专利名称：用复合材料铸造截齿的方法
技术领域：
本发明所涉及的是掘进机和采煤机的一种配件是掘进、采煤工作中消耗量较大的一种易损件。
背景技术：
截齿在掘进机或采煤机掘采过程中直接作用在煤、煤石或岩石上，受到冲击、摩擦、挤压等，受力复杂、工况条件恶劣、截齿工作中因齿体顶端磨损严重合金齿头失去依托而剥落导致截齿失效或焊接嵌铸不利使合金齿头脱落导致截齿失效。
截齿对齿体的硬度、静压抗弯强度及冲击韧性等要求较高，但对不同部位的性能要求却有着明显的不同，因此用单一材质制做齿体无法满足其本身对性能的要求，故根据截齿对不同部位性能的要求选用不同的材料和制造工艺，对提高齿体质量，提高截齿寿命是非常重要的，截齿对合金齿头是非常依赖的，就象玻璃刀子对金钢石刀刃的依赖，因为掘采时要依靠齿头划开煤或岩层，所以齿体顶端耐磨与否，齿头镶焊牢固与否，对提高截齿的寿命有着重要的意义。
目前国内截齿生产厂对齿体都是用单一材料经锻造或铸造而成，无法同时满足齿体顶端高强度、高硬度、高耐磨性，齿体柄高强度、高韧性的要求，生产厂为兼顾各部位的性能需要，往往采取折中的办法甚至牺牲齿体顶端的耐磨性，从而致使齿体顶端磨损严重齿头失去依托剥落，截齿失效。致使合金齿头脱落的另一原因是目前的镶焊技术尚存在不足之处，目前齿体与齿头的联接方法有两种，一种是铜焊、即跑铜焊，存在的问题是强度低，效率低，热处理时铜液溢出、合金齿头氧化严重、合金齿头前端锥面焊层过厚耐磨性差等，另一种方法是嵌铸存在的问题是合金齿头都是由难熔合金经过一定的工艺方法制成的，其熔点远远高于钢液的温度，齿头周边壁厚很小，热容量很少，所以嵌铸齿头与齿体不易熔焊，仅仅靠齿体的金属凝固收缩力将齿头包紧，当合金齿头工作时齿体包齿头的部位只是单面受力易损坏、多次受力冲击易出现间隙齿头活动脱落，可见采取复合材料铸齿体并用合理的方法将齿体与齿头镶焊牢固对提高截齿的使用寿命具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是，提供一种齿体柄强韧性好，齿体顶端耐磨性更好的复合材料铸造齿体，并在铸造时，用经过浸铜焊的合金齿头作内冷铁，用铸造余热、熔化铜焊层焊接在齿体顶端，从而得到截齿各部位性能特点附合截齿需求，齿头焊接牢固并拥有包紧力的新型截齿，其制做方法简便、经济、科学合理，以克服现有技术的不足。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是齿体用复合材料铸造方法制造，经过铜焊的合金齿头作内冷铁、铸焊在齿体上，具体方法、原理是采用一箱多铸，齿体顶端向下，立浇、齿体柄部以下、内冷铁以上之间的位置开内浇口，将预先表面铜焊好的带有定位钉的合金齿头作内冷铁，置于截齿顶端的型腔内距型腔底面留有4～6mm间隔，先将定量的耐磨合金钢钢液浇注到齿顶型腔内，随后将强韧性较好的低合金钢钢液注满整个型腔。由于齿体顶端壁厚较小，在外型壁与内冷铁的激冷作用下，先浇入的耐磨合金钢钢液立即降温凝固，从而保证了齿体顶端的耐磨合金钢成份，同时正在凝固或刚刚凝固的钢的温度远高于铜的熔点，所以表面铜焊的合金内冷铁，被高温钢包围后表面熔化，便与齿体铸焊在一起，这样既有焊接力又有较大的包紧力，保证了合金齿头铸焊的牢固性，随后浇入的强韧性较好的低合金钢钢液与先浇入的耐磨合金钢在内浇口以下部位略有混合形成了一段两种钢的混合区域即过渡段、不论是先浇入齿顶的耐磨合金钢还是后浇入齿柄的强韧性钢都同样属于合金钢，所以没有钢与铸铁双金属那样的明显界面，过渡段的化学成份差别也不象钢铁双金属那样明显，过渡段的化学成分介于两种钢之间，性能也基本介于两种钢之间，既具有一定的强韧性，又具有较高的耐磨性，经整体淬火满足了截齿各部位性能的不同需求，是一个较为理想不方案。复合钢的熔炼用双炉或单炉熔炼均可，双炉熔炼可用小炉化齿顶耐磨钢，大炉化齿柄用强韧合金钢，同时出炉浇注。也可用单炉熔炼，按齿柄用钢，中碳低合金钢配料，熔炼温度适当提高，一般在1550℃以上出炉，出炉时，将预先配好的棵粒度在3mm以下、按一定比例配好的高碳、中碳铬铁、锰铁及钼铁、钒铁、稀土合金粉粒，放入定量的较小的热包内，倒入高温钢水后将其熔化、熔解(这样既可通过高、中碳铬、锰带入碳提高含碳量、合金含量又可起到变质剂的作用)浇入齿顶型腔，用另一包随后浇入炉前不加合金的炉内原钢水，两包浇注的间隔时间不超过三秒钟这样用单炉溶炼便可浇出齿顶为碳及含金含量较高，耐磨性好、齿柄碳和合金含量较低一些的强韧性好的复合钢截齿，齿柄材料用传统的35CrMnSi或35CrMo均可，齿顶材料可选择碳0.45～0.7硅0.5～0.8锰0.8～1.5磷≤0.4硫≤0.4铬1.5～5钼0.3～0.5钒0.1～0.4稀土(加入)0.2～0.3，亦可根据不同产品的要求作适当的调整。合金齿头内冷铁表面铜焊的方法，用氧乙炔焰焊，铜层厚度均匀性不好控制，焊后尚需加工、不适合批量生产。浸铜焊效果较好，可以通过准确控制液温和合金齿头加热温度来控制铜焊层的均匀及厚度，在浸铜焊之前应在合金齿头尖部预先用压力焊或其它方法焊上定位钉以便准确下入铸型中，保持位置。
本发明的有益效果用复合材料铸造截齿能够最大限度满足截齿各部位的不同性能的需求，经表面铜焊的合金齿头当作内冷铁焊接在齿顶内、焊接牢固，包紧力大，在保证齿柄具有足够强韧性的同时，又能够最大限度地提高齿顶的耐磨性，齿头铸造焊接的牢固性，大大提高了截齿的使用寿命，制做简便、高效，减少了井下截齿更换次数，降低成本，提高了生产效率和经济效益。
下面结合附图实施例对本发明作详细说明附图1截齿各部位图附图2表面铜焊合金齿头内冷铁附图3截齿铸造工艺1中①是齿体顶②是齿体柄③合金齿头图2中①是合金齿头②是铜焊层③合金齿头顶尖④定位钉图3中①是耐磨钢齿顶型腔②是两种钢混合的过渡段型腔③是低合金齿柄型腔④是直浇口⑤是内浇口⑥是表面铜焊的合金齿头内冷铁⑦是砂型型壁具体实施方式
是将图2中的合金齿头①用压力焊或其它焊接方式焊上定位钉③然后浸铜焊，注意铜焊层②的厚度≤0.15mm，浸铜焊时定位钉不能焊上铜，以免淬火加热时铜熔化，合金块与空气接触氧化。造完砂型后将预先表面铜焊完的带有定位钉的合金齿头内冷铁放置在图3中⑥处并将定位钉插入砂型⑦使其与砂型尖端保持4～5mm之间的距离，以使合金齿头被钢液包严，然后合箱待浇注，熔炼时按齿柄中碳低合金配料，当熔化温达到1550℃以上时出炉，将预先预热好定量包勺内加入4～6％的预先配好的高碳、中碳铬锰铁及硅铁、钼铁、稀土合金等粉粒，接钢水浇注齿顶部位随后用另一包勺浇炉内原钢水，具体说就是把炉前加入合金的钢液浇入直浇口④经内浇口⑤浇入齿顶位置型腔，高度在过渡段中部，由于内冷铁及外型壁的激冷作用齿顶部位的钢水即刻凝固，在钢液或已经正在凝固的钢的高温作用下，合金齿头内冷铁表面的焊铜层熔化与齿体焊牢并在钢的凝固过程中将齿头包紧，随后浇入的中碳低合金钢液在过渡段与先浇入的钢混合形成过渡段，在浇口之上的部分便是后浇入的中碳低合金钢齿柄，这样，齿顶为耐磨中高碳耐磨钢，齿柄为中低碳低合金钢，其中间为过渡段的齿头为焊接牢固的复合材料截齿便铸造完成。经退火、机械加工、整体淬火后就可投入使用。
权利要求
1.一种用复合材料铸造截齿的方法，其特征是截齿的齿体顶与齿体柄用不同种的材质，中间有过渡段，合金齿头表面铜焊后，作内冷铁铸焊在齿体顶内的复合材料造铸截齿的方法。
2.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法，其特征是齿柄与齿顶之间有一段两种材质混合的过渡段其成份在齿柄成份与齿体顶成份之间。
3.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法其特征是，齿体顶用耐磨材料，齿体柄用强韧性较高的材料。
4.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法，其特征是，齿体顶端放内冷铁使其位置耐磨材料快速凝固保证该部位的成份。
5.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法其特征是，用表面有铜焊层的齿头作内冷铁。
6.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法，其特征是，利用铸造时钢液或已经凝固的钢的温度将合金齿头表面的铜焊层溶化与包在其周边的齿体顶焊接在一起的方法。
7.根据权利要求1所述用复合材料铸造截齿的方法，其特征是表面铜焊齿头内冷铁，顶尖处焊定位钉。
全文摘要
本发明涉及的是掘进机和采煤机的一种配件，它是依据齿顶要求更加耐磨，齿柄更加强调强韧性的特点，用复合材料铸造截齿的方法，得到齿顶、齿柄及柄顶之间各部分成分不同的、性能不同的截齿，同时充分利用冷铁，铸造余热的作用，铸出齿柄强韧性好齿顶更加耐磨，齿头焊接更加牢固的截齿，大大提高了截齿的使用寿命，降低了成本提高了效率和效益。
文档编号B22D19/00GK1672834SQ20041003989
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者汪召忠 申请人:汪召忠