CN103906894A - 挖掘工具组件及其制造方法和翻修方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包括工作头、基座和至少一个磨损保护件的挖掘工具组件。所述工作头被附接至所述基座，并且所述基座包括用于将所述基座连接至驱动机构的附接构件。所述工作头包括超硬材料，所述基座包括第一材料并且所述磨损保护件包括具有比所述第一材料更大的耐磨度的第二材料。所述基座和所述耐磨保护件被配合地设置为使得所述磨损保护件能机械固定至所述基座。
Description
技术领域
本发明总体涉及一种挖掘工具组件及其制造方法和翻修方法，所述挖掘工具组件特别但不排他地用于道路破碎、采矿或建设。
背景技术
美国专利第7,445,294号公开了一种敲击工具，其包括适于附接至驱动机构的耐磨基座，该耐磨基座包括柄部和金属段。硬质合金段结合至柄部对面的金属段，并且至少一个硬嵌件结合至靠近柄部的金属段，所述嵌件包括大于60HRc的硬度。
需要一种相对更高效地制造的耐磨挖掘工具。
发明内容
从第一方面看，本发明提供了一种包括工作头、基座和至少一个磨损保护件的挖掘工具组件；所述工作头被附接至所述基座，并且所述基座包括用于将所述基座连接至驱动机构的附接构件；所述工作头包括超硬材料，所述基座包括第一材料并且所述磨损保护件包括具有比所述第一材料更大的耐磨度的第二材料；所述基座和所述磨损保护件被配合地设置为使得所述磨损保护件可机械固定至所述基座。
从第二方面看，本发明提供了一种制造挖掘工具的方法，该方法包括：提供包括设置为容纳并机械固定根据本文的磨损保护件的沟槽的基座，以及将所述磨损保护件插入所述沟槽中以将所述磨损保护件机械附接至所述基座。没有必要通过钎焊材料、粘合剂或其它结合材料将所述磨损保护件结合至所述基座，尽管使用结合材料可以进一步增强固定。
从第三方面看，本发明提供了一种用于翻修根据本文的挖掘工具的基座的方法，该方法包括提供使用过的基座，该基座包括机械固定在形成在所述基座中的沟槽内的使用过的第一磨损保护件；从所述沟槽取出所述第一磨损保护件；提供第二磨损保护件并且将所述磨损保护件插入所述沟槽中并且将所述第二磨损保护件机械附接至所述基座。所述第一磨损保护件可以大致处于磨损状态，并且所述第二磨损保护件可以大致处于未磨损或完全未磨损状态(即，之前没有使用过)。
通过本文可以设想挖掘工具组件、用于挖掘工具的基座和磨损保护件的方面的各种配置和组合，下文描述了这些配置和组合的非限制性和非排他性示例。
挖掘工具组件可以用于路面平整，并且工作头可以包括多晶金刚石(PCD)材料、碳化硅键合金刚石材料或其它含金刚石材料，或多晶立方氮化硼(PCBN)材料。工作头可以包括连接至硬质合金基底的超硬结构。基底可以被附接至包括硬质合金材料的支承结构，其可以包括收缩配合到形成在基座内的孔中的轴。第二材料将具有比第一材料显著更大的耐磨度，并且第二材料比第一材料显著更硬，其可以具有最大约60HRc的硬度。在一些实施例中，基座可以包括钢并且磨损保护件可以包括硬质合金材料，和/或基座可以包括硬质合金材料并且磨损保护件可以包括超硬材料。
示例磨损保护件可以是嵌件、铆钉、销或螺栓，并且可以包括用于插入设置在基座中的沟槽的杆。
可以设想用于将磨损保护件附接至基座的各种示例机构。基座可以设置有用于例如通过过盈配合、夹持或相互咬合机构的方式容纳和机械附接磨损保护件的沟槽。
在一些示例实施例中，基座的外表面可以包括至少一个沟槽，其被设置为用于将磨损保护件机械附接至基座。在一些实施例中，磨损保护件和/或沟槽可以设置有用于增强固定的一个或更多个固定结构，或磨损保护件和/或沟槽可以基本没有用于增强固定的结构。在一些示例实施例中，固定结构可以包括多个突起、谷部、脊部、锯齿或波纹。在一些实施例中，磨损保护件可以具有由侧表面连接的相对的端部，该侧表面在端部之间和/或在侧表面的外周具有多个轴向延伸的细长的脊部、锯齿或波纹。固定结构可以被设置为在磨损保护件和沟槽之间提供机械相互咬合机构。在一些实施例中，磨损保护件可以通过凸缘或榫舌和凹槽机构而被附接至基座。设置有凸缘或凹槽的沟槽可以形成在基座中，并且磨损保护件可以被设置为能够滑动到沟槽内并且至少通过凸缘或凹槽防止被分离。
在一些实施例中，磨损保护件和形成在基座中的沟槽可以被设置为当使用时磨损保护件插入沟槽中时，减小在边缘和角处的点载荷。例如，在磨损保护件和沟槽之间在它们中的至少一个的边缘或角处可以具有凹角间隙。在一些实施例中，磨损保护件可以包括用于插入基座内的沟槽中的杆，所述杆具有包括修圆的、倒棱的、或斜切的外周边的远端以在边缘和沟槽的相邻的对应角之间提供间隙，和/或沟槽的外周边可以是修圆的、倒棱的或斜切的。
由于不需要使用结合材料，本文公开的挖掘工具组件实施例和用于制造或翻修挖掘工具的方法可以更简易，且制造效率更高。这在场地中能够更容易替换磨损保护件而无需专用设备。此外，由于将磨损保护件钎焊至基座上需要对基座加热，这可能导致包括PCD头的挖掘工具的某些热退化，本文可以提供一种在制造挖掘工具的过程中减少热退化的方法。
附图说明
现在将参照附图描述示例实施例，在附图中：
图1A示出了用于路面平整的示例挖掘工具的部分剖视侧视图；
图1B示出了图1A所示的示例挖掘工具的透视图；
图1C示出了示例挖掘工具的部分的不同透视图；
图1D示出了示例挖掘工具的一部分的部分剖视侧视图；
图2和图3示出了示例磨损保护件的图；以及
图4示出了用于路面平整车辆的滚筒的示意图。
具体实施方式
参照图1A、图1B、图1C和图1D，用于路面平整的组装好的挖掘工具组件100的示例实施例包括：附接至钢基座120的工作头110和多个硬质合金磨损保护嵌件140，其中所述钢基座120包括作为用于将基座120连接至例如滚筒(未示出)的驱动装置的附接构件的柄部130，所述多个硬质合金磨损保护嵌件140压配到附接至基座120的外部前向表面150的各个沟槽190中。在本文的上下文中，“前向”指的是当使用时面向挖掘工具100的移动方向的挖掘工具100的部分。工作头110包括连接至钨硬质合金基底160的修圆的圆锥形PCD结构，将硬质合金基底160钎焊至通常是收缩配合到形成在基座120内的孔180中的圆柱轴形式的硬质合金支承结构170。基座120包括钢，并且磨损保护件140包括硬质合金。
在制造过程中，基座120设置有用于磨损保护件140的沟槽190，其每一个可以例如通过用锤将它们敲入而被压配到各个沟槽190中。这种相对简单和快速的处理可以显著提高制造效率。
示例磨损保护件140例示在图2和图3中，并且包括具有近端142和远端144的销部146。在使用中，近端142将暴露于潜在的磨损环境，而远端144将被插入挖掘工具的基座中的沟槽中。销部146的侧面包括从一端轴向延伸到另一端的波纹148(即一系列交错的脊部和谷部)。当磨损保护件140在使用时被压配到基座的沟槽中时，波纹(或锯齿)148可以增强磨损保护件140的固定。图3所示的示例磨损保护件在近端42包括盖143，其可以为基座提供增强的保护以抵抗使用中的磨损。
参照图4，在路面平整中使用的多个挖掘工具100可以被连接至用于路面平整车辆(未示出)的滚筒200。可以通过将挖掘工具100的附接构件插入基块内的孔中，来将各挖掘工具100连接至焊接至滚筒200的各基块。随着滚筒200沿着附图中的顺时针旋转，挖掘工具100沿前向方向被驱动，即，使得超硬头是各挖掘工具的最前构件。因为由驱动车辆的足够大的力使滚筒200旋转，滚筒200位于高于道路表面足够大的高度使得头部能够接合并且将道路结构破碎至期望的深度。道路材料将抵靠挖掘工具100的基座擦过，并且倾向于磨损它们，导致挖掘工具100的基座的材料的磨蚀，因此，挖掘工具100最终将需要被更换。附接至基座(更具体地，附接至基座的前向部)的磨损保护件将倾向于延缓该磨损过程并且将很可能延长挖掘工具的工作寿命。
挖掘工具例如可以用于钻头、冲击钻头、牙轮钻头、剪切机钻头、铣床、压头、采矿挖掘机、沥青破碎机、圆锥破碎机、垂直冲击粉碎机、锤式粉碎机、颚式破碎机、沥青钻头、凿刀、开槽机。
下面简要说明本文使用的一些术语。
挖掘工具是用于破碎或打碎例如道路或岩石构造的坚硬主体或构造的破碎工具。例如，用于路面平整的挖掘工具可以能够用于破碎沥青或混凝土道路或铺设构造。用于采矿的挖掘工具可以能够用于破碎岩石构造以用于在采矿应用中回收煤或钾盐岩。各种挖掘工具可以例如用于钻入地面中以建设隧道或钻孔。
本文使用的，“超硬”是指至少25GPa的维氏硬度。合成和天然金刚石、多晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(cBN)和多晶立方氮化硼(PCBN)材料是超硬材料的示例。合成金刚石还被称为人造金刚石，是已经被制造成的金刚石材料。本文使用的，PCBN材料包含散布在含有金属和/或陶瓷材料的基材内的立方氮化硼(cBN)的晶粒。PCD材料包含大量金刚石晶粒(多个金刚石晶粒的聚集体)，其大部分彼此直接相互粘结，并且其中金刚石的含量占材料的至少大约80体积百分比。金刚石晶粒之间的间隙可以至少部分地填充有包含用于合成金刚石的催化剂材料的粘结剂材料，或者它们可以基本是空的。用于合成金刚石的催化剂材料能够在一定压力和温度下促进合成金刚石晶粒的生长和/或合成或天然金刚石晶粒的直接共生，在该温度和压力下，合成或天然金刚石晶粒在热力学上比石墨更稳定。用于金刚石的催化剂材料的示例为Fe、Ni、Co和Mn以及包括Fe、Ni、Co和Mn的一些合金。包含PCD材料的本体可以至少包含这样的区域，催化剂材料已经从该区域的间隙中移除，从而在金刚石晶粒之间留下间隙孔。
超硬材料的其它示例包括一些复合材料，这些复合材料包括由包含陶瓷材料(诸如碳化硅(SiC))或硬质合金材料(诸如结合Co的WC材料)的基材保持在一起的金刚石或cBN晶粒(例如，如在美国专利5,453,105或6,919,040中描述的)。例如，一些结合有SiC的金刚石材料可以包含散布在SiC基材中的至少大约30体积百分比的金刚石晶粒(其可以含有非SiC形式的少量Si)。在美国专利7,008,672、6,709,747、6,179,886、6,447,852以及国际申请公开号WO2009/013713中描述了结合有SiC的金刚石材料的示例。
Claims (15)
1.一种挖掘工具组件，包括工作头、基座和至少一个磨损保护件；所述工作头被附接至所述基座，并且所述基座包括用于将所述基座连接至驱动机构的附接构件；所述工作头包括超硬材料，所述基座包括第一材料并且所述磨损保护件包括具有比所述第一材料更大的耐磨度的第二材料；所述基座和所述磨损保护件被配合地设置为使得所述磨损保护件能机械固定至所述基座。
2.根据权利要求1所述的挖掘工具组件，其适用于路面平整或采矿。
3.根据权利要求1或2所述的挖掘工具组件，其中所述工作头包括PCD材料。
4.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述基座设置有用于容纳并机械固定所述磨损保护件的沟槽。
5.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件通过过盈配合能固定至所述基座。
6.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件通过夹持或相互咬合机构能固定至所述基座。
7.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件设置有用于增强其与所述基座的固定的固定结构。
8.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件设置有用于增强其与所述基座的固定的多个突起、谷部、脊部、锯齿或波纹结构。
9.根据权利要求8所述的挖掘工具组件，其中所述突起、谷部、脊部、锯齿或波纹结构在所述磨损保护件的相对端部之间轴向延伸。
10.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件通过凸缘机构能固定至所述基座。
11.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述磨损保护件通过榫舌和凹槽机构能固定至所述基座。
12.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述基座包括钢并且所述磨损保护件包括硬质合金材料。
13.根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件，其中所述基座包括硬质合金材料并且所述磨损保护件包括超硬材料。
14.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的挖掘工具组件的方法，该方法包括：提供包括设置为容纳并机械固定磨损保护件的沟槽的基座，以及将所述磨损保护件插入所述沟槽中。
15.一种用于翻修根据权利要求1-13中任一项所述的挖掘工具组件的基座的方法，该方法包括：提供使用过的基座，该基座包括机械固定在形成在所述基座中的沟槽内的使用过的第一磨损保护件；从所述沟槽取出所述第一磨损保护件；提供第二磨损保护件并且将所述磨损保护件插入所述沟槽中并且将所述第二磨损保护件机械附接至所述基座。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140702 |