专利名称：复合片齿钎头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于凿岩工具。
在现有技术中，用于凿岩的钎头按切削刃的刃形分，一般有片形钎头和球齿形钎头两大类。片形钎头中又有一字形、三刃形、十字形、X形等多种规格不同直径的系列产品。球齿形钎头中也有三齿、四齿、五齿、六齿、七齿、八齿、九齿……等不同直径和不同布齿方式的系列产品。片形钎头一般采用感应钎焊法固片，这类钎头固片牢固，不易脱片，钎刃承受正面冲击压应力，抗冲击能力强；钎刃侧面与矿岩直接接触，抗径向磨损能力强；刃锋尖锐，破岩效率较高；刃锋磨钝后，修复方便，重磨费用也较低。因此，在合理的直径范围内，片形钎头具有全磨次寿命长、质量稳定、制造方便和不受凿岩条件限制等优点。其缺点是由于钎刃较长，只能作放射状布片，造成中心部分钎刃密集，边缘部分钎刃过稀，钎刃破岩负荷和磨损不均，孔底中心部位矿岩重复破碎，导致磨次进尺和工业钻速较低，重磨工作量大，钎头的选择直径也受到一定限制。球齿形钎头的显著优点是布齿均匀，齿冠磨钝周期长，工业钻速高，钎头直径不受限制，有利于加快凿岩工程进度和改善工人劳动条件。其明显的不足是过盈固齿球齿形钎头球齿周围钢体容易疲劳，引起固齿失效，造成脱碎齿和钢体损坏；边齿倾角一般较大，边齿承受弯曲应力，易发生边齿外翻碎脱；钎头外缘由相对不耐磨的钢体与矿岩接触，抗径向磨损能力低；齿冠较钝，单齿体积较小，在单轴抗压强度σD≥300MPa的极坚韧矿岩中凿岩速度慢，碎齿率高。
申请号93239267提供一种“混合刃凿岩钎头”，其特征是将柱齿形硬质合金凿岩刃和片状硬质合金凿岩刃组合排列在钻头体上，柱齿形硬质合金凿岩刃布置在钻头体的边上，片状硬质合金凿岩刃布置在钻头体的中间部位，结合了一字形等片状凿岩刃和柱齿形凿岩刃钻头的优点，钻头具有挂孔容易、钻速快、寿命长的优点。但这种钻头边齿易碎只适合在软弱矿岩中钻进，属于特定凿岩条件下单种球齿钎头的技术革新，不能克服前述国内外球齿钎头所具有的通病，也不能充分发挥片形钎头的优点。而且机型、眼孔直径也受到限制。
本实用新型提供了一种复合片齿钎头，它克服了现有技术中存在的不足，不受机型、岩性、眼孔直径限制，不需要修磨钎头，钻速快、寿命长、质量稳定。
本实用新型是具有不同直径和不同片齿数目的复合片齿钎头，包括钎头钢体1、球齿形切削刃2、片形切削刃3和水孔4，球齿形切削刃2和片形切削刃3布置在钎头钢体1头部端面，其特征是球齿形切削刃2垂直并分散布置在钎头钢体1头部端面的内环，片形切削刃3垂直并呈放射状均匀布置在钎头钢体1端面的外环。水孔4可以是0～4个，一般布置在钎头钢体1头部端面，或者是在钎头钢体1头部端面布置水孔4的同时，在钎头钢体1的侧面也布置适当个数的水孔5。水孔直径可以根据需要选择Φ4、5、6、7、8、9、10、11、12mm。球齿切削刃2齿径可以选择Φ6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16mm。根据凿岩具体条件的需要，球齿形切削刃2和片形切削刃3的个数和布置方式可以有多种组合，而且还可以按规范要求设计不同直径的多种复合刃齿系列钎头。一般来说，片形切削刃3的个数有3个、4个、5个、6个、8个、10个等；球齿形切削刃2的个数有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个等。它们的组合方式可以有1个球齿形切削刃2和3个片形切削刃3、2个球齿形切削刃2和4个片形切削刃3、4个球齿形切削刃2和4个片形切削刃3、5个球齿形切削刃2和6个片形切削刃3、7个球齿形切削刃2和8个片形切削刃3等等。可选择的钎头直径有Φ35、Φ38、Φ41、Φ43、Φ45、Φ48、Φ51、Φ57，Φ64，Φ70、Φ76、Φ89、Φ102，Φ115、Φ127、Φ130、Φ140、Φ155、Φ165mm等。一般地，钎头直径增大，相应选择多齿多片组合，如5个球齿切削刃2和6个片形切削刃3组合，适宜于钎头直径为Φ89，Φ102，Φ115mm等等，7个球齿切削刃2和8个片形切削刃3组合，适用于Φ102～Φ165mm的钎头等。
上述复合片齿系列钎头的球齿形切削刃2和片形切削刃3的材质可以选用硬质合金，还可以选有含金刚石成份的材质制作。球齿形切削刃2一般为弹头齿和半球齿；片形切削刃3一般为刃角是110°±5°的圆头形短钎刃，圆头端半径为片厚的1/2，片形切削刃长度约为钎头钢体头部1半径的1/4～1/2。球齿形切削刃2和片形切削刃3一般采用感应钎焊法固片、固齿；或者是球齿形切削刃2采用过盈法固齿，片形切削刃3采用感应钎焊法固片；当球齿形切削刃2和片形切削刃3采用含金刚石成分的材质制作时，还可以采用电镀法固片、固齿。本实用新型钎头头部隙角一般为3°～5°，钎头钢体1的硬度一般为HRc35～45，钎头与钎杆的连接方式可以是锥体连接、螺纹连接和键槽连接。
图1为有1个球齿形切削刃2和3个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图；图2为有2个球齿形切削刃2和4个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图；图3为有3个球齿形切削刃2和4个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图；图4和图5为有4个球齿形切削刃2和4个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图；图6为有5个球齿形切削刃2和6个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图；图7为有7个球齿形切削刃2和8个片形切削刃3的复合片齿钎头正视图。
图8为本实用新型侧视图。
1.钎头钢体，2.球齿切削刃，3.片形切削刃，4.水孔，5.侧水孔。本实用新型由于在钎头钢体1头部端面外环垂直并呈放射状均匀布置片形切削刃3，在钎头钢体1头部端面内环垂直分散布置球齿形切削刃2，从而有效地保留了现有技术中片状钎头和球齿形钎头的优点，又克服了现有技术中片状钎头和球齿形钎头的不足，具有固片牢固，抗径向磨损能力强，抗冲击能力强，工业钻速高，钎头直径不受限制，不受机型、岩性限制，钎头成本较低等优点。并且，边刃具有自锐性质，不需要修磨。与现有技术相比，纯钻速和工业钻速约提高20～30％，不磨寿命比片形硬质合金钎头磨次寿命提高5～8倍，比球齿形硬质合金钎头提高30～40％。同时，对钢材强度和抗疲劳断裂性能的要求可适当放宽，加上片齿布置合理，制造方便，片齿的总重量减少，钎头成本比同直径片形钎头和球齿钎头可下降10～20％。
以一种Φ70的4片4齿复合片齿钎头为例，球齿形切削刃2有4个，呈棱形垂直布置在钎头钢体1头部端面的内环；片形切削刃3有4个，呈放射状对称垂直布置在钎头钢体1头部端面的外环；水孔4有2个，布置在钎头钢体1头部端面；球齿形切削刃2为弹头齿，齿径Φ10×15mm，片形切削刃3的规格为15×10×14mm，刃角110°±5°；球齿形切削刃2和片形切削刃3的材质为硬质合金，采用低频感应钎焊工艺固片、固齿，焊缝抗剪强度300～350MPa，钎头头部隙角3°～5°。
本实用新型可适用于一切凿岩工程，不受机型、岩性、眼孔直径的限制。
权利要求1.复合片齿钎头，包括钎头钢体1、球齿形切削刃2、片形切削刃3和水孔4，球齿形切削刃2和片形切削刃3布置在钎头钢体1头部端面，其特征是球齿形切削刃2垂直分散布置在钎头钢体1头部端面的内环，片形切削刃3垂直并呈放射状均匀布置在钎头钢体1头部端面的外环。
2.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有1个，片形切削刃3有3个。
3.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有2个，片形切削刃3有4个。
4.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有3个，片形切削刃3有4个。
5.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有4个，片形切削刃3有4个。
6.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有5个，片形切削刃3有6个。
7.如权利要求1所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2有7个，片形切削刃3有8个。
8.如权利要求1、或2、或3、或4、或5、或6、或7所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2和片形切削刃3的材质选用硬质合金，并采用感应钎焊法固片、固齿，钎头直径根据需要按规范要求任意选择。
9.如权利要求1、或2、或3、或4、或5、或6、或7所述的复合片齿钎头，其特征是球齿形切削刃2和片形切削刃3的材质选用硬质合金，球齿形切削刃2采用过盈固齿法固齿，片形切削刃3采用感应钎焊法固片，钎头直径根据需按规范任意选择。
10.如权利要求1、或2、或3、或4、或5、或6、或7所述的复合片钎头，其特征是球齿形切削刃2和片形切削刃3可以选用含金刚石成分的材质制作，球齿形切削刃2和片形切削刃3采用电镀法固片、固齿，钎头直径根据需要按规范要求任意选择。
专利摘要复合片齿钎头，适宜于直径ф35～ф165mm岩孔钻进，其特征是在钎头钢体1头部端面内环垂直分散布置球齿形切削刃2，在钎头钢体1头部端面外环垂直并呈放射状均匀布置片形切削刃3。从而有效地保留了现有技术中片形钎头和球齿形钎头的优点，又克服了它们的不足，具有钻速快，寿命长，质量稳定，成本降低，不需要修磨，综合效益高等优点，适用于一切凿岩工程，不受机型、岩性、眼孔直径的限制。
文档编号E21B10/54GK2244605SQ9620305
公开日1997年1月8日 申请日期1996年1月24日 优先权日1996年1月24日
发明者张汉斌, 张国榉 申请人:中国地质大学(武汉)