[发明专利]高寿命的聚晶金刚石截齿

说明书

技术领域

本发明涉及超硬材料技术领域，尤其涉及一种具有高寿命的聚晶金刚石截齿。

背景技术

传统的煤炭和矿物的掘进开采以及隧道的掘进等基本上都是采用硬质合金基体截齿。然而，硬质合金基体截齿在使用过程中存在不耐磨和使用寿命短等问题。特别是遇到较硬的岩层，硬质合金基体截齿使用几分钟就磨损坏了，因而使用成本非常高，且效率非常低。为此，很多公司都在研发聚晶金刚石截齿来取代硬质合金基体截齿。目前出现的聚晶金刚石截齿由聚晶金刚石层和硬质合金基体组成，其中聚晶金刚石层直接覆盖在硬质合金基体光滑的上表面上。然而由于聚晶金刚石层与硬质合金基体的结合面为光滑的表面，两者之间的结合力相对较弱，因而普遍存在聚晶金刚石层容易剥落和抗冲击能力低等不足。此外，为了保持截齿周圈的均匀磨损，截齿在工作时均采用的是可旋转运动方式，这样截齿在使用过程中，不但要受到正面岩石的撞击力，还要受到旋转过程中来自旋转方向岩石的侧向切削力，这个侧向切削力沿聚晶金刚石层的切线方向，由于现有截齿的聚晶金刚石层与硬质合金基体之间的光滑表面复合方式，使得聚晶金刚石层在其切线方向上没有硬质合金基体做支撑，很容易造成聚晶金刚石层被此侧向切削力剥落，使聚晶金刚石截齿的使用寿命大幅降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有聚晶金刚石截齿存在易剥落的问题，提供一种高寿命的聚晶金刚石截齿。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

高寿命的聚晶金刚石截齿，包括截齿本体，所述截齿本体由硬质合金基体和聚晶金刚石层组成；硬质合金基体包括圆柱形的齿柱部分和圆锥形的齿尖部分；聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体的齿尖部分的外侧面上；硬质合金基体的齿尖部分开设有多条凹槽；在截齿本体轴向方向上，每条凹槽从齿尖部分的顶部向齿尖部分的底部呈阿基米德螺旋状延伸，且在该延伸方向上，凹槽的槽宽逐渐增大和槽深逐渐加深；在截齿本体的径向方向上，每条凹槽根据截齿本体的旋转方向，其前向侧壁的高度低于后向侧壁的高度。

上述方案中，每条凹槽的前向侧壁与其后向侧壁的高度差相同。

上述方案中，所有凹槽在硬质合金基体的齿尖部分的外侧面上，以齿尖部分的顶尖为中心环绕。

与现有技术相比，本发明的硬质合金基体的齿尖部分，具有多条均布的凹槽，此凹槽从齿尖底部沿着子弹头面或锥面向尖顶部分延伸，并呈阿基米德螺旋状，并且平滑过渡，槽形宽度在齿尖的底部大和深度也较深，然后延阿基米德螺旋向齿尖顶部宽度逐渐变小，深度逐渐变浅。凹槽的形状是根据截齿使用过程中的旋转方向，呈前低后高的结构，后方高出的硬质合金基体部分可以有效的支撑前方的聚晶金刚石层，这样可以有效提高来自截齿旋转方向的岩石对聚晶金刚石层的抗冲击性能，使聚晶金刚石层不至于整体像剥洋葱皮一样整体剥落。

附图说明

图1为一种高寿命的聚晶金刚石截齿的硬质合金基体的侧视图。

图2为图1的俯视图。

图中标号：1、齿柱部分；2、齿尖部分；3、凹槽。

具体实施方式

一种高寿命的聚晶金刚石截齿，如图1和2所示，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层。硬质合金基体由圆柱形的齿柱部分1和圆锥形的齿尖部分2组成。其中，齿尖部分2的圆锥形可以为顶部带有圆弧的规则圆锥形，也可以为顶部带有圆弧且侧面外凸的类圆锥形，也可以为其他类似圆锥形的结构。聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体的齿尖部分2的外侧面上。

为了提高聚晶金刚石层与硬质合金基体的结合力，所述硬质合金基体的齿尖部分2开设有多条凹槽3，这些凹槽3在硬质合金基体的齿尖部分2的外侧面上，以齿尖部分2的顶尖为中心环绕。这样在聚晶金刚石层与硬质合金基体复合的过程中，这些凹槽3的存在，能够让聚晶金刚石嵌入到该凹槽3内，增加了聚晶金刚石和硬质合金基体的结合面积，从而大幅度提高聚晶金刚石层与硬质合金基体之间的结合强度，最大程度避免聚晶金刚石层在使用过程中从硬质合金基体上的剥落的问题。

在截齿本体轴向方向上，每条凹槽3从齿尖部分2的顶部向齿尖部分2的底部呈阿基米德螺旋状延伸。在该延伸方向上，凹槽3的槽宽逐渐增大和槽深逐渐加深，即凹槽3的槽形宽度在齿尖的底部大和深度也较深，然后延阿基米德螺旋向齿尖顶部宽度逐渐变小，深度逐渐变浅。在截齿本体的径向方向上，每条凹槽3的2个相对的侧壁在同一水平面的高度不等，而是根据截齿本体的旋转方向，处在旋转方向的较前一侧的前向侧壁的高度低于处在旋转方向的较后一侧的后向侧壁的高度。每条凹槽3的前向侧壁与后向侧壁的高度差一致，这样整个截齿本体上的所有凹槽3类似于旋转楼梯一样，呈现沿着截齿本体的旋转方向逐渐增高平滑过渡的趋势。由于凹槽3的形状是根据截齿本体在使用过程中的旋转方向，呈前低后高的结构，后方高出的硬质合金部分可以有效的支撑前方的聚晶金刚石层，这样可以有效地防止来自截齿旋转方向的岩石对聚晶金刚石层的侧向切削力所造成的聚晶金刚石层过早剥落现象，使截齿的寿命大幅提高。