[发明专利]一种等离子熔覆复合碳化钨齿尖的镐型截齿及加工方法

说明书

本发明公开了一种等离子熔覆复合碳化钨齿尖的镐型截齿及加工方法，其实施步骤是：机械加工不包括齿头部分的中碳合金调质钢齿体→齿体调质热处理→摩擦焊高回火抗力的合金钢齿头→齿头顶部等离子熔覆复合碳化钨齿尖。本发明实现了截齿齿体中部强韧性、齿头耐高温磨损性和齿尖煤岩切割性能的优化组合，充分利用了碳化钨齿尖，还可回收利用齿头磨损报废的齿体，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于采矿刀具制备技术领域，尤其涉及螺旋滚筒采煤机镐型截齿的生产方法。

背景技术

螺旋滚筒采煤机是目前井下采煤普遍采用的高效机械化采煤设备，其中直接切割煤岩的刀具就是镐形截齿，是螺旋滚筒采煤机的主要易损件。目前采用的镐型截齿如图1所示，是由中碳合金调质钢作齿体1，在齿体头部钎焊硬质合金齿尖2制作而成,为了便于叙述，将齿体从上往下依次称为：齿头1.4、齿腰1.3、齿底1.1和齿柄1.1。其生产方式是：中碳合金调质钢齿体1加工→钎焊硬质合金齿尖2→截齿整体调质热处理。在使用过程中发现硬质合金齿尖1周边的齿体头部耐磨性差，尤其是煤质较硬或遭遇砂岩时，切割瞬间剧烈升温，作为高温回火抗力差的中碳合金调质钢的齿体头部退火软化，耐磨性能进一步恶化，由此导致了硬质合金齿尖2过早裸露脱落，即影响了采煤效率，又造成了齿尖硬质合金的浪费，同时磨损了头部的齿体1只能报废回炉。后来采取了在包覆硬质合金齿尖的齿体头部周边熔覆一层耐磨合金，对提高耐磨性发挥了一定的作用，但效果仍不理想。究其原因，主要是耐磨合金层厚度有限，熔覆时的高温又软化了齿体头部，当耐磨层磨损后，齿体头部仍然快速磨损，导致使用寿命不佳，因此在不改变齿体头部材料的情况下，在其表面实施熔覆耐磨技术是利弊相抵的。如果改用具备高回火抗力的高硬度高耐磨合金钢作为齿体，一是脆性大，齿体易从弯矩最大的腰部断裂；二是材料价格昴贵，锻造切削热处理难度大，市场难以接受。尽管如此，如果从提高截齿耐磨寿命的角度分析，提高齿头部位的回火抗力和高温硬度确是一个正确的技术方向，而且高的回火抗力也为进一步实施耐磨熔覆拓宽了工艺条件。在上述分析的基础上，前期也开发了材料分段焊接组合技术，如比较成功的摩擦焊技术。该技术是利用摩擦焊机，在去掉了齿头的中碳合金调质钢齿体顶部，摩擦焊接上高淬透性高回火抗力高硬度的合金钢齿头，再在齿头上镗铣盲孔钎焊硬质合金齿尖。由此产生的新问题是，由于高合金齿头的硬度高，镗铣盲孔难度大大增加，又增加了截齿的生产成本。综上所述，为了提高截齿整体性能并降低生产成本，需要综合利用材料和加工新技术，从截齿材料到加工制备方法上进行系统优化设计。

本发明人前期开发成功了等离子熔覆复合碳化钨厚涂层新技术(申请号2020100681906)，开辟了低热输入、低烧蚀分解、高碳化钨含量、高耐磨厚涂层技术的新途径。该技术是采用双送粉器前后分别送入镍基合金粉及碳化钨粉，在保证镍基合金粉末充分熔化及与钢铁基体充分熔合的同时，既避免了碳化钨粉末的烧蚀分解，保证了碳化钨在涂层中的含量与颗粒完整性，最大限度地利用了碳化钨的耐磨性能，又不会降低镍基合金基体的冲击韧性，能够高效率地获得适用于矿山机械的高抗冲击高耐磨复合碳化钨厚涂层。该技术也为开发一种截齿生产新方法提供了具备技术可行性的新思路。

发明内容

本发明的目的在于着眼于提高镐型截齿齿体头部抗高温耐磨性能的同时，充分利用碳化钨齿尖材料，降低截齿生产成本，还能回收再利用磨损了头部的齿体，从而提供一种等离子熔覆复合碳化钨齿尖的镐型截齿。

本发明同时提供上述镐型截齿的加工方法。

为达到上述目的，本发明等离子熔覆复合碳化钨齿尖的镐型截齿采取的技术方案是：

一种等离子熔覆复合碳化钨齿尖的镐型截齿，它包括齿体和齿尖，所述的齿体从上往下依次称为齿头、齿腰、齿底和齿柄，其特征在于，所述的齿头通过摩擦焊接的方式焊接在齿腰上，在齿头顶部中心熔覆出复合碳化钨齿尖；

要求：所述的齿腰、齿底和齿柄为中碳合金调质钢材质；所述的齿头是具备高淬透性高回火抗力高硬度的合金钢，优选中低碳高镍铬钼合金钢材质。

上述齿体可以为新加工的，也可以是齿头磨损报废而回收的齿体