内部组织为均匀一致的极细片状屈氏体加细小的少量铁素体，强韧性达到最佳配合，堆焊层中二次马氏体得到回火，基体中弥散碳化物增多，呈现二次硬化现象，且堆焊层抗冲击性能大为提高。经上述综合热处理后，刀体硬度达到HRC35左右，冲击韧性大于800kJ/m2，堆焊层硬度高于HRC60，冲击韧性高于硬质合金，堆焊层与基体之间是互扩散冶金过渡结合层，结合强度大大高于钎焊层，且硬度分布合理，截齿总体性能综合指标得到全面优化，材料性能潜力得到充分发挥。为了进一步提高后刀面耐磨性，还可在后刀面再镀覆一层耐磨复合镀层，镀覆方法为电镀、等离子喷涂、爆炸喷涂或超音速喷涂，复合层中以Fe、Co或Ni作粘结相，以WC、TiC、Al2O3、Cr2O3、SiN或金钢石作分散耐磨质点相，成分配比为耐磨质点相含量为50～90％，余为粘结相，镀层厚度为0.1～1毫米。镀后可进行低温回火，也可不进行低温回火。
权利要求
1.一种采煤机截割煤岩刀具——截齿的加工方法，该方法的技术规程是a.刀体下料；b.热锻成型；c.加工刀座安装面；其特征是d.刀头部堆焊高合金层e.修磨刀头；f.整体900～950℃高温淬火；g.整体790～820℃亚温淬火；h.400～550℃高温回火。
2.一种采煤机截割煤岩刀具——截齿的加工方法，其特征在于在进行了如权利要求1所述的加工规程后，在截齿刀头后刀面再镀覆一层耐磨复合层。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于堆焊高合金层的成分为钨系或钨钼系高速钢系列，前刀面堆焊层厚度为1～3毫米，后刀面堆焊层厚度为2～4毫米，堆焊方法用氧乙炔气焊或电焊的方法。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于截齿整体高温淬火最佳温度为930℃，冷水淬；亚温淬火最佳温度为800℃，冷水淬；高温回火温度最佳为500℃，空冷。
5.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于截齿后刀面镀覆耐磨复合层的镀覆方法为电镀、等离子喷涂、爆炸喷涂或超音速喷涂，复合层中以Fe、Co或Ni做为粘结相，以WC、TiC、TiN、Al2O3、Cr2O3、SiN或金刚石做为分散耐磨质点，耐磨质点的含量为50～90％，镀层厚度为0.1～1毫米。
全文摘要
本发明涉及一种采煤机截割煤岩刀具——截齿的加工方法，其方法是在刀体下料成型后在刀体头部堆焊一层导热好、强韧性高、及具有回火二次硬化效果的高合金耐磨层，然后对截齿整体进行高温淬火、亚温淬火和高温回火，刀体获得最佳强韧化，堆焊层获得二次硬化及高抗冲击性。还可在磨损最为剧烈的后刀面上再镀覆一层耐磨复合层，使截齿硬度分布合理化，省略了硬质合金及对性能不利的钎焊工艺，截齿生产成本下降，性能提高。
文档编号E21C35/00GK1155615SQ96115638
公开日1997年7月30日 申请日期1996年1月20日 优先权日1996年1月20日
发明者李惠琪, 李惠东, 霍万库, 崔洪芝, 尹华跃, 吴玉萍 申请人:山东矿业学院