CN101280683A - 一种孕镶金刚石采煤采矿截齿及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孕镶金刚石采煤采矿截齿及其制作工艺，包括钢体齿身(2)和齿头(1)，所述的钢体齿身与所述的齿头直接通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结成为一体；所述的齿头除了含普通的胎体金属和非金属粉末之外，还添加了超硬磨料金刚石成分。其制作工艺包括胎体粉末混料—工作层料的配混—热压烧结成型—修整和开刃。本发明是一种能实现大幅度提高采煤采矿截齿的工作效率和使用寿命的孕镶金刚石采煤采矿截齿。其制作工艺简单快捷。

Description

一种孕镶金刚石采煤采矿截齿及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种采煤采矿截齿，尤其涉及一种孕镶金刚石采煤采矿截齿，本发明还涉及该采煤采矿截齿的制作工艺。

背景技术

常规的采煤采矿截齿指在齿头部位焊上硬质合金齿尖，截齿钢体齿身由特殊钢(如30CrMnTi、30CrMnSi等)制成。由于截齿钢体齿身的材料硬度大大低于硬质合金齿头，易于磨损，所以常出现硬质合金齿头突出、脱落、脱焊并在切削过程中与钢体齿身折断等现象，造成截齿使用寿命较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能实现大幅度提高采煤采矿截齿的工作效率和使用寿命的孕镶金刚石采煤采矿截齿。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该孕镶金刚石采煤采矿截齿的制作工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供的孕镶金刚石采煤采矿截齿，包括钢体齿身、齿头，所述的钢体齿身与所述的齿头直接通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结成为一体；所述的齿头除了含普通的胎体金属和非金属粉末之外，还添加了超硬磨料金刚石成分，其组份为：胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm。

本发明提供的制作孕镶金刚石采煤采矿截齿的工艺，包括胎体粉末混料—工作层料的配混—热压烧结成型—修整和开刃，其步骤是：

①、确定胎体成分和超硬磨料配方

胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm；

②、胎体粉末混料

根据配方计算出胎体粉料中每种成分的用量，准确称量，放入各自的器皿中，复核确认无误后，倒在一起进行混合，再将称量好的混料装入混料设备中进行机械混合，混料设备为球磨混料机，混好后的胎体粉料立即装入干燥器皿内密封保存；

③、工作层料的配混工艺

按配方要求称取超硬磨料金刚石和胎体粉末，按胎体粉末质量总量的1％～2％称取润湿剂，润湿剂用甘油、石蜡、机油、酒精或它们的混合物，使超硬磨料金刚石和胎体粉末之间混合均匀；

④、热压烧结成型

热压烧结的工艺步骤为：石墨模具检查—在模壁上涂脱模剂—装料—垫上绝热隔板—送入压力机预压—通电加热加压—保温保压—卸压—冷却—脱模，采用的保压压力为2～5MPa，烧结温度为900～1100℃，保温保压时间为5～10min；

⑤、修整和开刃

齿头烧结完成后，对其进行修整和开刃，修整是通过磨加工作业，使齿头的尺寸、外径达到规定的公差值，满足使用要求，修整和开刃是在修整开刃机上完成。

上述的步骤②中胎体粉末混料的球磨混料工艺为：

第一步：将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌；

第二步：根据混料总量，依据料和球的总体积为球罐容积的50％～70％选择合适的球磨机；

第三步：根据料重，称取硬质合金球，球料质量比1～1.5∶1，为使料混得均匀，球径采用大中小搭配；

第四步：按工艺要求，选择好混料机的转速，确定好时间，开机混料，一般转速选择为30～100rpm，混料时间1～4h；

第五步：停机，将料和球用粗筛分开，将料准确称量，估算损耗并复核是否与第一步的量吻合。

上述的步骤③中混制步骤为：

第一步：将称量好的胎体粉末倒入料筒，扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑；

第二步：把超硬磨料金刚石倒入凹坑中，再把润湿剂倒在超硬磨料金刚石中，使超硬磨料金刚石全部湿润；

第三步：用钢勺将料反复搅拌，倒出过筛，再倒回料筒中；

第四步：放入长度为200mm钢链3～4根，盖好料筒盖，开机混料，一般混料时间为30～60min，混料机的转速40～100rpm；

第五步：停机检测，目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀等；

上述的步骤⑤中修整和开刃的操作过程为：

第一步：修磨前必须检查设备运行情况；

第二步：先修磨钢体齿身与齿头烧结接处侧面，再修磨齿头；

第三步：外圆开刃是在修整作业后才进行的，使钢体齿身顺时针方向旋转，用外圆修整的同一砂轮对齿头开刃，开刃后的齿头应在钢体齿身上用箭头标明方向，代表该截齿在采煤或采矿时使用的旋转方向。

采用上述技术方案的孕镶金刚石采煤采矿截齿，由于齿头选用孕镶金刚石成分代替硬质合金，提高耐磨性、工作效率和截齿的使用寿命，齿头与钢体齿身通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结为一体，代替了常规的将硬质合金直接焊接在钢体齿身的制造方法，发明避免了齿头与钢体齿身折断与脱落现象的发生。

综上所述，本发明是一种能实现大幅度提高采煤采矿截齿的工作效率和使用寿命的孕镶金刚石采煤采矿截齿。其制作工艺简单快捷。

附图说明

附图是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细描述。

参见附图，钢体齿身2与齿头1直接通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结成为一体；齿头1除了含普通的胎体金属和非金属粉末之外，还添加了超硬磨料金刚石成分，其组份为：胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm。

其制作步骤是：

①、确定胎体成分和超硬磨料配方

胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm；

②胎体粉末混料

根据配方计算出胎体粉料中每种成分的用量，用药物天平或台称准确称量，放入各自的盛器皿中，复核确认无误后，倒在一起进行混合，再将称量好的混料装入混料设备中进行机械混合，混料设备为球磨混料机，混好后的胎体粉料立即装入干燥器皿内密封保存。

其球磨混料工艺为：

第一步：将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌；

第二步：根据混料总量，依据料和球的总体积为球罐容积的50％～70％选择合适的球磨机；

第三步：根据料重，称取硬质合金球，按球料质量比(1～1.5)∶1称取，为使料混得均匀，球径采用大中小搭配；

第四步：按工艺要求，选择好混料机的转速，确定好时间，开机混料，一般转速选择为30～100rpm，混料时间1～4h；

第五步：停机，将料和球用粗筛分开，将料准确称量，估算损耗并复核是否与第一步的量吻合；

③工作层料的配混工艺

本发明中截齿齿头的工作层是胎体粉末中含有超硬磨料金刚石。按配方要求称取超硬磨料金刚石和胎体粉末，按胎体粉末质量总量的1％～2％称取润湿剂，润湿剂用甘油、石蜡、机油、酒精或它们的混合物，其作用是使普超硬磨料和胎体粉末之间混合均匀，不因两者之间的密度不同产生偏析和浮选；

混制步骤为：

第一步：将称量好的胎体粉末倒入料筒，扒平后用钢勺在料中间压出—凹坑；

第二步：把超硬磨料倒入凹坑中，再把润湿剂倒在超硬磨料金刚石中，使超硬磨料全金刚石部湿润；

第三步：用钢勺将料反复搅拌，倒出过筛，再倒回料筒中；

第四步：放入长度为200mm钢链3～4根，盖好料筒盖，开机混料，一般混料时间为30～60min，混料机的转速40～100rpm；

第五步：停机检测，目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀等；

④热压烧结成型

热压烧结的工艺步骤为：石墨模具检查—在模壁上涂脱模剂—装料—垫上绝热隔板—送入压力机预压—通电加热加压—保温保压—卸压—冷却—脱模；采用的保压压力为2～5MPa；烧结温度为900～1100℃，保温保压时间为5～10min；

⑤修整和开刃

齿头烧结完成后，需对其进行修整和开刃。修整是通过磨加工作业，使齿头的尺寸、外径达到规定的公差值，满足使用要求，修整和开刃是在修整开刃机上完成的，其操作过程为：

第一步：修磨前必须检查设备运行情况；

第二步：先修磨钢体齿身与齿头烧结接处侧面，再修磨齿头；

第三步：外圆开刃是在修整作业后才进行的。使钢体齿身顺时针方向旋转，用外圆修整的同一砂轮对齿头开刃。开刃后的齿头应在钢体齿身上用箭头标明方向，代表该截齿在采煤或采矿时使用的旋转方向。

Claims (5)

1、一种孕镶金刚石采煤采矿截齿，包括钢体齿身(2)和齿头(1)，其特征在于：所述的钢体齿身与所述的齿头直接通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结成为一体；所述的齿头除了含普通的胎体金属和非金属粉末之外，还添加了超硬磨料金刚石成分，其组份为：胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm。

2、制作权利要求1所述的孕镶金刚石采煤采矿截齿的工艺，包括胎体粉末混料—工作层料的配混—热压烧结成型—修整和开刃，其特征在于：

①、确定胎体成分和超硬磨料配方

胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、碳化钨、和碳化二钨，其中，钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉或他们的预合金粉末质量占10％～60％，铜粉、锡粉或他们的预合金粉末质量占10％～40％，碳化钨、碳化二钨粉末质量占20％～80％，所用胎体粉末颗粒直径为0.074mm以细；超硬磨料为金刚石，体积浓度在5％～50％之间，颗粒度为0.42mm～0.074mm；

②、胎体粉末混料

根据配方计算出胎体粉料中每种成分的用量，准确称量，放入各自的器皿中，复核确认无误后，倒在一起进行混合，再将称量好的混料装入混料设备中进行机械混合，混料设备为球磨混料机，混好后的胎体粉料立即装入干燥器皿内密封保存；

③、工作层料的配混工艺

按配方要求称取超硬磨料金刚石和胎体粉末，按胎体粉末质量总量的1％～2％称取润湿剂，润湿剂用甘油、石蜡、机油、酒精或它们的混合物，使超硬磨料金刚石和胎体粉末之间混合均匀；

④、热压烧结成型

热压烧结的工艺步骤为：石墨模具检查—在模壁上涂脱模剂—装料—垫上绝热隔板—送入压力机预压—通电加热加压—保温保压—卸压—冷却—脱模，采用的保压压力为2～5MPa，烧结温度为900～1100℃，保温保压时间为5～10min；

⑤、修整和开刃

齿头烧结完成后，对其进行修整和开刃，修整是通过磨加工作业，使齿头的尺寸、外径达到规定的公差值，满足使用要求，修整和开刃是在修整开刃机上完成。

3、根据权利要求2所述的孕镶金刚石采煤采矿截齿的制作工艺，其特征在于：

上述的步骤②中胎体粉末混料的球磨混料工艺为：

第一步：将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌；

第二步：根据混料总量，依据料和球的总体积为球罐容积的50％～70％选择合适的球磨机；

第三步：根据料重，称取硬质合金球，球料质量比1～1.5∶1，为使料混得均匀，球径采用大中小搭配；

第四步：按工艺要求，选择好混料机的转速，确定好时间，开机混料，一般转速选择为30～100rpm，混料时间1～4h；

第五步：停机，将料和球用粗筛分开，将料准确称量，估算损耗并复核是否与第一步的量吻合。

4、根据权利要求2所述的孕镶金刚石采煤采矿截齿的制作工艺，其特征在于：

上述的步骤③中混制步骤为：

第一步：将称量好的胎体粉末倒入料筒，扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑；

第二步：把超硬磨料金刚石倒入凹坑中，再把润湿剂倒在超硬磨料金刚石中，使超硬磨料金刚石全部湿润；

第三步：用钢勺将料反复搅拌，倒出过筛，再倒回料筒中；

第四步：放入长度为200mm钢链3～4根，盖好料筒盖，开机混料，一般混料时间为30～60min，混料机的转速40～100rpm；

第五步：停机检测，目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀等。

5、根据权利要求2所述的孕镶金刚石采煤采矿截齿的制作工艺，其特征在于：

上述的步骤⑤中修整和开刃的操作过程为：

第一步：修磨前必须检查设备运行情况；

第二步：先修磨钢体齿身与齿头烧结接处侧面，再修磨齿头；

第三步：外圆开刃是在修整作业后才进行的，使钢体齿身顺时针方向旋转，用外圆修整的同一砂轮对齿头开刃，开刃后的齿头应在钢体齿身上用箭头标明方向，代表该截齿在采煤或采矿时使用的旋转方向。

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