[发明专利]截齿净成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业生产制造领域，尤其涉及一种截齿净成形装置及方法。

背景技术

工业用截齿是采煤机、掘进机和破碎机等采掘机械上直接切割石块的关键部件。该部件通常采用齿头及齿头基座组成的焊接结构，钎焊强度直接影响截齿寿命。工业用截齿的齿头普遍采用碳化钨硬质合金材料，齿头部分铸造成型后，通过高温钎焊工艺将铸造其连接到齿头基座（12CrMo钢基材）上。钎焊工艺可以使齿头与齿头基座的结合强度达到一定水平，但是由于钎焊材料自身强度的限制和钎焊工艺的问题，齿头与齿头基座结合界面的断裂仍然是截齿使用过程中的主要失效形式，限制了截齿的使用寿命。截齿在工作过程中由于工况恶劣，承受压缩、弯曲和冲击等复杂的合力作用，齿头脱落现象十分严重。齿头脱落势必要停机换齿，不但增加生产成本，还会造成硬质合金和贵重钢材的浪费。

发明内容

本发明提供一种截齿净成形装置及方法，以采用三维打印技术将齿头直接沉积成型于齿头基座上，提高齿头与齿头基座的结合强度及齿头本身的质量。

为达到上述目的，本发明提供一种截齿净成形装置，所述截齿包括齿头基座和齿头，所述截齿净成形装置包括激光器、激光头和喷嘴，所述激光器发出的激光经过所述激光头聚焦后，与碳化钨合金粉末一起通过所述喷嘴同时投射到所述齿头基座表面，形成熔池，所述齿头基座靠近所述粉末部分的材料与所述粉末在所述熔池中得到混合，所述激光头在空间内做三维运动，在运动过程中，所述熔池中的材料不断冷却凝固，最终形成所述齿头，使所述齿头直接成型于所述齿头基座上。

进一步的，所述截齿净成形装置还包括数控机床或机械臂，所述激光头在所述数控机床或机械臂的带动下在空间内做三维运动。

进一步的，所述截齿净成形装置还包括预热系统，所述预热系统用于在成型所述齿头之前为所述齿头基座预热。

进一步的，所述预热系统包括感应预热线圈、感应预热头和感应预热控制器，所述感应预热线圈绕于所述齿头基座上，所述感应预热头与所述感应预热线圈的两端连接，所述感应预热控制器与所述感应预热头电信连接。

进一步的，所述预热系统还包括红外测温仪和控制电脑，所述红外测温仪用于测量所述齿头基座的温度，所述控制电脑与所述红外测温仪电信连接，所述感应预热控制器与所述控制电脑电信连接，所述控制电脑根据所述红外测温仪反馈的温度数据，通过所述感应预热控制器实时控制所述齿头基座的温度和冷却速率。

进一步的，所述齿头基座上成型有锥形型芯，所述锥形型芯与所述齿头基座所用的材料相同，在进行齿头成型工作时，所述激光直接打在带有所述锥形型芯的齿头基座上。

本发明还提供一种截齿净成形方法，所述截齿包括齿头基座和齿头，所述截齿净成形方法包括：

步骤一：通过激光器向激光头发出激光；

步骤二：所述激光经过所述激光头聚焦后，与碳化钨合金粉末一起通过喷嘴同时投射到所述齿头基座表面，形成熔池，所述齿头基座靠近所述粉末部分的材料与所述粉末在所述熔池中得到混合；

步骤三：所述激光头在空间内做三维运动，在运动过程中，所述熔池中的材料不断冷却凝固，最终形成所述齿头，使所述齿头直接成型于所述齿头基座上。

进一步的，在所述碳化钨合金粉末中，碳化钨的重量百分比为10%-98%，粉末颗粒度为1-300微米，粉末形状为不规则形状或球形。

进一步的，所述激光的功率为50-5000瓦，所述激光的扫描速度为1-100毫米每秒，送粉速率为1-50克每分钟。

进一步的，在所述步骤一中，在所述激光器工作之前，先对所述齿头基座进行预热。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的截齿净成形装置及方法采用三维打印技术，使用激光将碳化钨合金粉末直接打在齿头基座上，使由碳化钨合金材料制成的齿头能够直接成型于齿头基座上，在加强了齿头与齿头基座的结合强度的同时，也增强了齿头自身的结构强度与质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的截齿净成形装置的结构示意图；

图2为带有锥形型芯的齿头基座在使用本发明实施例提供的截齿净成形装置完成齿头成型后的结构示意图。

在图1和图2中，

1：截齿；11：齿头基座；12：齿头；2：感应预热线圈；3：感应预热头；4：感应预热控制器；5：控制电脑；6：红外测温仪；7：激光头；8：激光器；9：喷嘴。

具体实施方式