[实用新型]高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿

说明书

本实用新型公开了一种高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿，包括钢体、金刚石齿头、塞环以及硬质合金套环，其中，钢体的顶部开设有齿穴，金刚石齿头的底部容纳于齿穴中，金刚石齿头的中部为上底面面积小于下底面面积的圆台结构，塞环套于金刚石齿头的中部圆台结构外，且塞环压入金刚石齿头和齿穴之间环形空隙内，硬质合金套环套设在钢体前部锥形段的锥面上且将塞环包裹于其内部，金刚石齿头的头部凸伸于硬质合金套环外部，金刚石齿头、塞环、钢体和硬质合金套环通过焊接连接。本实用新型提出的高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿，可确保齿头在钻采、掘进和铣刨过程中高抗冲击能力，同时提高金刚石截齿的耐磨性。

技术领域

本实用新型涉及切割或切削工具技术领域，尤其涉及一种高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿。

背景技术

掘进机、采煤机、旋挖钻机和铣刨机等广泛用于各种煤矿、隧道掘进、路面铣刨等工程施工。截齿安装在上述工程设备齿座上，作为钻采、切割和破碎矿物、岩石和路面材质的主要配件和耗损件。目前广泛使用的硬质合金截齿（以下简称“合金截齿”）是由截齿基体（钢体、齿身）和硬质合金齿头通过钎焊方式连接在一起，钢体材质如30CrMnTi、30CrMnSi、40CrNiMo、42CrMo等。硬质合金截齿使用中存在耐磨性低和寿命短等问题，综合使用成本高，效率低。为此，不少厂家致力于研发聚晶金刚石硬质合金复合截齿（以下简称“金刚石截齿”）来取代硬质合金截齿。

合金截齿常见的失效形式包括：合金齿头脱落、截齿柄断裂、齿身磨损、合金头破碎等。其中齿身磨损及齿头脱落占总失效数量约80%，主要原因是截齿工作时与切割对象发生剧烈摩擦和高频冲击，加之合金齿头和钢体性能的不匹配，尤其是钢体齿身耐磨性低于合金齿头，导致齿身前端过早磨损，齿头局部或过度裸露，在强大冲击负荷下齿头脱落。另一方面原因是焊接质量问题，如齿头焊接偏向、微裂纹、虚焊、焊缝夹渣等。

相比合金截齿，金刚石截齿的齿头耐磨性远大于合金齿头，同钢体性能不匹配尤其严重，使用中齿身磨损和齿头脱落问题更显突出。大量研究方法用于改良钢体，如对钢体进行热处理增强硬度，在截齿齿身表面堆焊、熔覆、热喷涂一层耐磨层，或对齿身表面等离子束冶金强化、渗碳渗氮强化等，但效果非常有限。金刚石截齿应用中出现的齿头脱落问题的解决较合金齿头更为复杂。原因在于，金刚石材料在空气中大于850℃产生石墨化、高温热损伤等问题，导致金刚石截齿适宜焊接温度应不超过700℃，远低于合金截齿常规900℃钎焊温度，低温焊接需保证高强度。加上，现有金刚石齿头焊接部分通常为圆柱体结构，固齿力较弱，齿头脱落频发。目前，有多种改进措施如：冷压过盈配合，热压过盈配合，火焰钎焊，感应钎焊，真空扩散焊等试图解决该问题，但效果参差不齐，改善并不充分。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿，旨在确保齿头在钻采、掘进和铣刨过程中高抗冲击能力，同时提高金刚石截齿的耐磨性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种高抗冲击高耐磨聚晶金刚石复合截齿，包括钢体、金刚石齿头、塞环以及硬质合金套环，其中，

所述钢体的顶部开设有齿穴，金刚石齿头的底部容纳于齿穴中，金刚石齿头的中部为上底面面积小于下底面面积的圆台结构，塞环套于金刚石齿头的中部圆台结构外，且塞环压入金刚石齿头和齿穴之间环形空隙内，硬质合金套环套设在钢体前部锥形段的锥面上且将塞环包裹于其内部，金刚石齿头的头部凸伸于硬质合金套环外部，金刚石齿头、塞环、钢体和硬质合金套环通过焊接连接。

优选地，所述金刚石齿头包括顶部、中部和底部，金刚石齿头顶部为顶部球冠和腹部球面通过圆角平滑过渡构成，金刚石齿头中部和底部均为圆台结构。

优选地，所述金刚石齿头顶部球冠结构的球面半径为0.5mm-5mm，金刚石齿头腹部的球面半径为5mm-45mm。

优选地，所述金刚石齿头中部圆台其上底面面积小于下底面面积，金刚石齿头中部圆台纵剖面对应斜边夹角为0°- 45°。