CN111140161A - 一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺，涉及矿山专用设备技术领域，为解决现有的钎尾使用寿命较低的问题。所述钎体内部由第一渗碳层、第二渗碳层以及钎芯组成，所述第一渗碳层位于钎体的外端，所述第二渗碳层位于第一渗碳层的内侧，所述钎芯位于钎体内部的中心位置，所述钎体的下端设置有螺纹端，所述螺纹端的外部设置有环形螺纹，所述钎体的上端设置有花键，所述花键的上端设置有安装部，所述安装部的内部安装有减压块，所述减压块的内部设置有减压腔，所述减压腔的内部设置有活动塞，所述活动塞的下端设置有限位环，所述限位环与减压腔之间呈环形阵列设置有若干压缩弹簧，所述减压块的下端设置有螺纹安装柱。
Description
技术领域
本发明涉及矿山专用设备技术领域，具体为一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺。
背景技术
凿岩机具的钎杆承受凿岩机冲击和施加扭矩的部分，它应具有韧性大和不产生塑性变形的性能，钎尾可以是钎子的一部分，也可制成独立的尾杆，钎尾主要用于矿山作业，选用优质合金钢作为原材料，常用的钎尾有钎肩(凸缘)式、钎耳(凸耳)式和花键式三种，钎肩式钎尾断面呈六角形，内接圆直径22mm和25mm，长108mm和159mm，采用锻造工艺制造，用于轻型凿岩机，钎耳式钎尾用于内回转中型导轨式凿岩机，钎杆直径有25mm和32mm两种，花键式钎尾常用于扭矩较大的重型导轨式外回转凿岩机，钎杆直径38mm以上，常用机械加工方法制造。
但是，现有的矿山专用设备用钎尾在长时间的工作过程中不断承受凿岩机的冲压，同时使用环境较为恶劣，使得钎尾在不断承受强压的同时依旧承受外部的环境的摧残，使得钎尾的使用寿命降低，大大提高了投资成本，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的钎尾使用寿命较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺，包括钎体，所述钎体内部由第一渗碳层、第二渗碳层以及钎芯组成，所述第一渗碳层位于钎体的外端，所述第二渗碳层位于第一渗碳层的内侧，所述钎芯位于钎体内部的中心位置，所述钎体的下端设置有螺纹端，所述螺纹端的外部设置有环形螺纹，所述钎体的上端设置有花键，所述花键的上端设置有安装部，所述安装部的内部安装有减压块，且减压块的一端延伸至安装部的外部，所述减压块的内部设置有减压腔，所述减压腔的内部设置有活动塞，且活动塞延伸至减压腔的外部，所述活动塞的下端设置有限位环，所述限位环与减压腔之间呈环形阵列设置有若干压缩弹簧，所述减压块的下端设置有螺纹安装柱。
优选的，所述钎体、螺纹端、花键与安装部均为一体结构，且钎体的内接圆直径为三十八毫米。
优选的，所述环形螺纹缠绕于螺纹端的外部，且环形螺纹与螺纹端为一体结构。
优选的，所述花键的内接圆直径为四十五毫米。
优选的，所述减压块与螺纹安装柱为一体结构，且螺纹安装柱与减压块通过螺纹连接。
优选的，所述螺纹安装柱的直径为二十七毫米。
优选的，所述活动塞与限位环为一体结构，所述活动塞与减压块滑动连接，所述压缩弹簧与限位环和减压块固定连接。
优选的，所述活动塞的直径为二十三毫米，所述限位环的直径为二十六毫米。
优选的，所述一种矿山专用设备用钎尾的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、该矿山专用设备用钎尾选用型号为24SiMnNi2CrMoa超低碳钢作为钎体的核心材料，其断面呈六边形，热压力加工不固溶处理，板材固溶酸洗，抗拉强度为RM/MPa：520，延伸强度Rp0.2/MPa：205，伸长率A/％：40，断面收缩率Z/％：60；
步骤二、将钎体一端的螺纹端进行加工，使用卡盘将钎体进行固定，卡盘转动的同时带动钎体转动，钎体每转一转，机床的传动链保证车刀沿钎体轴向准确而均匀地移动一个导程,刀具与工件做相对旋转运动，并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具做轴向移动，从而形成环形螺纹；
步骤三、使用数控花键轴铣床对钎体中后端的部分进行磨削，具体规格按照所安装结构部分合理化定义，最后形成钎体后端的花键；
步骤四、通过以上加工，完成了钎尾的整体结构，对钎尾进行探伤检测，避免在加工过程中出现表面受损的情况，以便于后续进行渗碳处理；
步骤五、首先进行气体渗碳，将钎体放置与密闭的渗碳炉中，将渗碳炉中通入气体渗剂，气体渗剂主要由甲烷、乙烷组成，同时在渗碳炉的下方注入渗碳液体，渗碳液体主要由煤油、苯、酒精、丙酮组成，之后进行在渗碳炉中进行高温加热，温度提升至1000℃时，内部扩张系数可提升至1.7倍以上，保持该温度持续加热4h，从而获得2mm的渗层；
步骤六、渗碳完成后进行淬火处理，通过采用二次淬火处理，第一次淬火，将热处理温度保持在850℃，可以消除渗碳层网状碳化物以及细化心部组织，第二次淬火，将热处理温度保持在870℃，第二次淬火主要改善渗层组织，钎体表面产生压缩内应力，淬火完成后，放置自然冷却，以保证内部粗晶粒刚恢复稳定，静置冷却后进行固体渗碳；
步骤七、将初次渗碳完成的钎体放置于密闭的渗碳箱中，渗碳箱的内部放置有固体渗碳剂，固体渗碳剂由木炭、碳化硅及催渗剂如BaCO3、Na2CO3组成，将渗碳箱放入加热炉中加热到930℃并在该温度下持续加热2小时，从而获得1.2mm的渗层，固体渗碳完成后再次进行淬火处理，通过采用双层渗碳的方式，使得纤体由外部至内心的含碳量呈梯度式分布，第一渗碳层的硬度为HRC60，第二渗碳层的硬度为HRC55，钎芯的硬度为HR42，外部为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织；
步骤八、对空冷完成后的钎尾进行检测，检测合格后表面进行防锈处理，完成整体生产工艺。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过采用气体渗碳与固体渗碳相结合的方式，首先进行气体渗碳，将钎体放置与密闭的渗碳炉中，将渗碳炉中通入气体渗剂，气体渗剂主要由甲烷、乙烷组成，同时在渗碳炉的下方注入渗碳液体，渗碳液体主要由煤油、苯、酒精、丙酮组成，之后进行在渗碳炉中进行高温加热，温度提升至1000℃时，内部扩张系数可提升至1.7倍以上，保持该温度持续加热4h，从而获得2mm的渗层，渗碳完成后进行淬火处理，淬火完成后，放置自然冷却，以保证内部粗晶粒刚恢复稳定，静置冷却后进行固体渗碳，将初次渗碳完成的钎体放置于密闭的渗碳箱中，渗碳箱的内部放置有固体渗碳剂，固体渗碳剂由木炭、碳化硅及催渗剂如BaCO3、Na2CO3组成，将渗碳箱放入加热炉中加热到930℃并在该温度下持续加热2小时，从而获得1.2mm的渗层，固体渗碳完成后再次进行淬火处理，通过采用双层渗碳的方式，使得纤体由外部至内心的含碳量呈梯度式分布，第一渗碳层的硬度为HRC60，第二渗碳层的硬度为HRC55，钎芯的硬度为HR42，外部为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织，既保证了整体强度，同时保持了内部韧性，从而在使用过程中整体强度得到大幅度提升。
2、本发明通过采用二次淬火处理，第一次淬火，将热处理温度保持在850℃，可以消除渗碳层网状碳化物以及细化心部组织，第二次淬火，将热处理温度保持在870℃，第二次淬火主要改善渗层组织，钎体表面产生压缩内应力﹐对提高钎体的疲劳强度有利，进而提高了钎体的强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长钎体的使用寿命。
3、本发明通过在安装部的外端安装有减压块，减压块与安装部通过螺纹安装柱固定连接，通过在减压块的内部安装有活动塞，活动塞通过限位环限位于减压腔中，且在内部进行滑动，通过在活动塞与减压腔之间固定安装有压缩弹簧，当钎尾受到冲压式，首先对减压块上的活动塞进行冲击，使得活动塞迅速朝内部收缩，在收缩的过程中对压缩弹簧进行挤压，使其发生弹性形变，在形变的过程中，将冲压的一部分力进行抵消，从而缓解了冲击力，削弱了对钎体的压力，有效的对整体进行保护，提高了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体俯视图；
图3为本发明的减压块内部结构示意图；
图4为本发明的钎体内部结构示意图。
图中：1、钎体；2、螺纹端；3、环形螺纹；4、花键；5、安装部；6、减压块；7、活动塞；8、螺纹安装柱；9、减压腔；10、限位环；11、压缩弹簧；12、第一渗碳层；13、第二渗碳层；14、钎芯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种矿山专用设备用钎尾及其生产工艺，包括钎体1，钎体1内部由第一渗碳层12、第二渗碳层13以及钎芯14组成，第一渗碳层12位于钎体1的外端，第二渗碳层13位于第一渗碳层12的内侧，钎芯14位于钎体1内部的中心位置，钎体1的下端设置有螺纹端2，螺纹端2的外部设置有环形螺纹3，钎体1的上端设置有花键4，花键4的上端设置有安装部5，安装部5的内部安装有减压块6，且减压块6的一端延伸至安装部5的外部，减压块6的内部设置有减压腔9，减压腔9的内部设置有活动塞7，且活动塞7延伸至减压腔9的外部，活动塞7的下端设置有限位环10，限位环10与减压腔9之间呈环形阵列设置有若干压缩弹簧11，减压块6的下端设置有螺纹安装柱8。
进一步，钎体1、螺纹端2、花键4与安装部5均为一体结构，且钎体1的内接圆直径为三十八毫米。
进一步，环形螺纹3缠绕于螺纹端2的外部，且环形螺纹3与螺纹端2为一体结构。
进一步，花键4的内接圆直径为四十五毫米。
进一步，减压块6与螺纹安装柱8为一体结构，且螺纹安装柱8与减压块6通过螺纹连接。
进一步，螺纹安装柱8的直径为二十七毫米。
进一步，活动塞7与限位环10为一体结构，活动塞7与减压块6滑动连接，压缩弹簧11与限位环10和减压块6固定连接。
进一步，活动塞7的直径为二十三毫米，限位环10的直径为二十六毫米。
进一步，一种矿山专用设备用钎尾的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、该矿山专用设备用钎尾选用型号为24SiMnNi2CrMoa超低碳钢作为钎体1的核心材料，其断面呈六边形，热压力加工不固溶处理，板材固溶酸洗，抗拉强度为RM/MPa：520，延伸强度Rp0.2/MPa：205，伸长率A/％：40，断面收缩率Z/％：60；
步骤二、将钎体1一端的螺纹端2进行加工，使用卡盘将钎体1进行固定，卡盘转动的同时带动钎体1转动，钎体1每转一转，机床的传动链保证车刀沿钎体1轴向准确而均匀地移动一个导程,刀具与工件做相对旋转运动，并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具做轴向移动，从而形成环形螺纹；
步骤三、使用数控花键轴铣床对钎体1中后端的部分进行磨削，具体规格按照所安装结构部分合理化定义，最后形成钎体1后端的花键4；
步骤四、通过以上加工，完成了钎尾的整体结构，对钎尾进行探伤检测，避免在加工过程中出现表面受损的情况，以便于后续进行渗碳处理；
步骤五、首先进行气体渗碳，将钎体1放置与密闭的渗碳炉中，将渗碳炉中通入气体渗剂，气体渗剂主要由甲烷、乙烷组成，同时在渗碳炉的下方注入渗碳液体，渗碳液体主要由煤油、苯、酒精、丙酮组成，之后进行在渗碳炉中进行高温加热，温度提升至1000℃时，内部扩张系数可提升至1.7倍以上，保持该温度持续加热4h，从而获得2mm的渗层；
步骤六、渗碳完成后进行淬火处理，通过采用二次淬火处理，第一次淬火，将热处理温度保持在850℃，可以消除渗碳层网状碳化物以及细化心部组织，第二次淬火，将热处理温度保持在870℃，第二次淬火主要改善渗层组织，钎体表面产生压缩内应力，淬火完成后，放置自然冷却，以保证内部粗晶粒刚恢复稳定，静置冷却后进行固体渗碳；
步骤七、将初次渗碳完成的钎体1放置于密闭的渗碳箱中，渗碳箱的内部放置有固体渗碳剂，固体渗碳剂由木炭、碳化硅及催渗剂如BaCO3、Na2CO3组成，将渗碳箱放入加热炉中加热到930℃并在该温度下持续加热2小时，从而获得1.2mm的渗层，固体渗碳完成后再次进行淬火处理，通过采用双层渗碳的方式，使得纤体由外部至内心的含碳量呈梯度式分布，第一渗碳层的硬度为HRC60，第二渗碳层的硬度为HRC55，钎芯的硬度为HR42，外部为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织；
步骤八、对空冷完成后的钎尾进行检测，检测合格后表面进行防锈处理，完成整体生产工艺。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种矿山专用设备用钎尾，包括钎体(1)，其特征在于：所述钎体(1)内部由第一渗碳层(12)、第二渗碳层(13)以及钎芯(14)组成，所述第一渗碳层(12)位于钎体(1)的外端，所述第二渗碳层(13)位于第一渗碳层(12)的内侧，所述钎芯(14)位于钎体(1)内部的中心位置，所述钎体(1)的下端设置有螺纹端(2)，所述螺纹端(2)的外部设置有环形螺纹(3)，所述钎体(1)的上端设置有花键(4)，所述花键(4)的上端设置有安装部(5)，所述安装部(5)的内部安装有减压块(6)，且减压块(6)的一端延伸至安装部(5)的外部，所述减压块(6)的内部设置有减压腔(9)，所述减压腔(9)的内部设置有活动塞(7)，且活动塞(7)延伸至减压腔(9)的外部，所述活动塞(7)的下端设置有限位环(10)，所述限位环(10)与减压腔(9)之间呈环形阵列设置有若干压缩弹簧(11)，所述减压块(6)的下端设置有螺纹安装柱(8)。
2.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述钎体(1)、螺纹端(2)、花键(4)与安装部(5)均为一体结构，且钎体(1)的内接圆直径为三十八毫米。
3.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述环形螺纹(3)缠绕于螺纹端(2)的外部，且环形螺纹(3)与螺纹端(2)为一体结构。
4.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述花键(4)的内接圆直径为四十五毫米。
5.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述减压块(6)与螺纹安装柱(8)为一体结构，且螺纹安装柱(8)与减压块(6)通过螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述螺纹安装柱(8)的直径为二十七毫米。
7.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述活动塞(7)与限位环(10)为一体结构，所述活动塞(7)与减压块(6)滑动连接，所述压缩弹簧(11)与限位环(10)和减压块(6)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：所述活动塞(7)的直径为二十三毫米，所述限位环(10)的直径为二十六毫米。
9.根据权利要求1所述的一种矿山专用设备用钎尾，其特征在于：包括一种矿山专用设备用钎尾的生产工艺，步骤如下：
步骤一、该矿山专用设备用钎尾选用型号为24SiMnNi2CrMoa超低碳钢作为钎体的(1)的核心材料，其断面呈六边形，热压力加工不固溶处理，板材固溶酸洗，抗拉强度为RM/MPa：520，延伸强度Rp0.2/MPa：205，伸长率A/％：40，断面收缩率Z/％：60；
步骤二、将钎体(1)一端的螺纹端(2)进行加工，使用卡盘将钎体(1)进行固定，卡盘转动的同时带动钎体(1)转动，钎体(1)每转一转，机床的传动链保证车刀沿钎体(1)轴向准确而均匀地移动一个导程,刀具与工件做相对旋转运动，并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具做轴向移动，从而形成环形螺纹；
步骤三、使用数控花键轴铣床对钎体(1)中后端的部分进行磨削，具体规格按照所安装结构部分合理化定义，最后形成钎体(1)后端的花键(4)；
步骤四、通过以上加工，完成了钎尾的整体结构，对钎尾进行探伤检测，避免在加工过程中出现表面受损的情况，以便于后续进行渗碳处理；
步骤五、首先进行气体渗碳，将钎体(1)放置与密闭的渗碳炉中，将渗碳炉中通入气体渗剂，气体渗剂主要由甲烷、乙烷组成，同时在渗碳炉的下方注入渗碳液体，渗碳液体主要由煤油、苯、酒精、丙酮组成，之后进行在渗碳炉中进行高温加热，温度提升至1000℃时，内部扩张系数可提升至1.7倍以上，保持该温度持续加热4h，从而获得2mm的渗层；
步骤六、渗碳完成后进行淬火处理，通过采用二次淬火处理，第一次淬火，将热处理温度保持在850℃，可以消除渗碳层网状碳化物以及细化心部组织，第二次淬火，将热处理温度保持在870℃，第二次淬火主要改善渗层组织，钎体表面产生压缩内应力，淬火完成后，放置自然冷却，以保证内部粗晶粒刚恢复稳定，静置冷却后进行固体渗碳；
步骤七、将初次渗碳完成的钎体(1)放置于密闭的渗碳箱中，渗碳箱的内部放置有固体渗碳剂，固体渗碳剂由木炭、碳化硅及催渗剂如BaCO3、Na2CO3组成，将渗碳箱放入加热炉中加热到930℃并在该温度下持续加热2小时，从而获得1.2mm的渗层，固体渗碳完成后再次进行淬火处理，通过采用双层渗碳的方式，使得纤体由外部至内心的含碳量呈梯度式分布，第一渗碳层的硬度为HRC60，第二渗碳层的硬度为HRC55，钎芯的硬度为HR42，外部为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织；
步骤八、对空冷完成后的钎尾进行检测，检测合格后表面进行防锈处理，完成整体生产工艺。
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