阅读说明：本技术 一种金刚石截齿及其生产方法 (diamond cutting tooth and production method thereof ) 是由 杨岗 李卫华 王小兵 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿隧道掘进工程施工技术领域,公开了一种金刚石截齿及其生产方法、巷道掘进机、采煤机,采用低熔点高强度的银基焊料,大大提高了新型金刚石复合齿的抗冲击性和耐磨性。本发明配合有半球状的焊接方法可以有效地在焊接过程中排出焊接底部产生的气体；焊接时把金刚石复合齿托起使之液化的焊剂对配合焊接表面进行除氧化层处理。在温度升值到630-750℃时焊料通过焊剂助融通过圆弧配合的方式,由于比重不同的原因,焊料熔融时通过金刚石复合齿球状底部及自身的重量,挤压时焊料自然的将液化的焊剂及气体通过焊缝排出,圆球面配合间隙过渡无阻力点产生,焊料可以均匀且顺利的将焊剂挤出,确保焊料均匀,无虚焊面。(the invention belongs to the technical field of coal mine tunnel tunneling engineering construction, and discloses a diamond cutting tooth and a production method thereof, a tunnel boring machine and a coal mining machine. The invention can effectively discharge the gas generated at the bottom of the welding in the welding process by matching with the hemispherical welding method; during welding, the diamond composite tooth is supported and liquefied, and the surface matched with the welding surface is subjected to oxide layer removing treatment by using the welding flux. When the temperature rises to 630-750 ℃, the solder is melted by the flux and matched through an arc, due to the reason of different specific gravity, the solder is melted and passes through the spherical bottom of the diamond composite tooth and the weight of the solder, the liquefied flux and gas are naturally discharged through a welding seam when the solder is extruded, no resistance point is generated in the transition of the matching clearance of the spherical surfaces, the solder can evenly and smoothly extrude the flux, and the uniformity of the solder is ensured without a virtual welding surface.)

一种金刚石截齿及其生产方法

技术领域

本发明属于煤矿隧道掘进工程施工技术领域，尤其涉及一种金刚石截齿及其生产方法、巷道掘进机、采煤机。

背景技术

目前，最接近的现有技术：现有技术中掘进机、综采机和盾构机、旋挖钻机广泛用于各种煤矿隧道掘进工程施工；截割头是掘进机、综采机和盾构机、旋挖钻机的主要部件，截齿通过齿座固定在截割头上，截齿通常采用硬质合金齿尖（称之为硬质合金截齿），多为圆锥的外形，并直接固定在相应的底座上。在实际工作过程中，截割头以冲击的方式通过截齿截割岩石，是主要的受力部件。其中，在遇到硬度较高的岩层时，受到较大的冲击载荷和摩擦，其上的硬质合金截齿磨损较快，严重影响了工作效率。

传统截齿都是由硬质合金齿头和截齿基体两部分组成，一般采用铜作为焊料高温焊接或热压技术将硬质合金齿头与截齿基体连接成一体。焊接时的高温会影响硬质合金内部的组织结构，降低了合金齿的强度，耐磨性，抗冲击性；从而降低了截齿的使用寿命。因此生产中急需一种抗冲击强度及耐磨性更好的截齿。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统截齿焊接时的高温会影响硬质合金内部的组织结构，降低了合金齿的强度，耐磨性，抗冲击性；降低了截齿的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种金刚石截齿及其生产方法、巷道掘进机、采煤机。

本发明是这样实现的，一种金刚石截齿的生产方法，所述金刚石截齿的生产方法包括以下步骤：

第一步，金刚石复合齿分体式通过与合金或钢体底托高频焊接合成一体，焊接前在两焊接面均匀涂抹硼砂焊膏去氧化层，放入片状与两焊接面大小相同厚度0.1-0.5毫米银基焊料，装配好放入焊接工装内，通过高频焊机在2-10分钟内升温680-750℃，同时加预压力；680-750℃保温2-10分钟，空冷；

第二步，金刚石复合齿一体式和分体式通过焊接将金刚石复合齿和合金或钢体底托焊接合成一体，将基体镶嵌盲孔内表面进行去污处理；金刚石复合齿和合金或钢体底托进行喷砂去污处理，孔内放入银基焊料，焊剂质量通过配合间隙体积及焊料质量计算得出；高频通过5-8分钟、500A电流升温至680-750℃，680-750℃保温5-8分钟，最后加预紧力；直到温度降至550℃，取下放入保温箱保温。

进一步，所述第一步的金刚石复合齿分体式通过与合金或钢体底托高频焊接合成一体，焊接时焊接面通过喷砂、酒精清洗进行去污处理；

所述金刚石截齿的生产方法将金刚石复合齿体托起使之液化的焊剂对配合焊接表面进行除氧化层的处理；

所述金刚石截齿的生产方法将温度升值到630-750℃时焊料通过焊剂助融通过圆弧配合，挤压时焊料自然的将液化的焊剂及气体通过焊缝排出；

将金刚石复合齿作成类半球状的底面，通过低熔点焊接工艺的焊接。

进一步，所述金刚石复合齿分为：底托与复合齿为模具同种材质一次成型的一体式；合金或钢体底托与金刚石复合齿底面通过焊接成为一体的分体式；

所述硬质合金分为四类：

第一种：最大端直径为圆柱结构；

第二种：最大端直径为圆锥体结构；

第三种：最大端直径为倒圆锥体结构；

第四种：最大端直径为圆柱结构下部为倒圆锥台结构再接圆柱或圆锥或倒圆锥结构；

所述硬质合金的底部分四种：

第一种：在复合齿底面增添半圆球或半圆球接三角锥；

第二种：在复合齿底面类似椭圆状半球；

第三种：在复合齿底面加三角锥接圆球面；

第四种：在复合齿底面加曲面接曲面的方式。

本发明的另一目的在于提供一种由所述金刚石截齿的生产方法生产的金刚石截齿，所述金刚石截齿设置有：

基体；

基体上设置有类半球底面或平底面的切削齿，切削齿与半圆球状底托焊接，基体上方设有与金刚石复合齿同钢体底托配合加工的镶嵌盲孔，基体上方圆周状棱台处的圆周状焊接高强度耐磨层和卡簧槽。

进一步，所述基体下部的底端设有和截齿底座相固定的卡簧槽。

进一步，所述基体上部易磨损区设有耐磨层；耐磨层采用堆焊技术将碳化钨焊条堆焊在截齿基体易磨损区加工的圆周状棱台，且完全覆盖在易磨损基体的表面。

进一步，所述基体上部耐磨层呈环状焊接，其中堆焊碳化钨层沿着基体轴线方向每层依次叠加，厚度垂直于基体轴线方向依次增加；截齿的基体与齿座中心旋转地连接。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述金刚石截齿的巷道掘进机。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述金刚石截齿的采煤机。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述金刚石截齿的盾构机。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明采用中低熔点高强度的银基焊料，其可满足金刚石可焊接温度，低容高强度的工艺需求；银基焊料主要特性为填缝性好、抗疲劳强度高、焊接强度高、适用于金刚石工具的自动焊接；这样的改进避免了高温对金刚石复合层与合金底座结合组织的影响，大大提高了新型金刚石复合体的抗冲击性和耐磨性。金刚石复合齿分体式是通过与合金或钢体底托高频焊接合成一体，确保焊接焊料均匀，无虚焊面，确保同轴度。

本发明配合有半球状的焊接方法可以有效地在焊接过程中排出焊接底部产生的气体；由于焊剂与焊料融化存在温度差，本发明将利用这一点，在焊剂融化时焊料固态形态没有改变，把金刚石复合齿体托起使之液化的焊剂对配合焊接表面进行还原氧化层的处理。在温度升值到630-750℃时焊料通过焊剂助融通过圆弧配合的方式，由于比重不同的原因，焊料熔融时通过金刚石复合齿球状底部及自身的重量，挤压时焊料自然的将液化的焊剂及气体通过焊缝排出，圆球面配合间隙过渡无阻力点产生，焊料可以均匀且顺利的将焊剂挤出，确保焊料均匀，无虚焊面。

本发明以此为低熔点高强度焊接、均匀焊接面的实践及理论的证明、类似半球状底托的运用，完整的低熔点焊接工艺的完善；避免了高熔点铜焊或热压对聚晶金刚石切削齿的影响、极大提高了金刚石复合齿的抗冲击性和耐磨性；且截齿易磨损区增加了耐磨层使得截齿的耐磨性增强，对金刚石复合齿有良好的支撑作用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的金刚石截齿的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的截齿基体的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的金刚石复合齿一体式结构示意图；

图4是本发明实施例提供的金刚石复合齿分体式结构示意图；

图5是本发明实施例提供的截齿的基体内部焊接的局部机构示意图；

图中：1、基体；2、切削齿；3、半圆球状底托；4、镶嵌盲孔；5、圆周状棱台；6、卡簧槽；7、高强度耐磨层；

图6是本发明实施例提供的金刚石截齿的生产方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种金刚石截齿及其生产方法、巷道掘进机、采煤机，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的金刚石截齿包括：基体1、切削齿2、半圆球状底托3、镶嵌盲孔4、圆周状棱台5、卡簧槽6、高强度耐磨层7。

基体1上设置有类半球底面或平底面的切削齿2，切削齿2与半圆球状底托3焊接，基体1上方设有与金刚石复合齿同钢体底托配合加工的镶嵌盲孔4，基体1上方圆周状棱台5处的圆周状焊接高强度耐磨层7和卡簧槽6。

基体1下部的底端设有和截齿底座相固定的卡簧槽6；基体1上部易磨损区设有耐磨层；其耐磨层采用堆焊技术将碳化钨焊条堆焊在截齿基体易磨损区加工的圆周状棱台5，且完全覆盖在易磨损基体的表面。

截齿基体上部耐磨层7呈环状焊接，其中堆焊碳化钨层沿着基体轴线方向每层依次叠加，其厚度垂直于基体轴线方向依次增加。截齿的基体1与齿座中心旋转地连接。

在本发明的优选实施例中，切削齿2为金刚石复合齿，由金刚石复合层和硬质合金底座组成（由金刚石微分与硬质合金底座通过超高压及高温烧结而成）。硬质合金底座和设于底座表面上的金刚石复合层之间通过高温高压合成一体。设于硬质合金底座上方的聚晶金刚石复合层齿尖呈球状；聚晶金刚石复合层齿尖接圆弧状回转面；聚晶金刚石复合层圆弧状回转面小于硬质合金最大端直径圆柱面。金刚石复合齿分为两大类：一类为：一体式（底托与复合齿为模具同种材质一次成型）；一类为：分体式（合金或钢体底托与金刚石复合齿底面通过焊接成为一体）。

在本发明的优选实施例中，硬质合金分为四类种：

第一种：最大端直径为圆柱结构；

第二种：最大端直径为圆锥体结构；

第三种：最大端直径为倒圆锥体结构；

第四种：最大端直径为圆柱结构下部为倒圆锥台结构再接圆柱或圆锥或倒圆锥结构。

在本发明的优选实施例中，硬质合金的底部：分四种：

第一种：在复合齿底面增添半圆球或半圆球接三角锥；

第二种：在复合齿底面类似椭圆状半球（可接三角锥）；

第三种：在复合齿底面加三角锥接圆球面；

第四种：在复合齿底面加曲面接曲面的方式。

在本发明的优选实施例中，硬质合金和增添半球接三角锥可以生产成为一体，均为合金模具成型，也可以通过焊接成为一体；合金底座部分与底部结构可根据实际情况交叉成型，非固定不变。

在本发明的优选实施例中，金刚石复合齿的焊接温度不能超过750度，因此不能使用铜焊料焊接，而为了满足金刚石复合层的特性，通过实验与实践本发明采用中低熔点高强度的银基焊料，其可满足金刚石可焊接温度，低容高强度的工艺需求；银基焊料主要特性为填缝性好、抗疲劳强度高、焊接强度高、适用于金刚石工具的自动焊接；这样的改进避免了高温对金刚石复合层与合金底座结合组织的影响，大大提高了新型金刚石复合体的抗冲击性和耐磨性。

在本发明的优选实施例中，金刚石复合齿分体式是通过与合金或钢体底托3高频焊接合成一体，确保焊接焊料均匀，无虚焊面，确保同轴度；

如图6所示，本发明实施例提供的金刚石截齿的生产方法包括以下步骤：

S601：金刚石复合齿分体式通过与合金或钢体底托高频焊接合成一体，焊接前在两焊接面均匀涂抹硼砂焊膏去氧化层，放入片状与两焊接面大小相同厚度0.1-0.5毫米银基焊料，装配好放入焊接工装内，通过高频焊机在2-10分钟内升温680-750℃，同时加预压力；680-750℃保温2-10分钟，空冷；

S602：金刚石复合齿一体式和分体式通过焊接将金刚石复合齿和合金或钢体底托焊接合成一体，将基体镶嵌盲孔内表面进行去污处理；金刚石复合齿和合金或钢体底托进行喷砂去污处理，孔内放入银基焊料，焊剂质量通过配合间隙体积及焊料质量计算得出；高频通过5-8分钟、500A电流升温至680-750℃，680-750℃保温5-8分钟，最后加预紧力。直到温度降至550℃，取下放入保温箱保温。

在本发明的优选实施例中，步骤S601金刚石复合齿分体式通过与合金或钢体底托高频焊接合成一体，焊接时焊接面通过喷砂、酒精清洗等进行去污处理。

在本发明的优选实施例中，步骤S602银基焊料质量通过配合间隙计算得出。

在本发明的优选实施例中，本发明配合有半球状的焊接方法可以有效地在焊接过程中排出焊接底部产生的气体，由于焊剂与焊料融化存在温度差，本发明将利用这一点，在焊剂融化时焊料固态形态没有改变，把金刚石复合齿体托起使之液化的焊剂对配合焊接表面进行还原氧化层的处理，（由于102焊剂加热至430-600℃时首先液化；对焊接配合面进行除污（还原氧化层），如果产生的少部分液体无法排除，在温度持续升高的过程中液化的焊剂逐渐气化排出）。

在本发明的优选实施例中，在温度升值到630-750℃时焊料通过焊剂助融通过圆弧配合的方式，由于比重不同的原因，焊料熔融时通过金刚石复合齿球状底部及自身的重量，挤压时焊料自然的将液化的焊剂及气体通过焊缝排出，圆球面配合间隙过渡无阻力点产生，焊料可以均匀且顺利的将焊剂挤出，确保焊料均匀，无虚焊面。

本发明的金刚石复合齿的焊接温度不能超过750度，因此不能使用铜焊料焊接，而为了满足金刚石复合层的特性，通过实验与实践本发明采用中低熔点高强度的银基焊料，其可满足金刚石可焊接温度，中低熔点高强度的工艺需求；银基焊料主要特性为填缝性好、抗疲劳强度高、焊接强度高、适用于金刚石工具的自动焊接；这样的改进避免了高温对金刚石复合层与合金底座结合组织的影响，大大提高了新型金刚石复合体的抗冲击性和耐磨性；本发明在现有技术的基础上将金刚石复合齿作成类半球状的底面，通过低熔点焊接工艺的焊接，解决了现有中低熔点焊接时盲孔排气夹渣等困难问题，本发明运用提高焊接强度，避免截齿在工作过程中因焊接强度不够而脱落的问题，金刚石截齿高耐磨、高抗冲击性，则以数倍于合金截齿的寿命及效率证明了自身价值；此外，截齿易磨损区增加了耐磨层使得截齿的抗冲击性和耐磨性增强。并且，截齿基体可以对新型金刚石复合齿提供良好的支撑，所述金刚石复合齿取代硬质合金齿作为掘进工具截割岩石。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。