[发明专利]一种一体式高耐磨截齿及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一体式高耐磨截齿及其制备方法，属于粉末冶金成型与烧结技术领域。

背景技术

截齿作为矿山机械工程的耐磨零件，其主要应用于采煤机与掘进机。截齿是装载在采掘机滚筒上面的一种割煤刀具。它承担着采掘过程中的主要负荷。在开采煤炭的过程中，复杂的环境导致采煤机的截齿磨损极大。实际开采过程中，当截齿刀体磨损到一定程度时，硬质合金刀头受到弯曲应力导致刀体脱落。其表现形式为：刀体上出现梨沟；硬质合金刀头被磨平；硬质合金刀头在焊接位置开裂并脱落；硬质合金刀头破碎。刀头的碎裂是由于石墨杂质导致晶粒分布不均匀，致使在遇到坚硬的煤岩时因为韧性不足而脆裂。刀体脱落是因为铜锌钎料与硬质合金、基体金属的膨胀系数差异很大，在冷却过程中收缩程度不同造成了三者之间的应力，导致焊缝强度下降。

因此开发一种高耐磨、低成本、寿命长的截齿对于煤炭的现代化开采极其重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体式高耐磨截齿及其制备方法，解决了目前截齿使用寿命短的问题从而降低采煤与掘进的成本。

本发明首先提供一种一体式高耐磨截齿，由上至下包括齿尖、齿身、齿肩和齿柄；

所述齿尖、所述齿身、所述齿肩和所述齿柄均由钢结硬质合金/不锈钢合金或钢结硬质合金/碳钢合金制成；所述钢结硬质合金/不锈钢合金指的是钢结硬质合金与不锈钢的复合材料，所述钢结硬质合金/碳钢合金指的是钢结硬质合金与碳钢的复合材料；

由所述齿尖至所述齿柄，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量逐渐降低。

上述的一体式高耐磨截齿中，由所述齿尖至所述齿柄，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量由100％至0％之间变化。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述齿尖中，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量可为80％～100％，具体可为1000。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述齿身中，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量可为75％～80％，具体可为75％或80％。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述齿肩中，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量为40％～45％，具体可为40％或45％。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述齿柄中，所述钢结硬质合金/不锈钢合金或所述钢结硬质合金/碳钢合金中，所述钢结硬质合金的质量百分含量为0％。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述碳钢的碳含量为0.2％～5％(wt)。

上述的一体式高耐磨截齿中，所述钢结硬质合金的硬质相可为碳化钛或碳化钨，粘结相可为锰铁，粘结剂可为镍、钼和钴；

所述硬质相的质量百分含量可为15％～85％，具体可为50％～55％、50％或55％；

所述粘结相的质量百分含量可为10％～75％，具体可为43％～46％、43％或46％；

所述粘结剂的质量百分含量可为0.5％～5％，具体可为2％～4％、2％或4％。

本发明一体式高耐磨截齿由粉末冶金的方法制备，因此无需焊接或铸造，其中包括压制或冷等静压等步骤。

由上述技术方案可以看出，制成本发明一体式高耐磨截齿的齿尖、齿身、齿肩和齿柄的原料的成分是梯度分布的，具体是通过粉料的梯度分布实现。

本发明进一步提高了所述一体式高耐磨截齿的制备方法，采用压制的方法制备，包括如下步骤：按照所述一体式高耐磨截齿的所述齿尖、所述齿身、所述齿肩和所述齿柄的原料组成，配置粉料；将所述粉料经压制成型得到生坯；所述生坯经烧结得到毛坯；所述毛坯经机械加工即得到所述一体式高耐磨截齿。

上述的制备方法中，所述压制的压力可为100～3000MPa，具体可为600～800MPa、600MPa或800MPa。

上述的制备方法中，所述烧结可在还原气氛或真空烧结炉中进行；

所述烧结的温度可为1000℃～1500℃。

上述的制备方法中，所述烧结步骤在所述真空烧结炉中进行，按照如下方案控制所述真空烧结炉的升温速率：