CN101338426B - 采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺 - Google Patents
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Abstract
采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺，包括如下工艺步骤：首先截齿齿体头部表面预置处理；然后复合陶瓷合金化涂料的预置：最后进行截齿头部表面激光陶瓷合金化强化处理；本发明的优点和特点：包括可以在成型的截齿上直接完成，不增加后续工序，无须加热，激光处理完成后即为成品。工艺简洁，成本可控。强化效果显著，较原基体寿命提高5-6倍。仅对齿体头部处理，齿体变形及热影响极小。
Description
技术领域
本发明属于激光合金化表面强化技术领域，特别涉及采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺。
背景技术
截齿是煤矿采煤机、掘进机的重要消耗件，其使用寿命不仅直接决定截齿等材料消耗，还直接决定煤矿掘进和采煤的生产效率。由于恶劣的工作条件，截齿主要失效方式为磨损失效，还有小部分齿体断裂失效。截齿工作时承受煤碳及煤矸石等的磨损，因此截齿一般由合金结构钢制造的齿体和耐磨硬质齿尖(刀头)两部分构成，齿尖(刀头)采用钎焊方法与齿体焊接连接。由于齿尖采用硬质合金材料，耐磨性很好，而齿体采用合金结构钢淬火，耐磨性相对较低，截齿的主要失效方式是齿体与齿尖(刀头)连接部位即头部严重磨损后引起齿尖(刀头)脱落。
因此，显著增强齿体头部的耐磨性是制造高性能长寿命截齿的有效途径。
目前已有采用等离子熔覆方法在齿体头部熔覆一层耐磨合金的方法增强截齿耐磨性，但等离子熔覆方法存在热影响区大、熔覆缺陷不易控制、钎焊区由于钎焊材料熔点低易引起焊接脱落等缺点。也有在齿体头部采用镶嵌硬质合金条强化齿体头部，但存在着硬质合金条在使用过程中易于脱落及制造成本过高的缺点。上述缺点均限制了其广泛应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺。采用高功率激光光束，扫描预涂有一定厚度的陶瓷涂料的截齿齿体头部，在齿体头部表面形成一层具有高硬度和高耐磨性的合金化层。
采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
(1)截齿齿体头部表面预置处理
室温下对截齿齿体表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净。
(2)复合陶瓷合金化涂料的预置
先将复合陶瓷合金化涂料与漆片、酒精混合并充分搅拌均匀，再用喷枪将其均匀喷涂在截齿齿体头部表面，喷涂厚度控制在20-30μm，所述的复合陶瓷合金化涂料是由碳化硼、碳化钨、碳化钛、碳化铬混合配制而成，其配比按重量百分比为：碳化硼40-70％、碳化钨15-30％、碳化钛0-15％、碳化铬5-20％。复合陶瓷合金化涂料与漆片和酒精的配比为：每100克复合陶瓷合金化涂料加入10-20克漆片及400-600毫克酒精。
(3)截齿齿体头部表面激光陶瓷合金化强化处理
选用气体型CO2激光器，工作台为数控机床，对截齿头部表面进行陶瓷合金化强化处理。
合金化工艺参数如下：
激光功率P＝3500～4500W
光斑直径D＝1.5-3.0mm
扫描速度V＝3-4.5m/min
搭接率25-35％。
本工艺不改变截齿尺寸，不增加截齿厚度。在山东新汶矿业集团井下试验表明，经激光强化的截齿，由于齿体头部耐磨性显著提高，显著延缓了头部耐磨损，截齿齿体头使用寿命提高5-6倍，效果十分显著。
本发明的原理是：将陶瓷合金化涂料用专用喷枪预置在截齿头部表面，在最优化的激光合金工艺参数条件下采用高功率激光扫描辐照截齿齿体头部表面，截齿齿体头部表面产生快速熔化和凝固。在快速熔化和凝固过程中陶瓷合金化涂料均匀熔解到激光熔池内并凝固在合金层内。在齿体表面形成一层成分和结构与齿体显著改变的合金化层，合金化层与齿体为冶金结合。合金化层组织为高硬度马氏体和碳化物强化相组成，具有HV800以上的高硬度和极好的耐磨性。陶瓷合金化涂料层厚度控制在0.3-0.5mm，硬度、厚度等均匀分布。
本发明具有以下优点和特点：
1、可以在成型的截齿上直接完成，不增加后续工序，无须加热，激光处理完成后即为成品。工艺简洁，成本可控。
2、强化效果显著，较原基体寿命提高5-6倍。
3、仅对齿体头部处理，齿体变形及热影响极小。
具体实施方式
实施例
采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
(1)截齿齿体头部表面预置处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净。
(2)复合陶瓷合金化涂料的预置
复合陶瓷合金化涂料是由碳化硼、碳化钨、碳化钛、碳化铬混合配制而成，其各成份的重量百分比为碳化硼60％、碳化钨20％、碳化钛2％、碳化铬18％。取100克复合陶瓷合金化涂料与20g漆片和500毫升酒料混合并搅拌均匀，再采用专用喷枪将其均匀喷涂在截齿头部表面，喷涂厚度控制在20-30μm。
(3)截齿头部表面激光陶瓷合金化强化处理
选用DL-HL-T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控机床，对截齿头部表面进行陶瓷合金化强化处理。
合金化工艺参数如下：
激光功率P＝4000W
光斑直径D＝2.0mm
扫描速度V＝4m/min
搭接率30％。
Claims (1)
1.采煤机、掘煤机截齿齿体头部激光陶瓷合金化强化工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
1)截齿齿体头部表面预置处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷合金化涂料的预置
先将复合陶瓷合金化涂料与漆片、酒精混合并充分搅拌均匀，再采用专用喷枪将其均匀喷涂在截齿头部表面，喷涂厚度控制在20-30μm；所述的复合陶瓷合金化涂料是由碳化硼、碳化钨、碳化钛、碳化铬混合配制而成，其配比按重量百分比为：碳化硼40-70％、碳化钨15-30％、碳化钛0-15％、碳化铬5-20％；复合陶瓷合金化涂料与漆片和酒精的配比为：每100克复合陶瓷合金化涂料加入10-20克漆片及400-600毫克酒精；
3)截齿头部表面激光陶瓷合金化强化处理
选用气体型CO2激光器，工作台为数控机床，对截齿头部表面进行陶瓷合金化强化处理；
合金化工艺参数如下：
激光功率P＝3500～4500W
光斑直径D＝1.5-3.0mm
扫描速度V＝3-4.5m/min
搭接率25-35％。
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