[发明专利]一种采煤机截齿的加工方法

说明书

本发明涉及一种采煤机截齿的加工方法。

目前采煤机所用截齿都由低合金结构钢刀体和硬质合金刀头所组成，硬质合金刀头用钎焊的方法镶焊在刀体头部，其生产工艺如下：刀体下料-热锻成型-加工刀座安装面-刀头部钻盲孔-孔内镶焊硬质合金刀头(氧乙炔或高频加热)-870～890℃加热，280～320℃硝盐等温淬火-修磨刀刃。该工艺的主要缺点为：钎焊硬质合金刀头时需将硬质合金刀头与低合金结构钢刀体头部一起加热至1000℃以上的钎焊温度，这时刀体材料内部在高温下晶粒发生粗化，表面脱碳，硬度和冲击韧性下降，硬质合金中由于粘结相钴与耐磨相WC等热胀系数差异大而产生微裂纹，导致变脆易崩刃，随后的等温淬火加热温度较低且冷速较缓，虽然改善了钎焊后刀体内部组织，但是仍未充分发挥低合金结构钢的性能潜力，而且脱碳及硬质合金微裂纹等不良现象被遗传下来，甚至有所发展。截齿切割煤岩时刀头部受到了强烈挤压与摩擦，因此由上述方法生产的截齿往往以下列方式损坏失效：1.硬质合金刀头崩刃；2硬质合金刀头周围软的刀体材料率先磨损掉使刀头脱落；3.刀体弯曲或折断。

经检索，申请号为90209884.5的“端部周围带有耐磨层的刀型截齿”实用新型专利，为了解决上述失效方式2，即防止硬质合金头(刀头)脱落，采取在齿头周围的齿身上堆焊的方法焊一层耐磨合金层。该专利技术虽然解决了齿身磨损齿头脱落的问题，但没有从根本上解决问题，因该截齿仍需在齿身上镶焊硬质合金头，上述失效方式1刀头崩刃和失效方式3刀体弯曲折断还未得到解决。

本发明的目的在于提供一种不再钎焊硬质合金头而直接对截齿整体进行充分强韧化及刀头部二次硬化热处理和进一步耐磨涂层强化的加工方法。

本发明的操作步骤是：刀体下料-热锻成型-加工刀座安装面-刀头部堆焊高合金层-修磨刀头-整体900～950℃高温淬火-整体790～820℃亚温淬火-400～550℃高温回火-后刀面镀耐磨复合层；其技术特征是刀体加工刀座后，在刀头部堆焊具有高回火抗力和二次硬化效果的高合金层，然后整体进行900～950℃高温淬火，790～820℃亚温淬火和400～550℃高温回火，修磨刀头后还可在后刀面再镀覆耐磨复合层。

本发明的优点在于由于不再钎焊硬质合金头而消除了钎焊高温对刀体强韧性的损害，两次淬火加高温回火最大限度地发挥了低合金结构钢刀体的强韧性，提高了堆焊层的抗冲击性能与耐磨性能，增加了堆焊层与刀体的结合强度，在磨损最为剧烈的后刀面上镀覆耐磨复合层进一步提高了截齿耐磨性，与韧性及导热性优于硬质合金的高合金堆焊基底一起提供了高抗冲击高耐磨损的优异综合性能，有效地利用了贵重的耐磨材料，截齿制造成本降低，截割煤岩时截齿整体强韧性大大提高，刀头冷却条件改善，且有自刃化效应，使采煤效率增加，截齿消耗减少，采煤成本下降。

本发明的详细加工过程和最佳工艺参数是：刀体下料-热锻成型-加工刀座安装面-刀头部堆焊高合金层-修磨刀头-930℃加热，冷水淬-800℃加热，冷水淬-500℃回火，空冷-后刀面镀耐磨复合层。工艺详细说明如下：在加工刀座安装面之前的工艺与原工艺相同，此处不再说明。堆焊高合金层的成分为钨系或钨钼系高速钢系列，高速钢堆焊层与基体结合强度高，强韧性好，回火抗力高，高温回火时有二次硬化效果使耐磨性大为提高，堆焊部位为前刀面与主副后刀面，前刀面堆焊厚度为1～3毫米，后刀面堆焊厚度为2～4毫米，堆焊方法可用气焊或者电焊的方法，分层堆焊以避免组织粗大。堆焊后在砂轮上将刀头修磨成型，修磨时若发现有堆焊不足之处可进行补焊。成型后的刀具首先在930℃高温淬火，该温度高于一般低合金结构钢的常规淬火温度，目的在于使合金元素充分溶入奥氏体增加淬透性，促进堆焊层与基体界面之间互扩散，改善堆焊层及热影响区组织，水淬后刀体整体获得内外均匀一致的马氏体组织，堆焊层为未溶合金碳化物、马氏体与残余奥氏体。随后在800℃加热亚温淬火，刀体内部形成细小马氏体组织及晶界断续分布的高塑性铁素体，晶界杂质溶入塑性的铁素体中，净化了晶界，消除了晶界脆化，避免了回火脆性，堆焊层中碳化物进一步弥散析出，基体韧性提高，残余奥氏体转变为二次马氏体，使耐磨性提高。500℃回火后刀体内部组织为均匀一致的极细片状屈氏体加细小的少量铁素体，强韧性达到最佳配合，堆焊层中二次马氏体得到回火，基体中弥散碳化物增多，呈现二次硬化现象，且堆焊层抗冲击性能大为提高。经上述综合热处理后，刀体硬度达到HRC35左右，冲击韧性大于800kJ/m²，堆焊层硬度高于HRC60，冲击韧性高于硬质合金，堆焊层与基体之间是互扩散冶金过渡结合层，结合强度大大高于钎焊层，且硬度分布合理，截齿总体性能综合指标得到全面优化，材料性能潜力得到充分发挥。为了进一步提高后刀面耐磨性，还可在后刀面再镀覆一层耐磨复合镀层，镀覆方法为电镀、等离子喷涂、爆炸喷涂或超音速喷涂，复合层中以Fe、Co或Ni作粘结相，以WC、TiC、Al₂O₃、Cr₂O₃、SiN或金刚石作分散耐磨质点相，成分配比为耐磨质点相含量为50～90％，余为粘结相，镀层厚度为0.1～1毫米。镀后可进行低温回火，也可不进行低温回火。