一種釬焊煤截齒的快速制造方法
【專利摘要】一種釬焊煤截齒的快速制造方法，屬于高溫釬焊煤礦采掘機械【技術(shù)領(lǐng)域】，可解決采煤機截齒使用壽命短的問題。本發(fā)明所需材料為鋼質(zhì)齒基體、銅基釬料和無鍍膜金剛石，首先將加工好的鋼質(zhì)齒基體和無鍍膜金剛石放入有機溶劑中進行超聲波清洗，再依照鋼質(zhì)齒基體/銅基釬料/金剛石磨粒三層順序制作待加工試樣，然后將試樣置入由CO2激光器、數(shù)控加工機床等組成高溫釬焊設(shè)備上，在CO2激光作用下，銅基釬料受熱快速熔化，與基體和金剛石發(fā)生化學冶金結(jié)合，從而將金剛石與基體牢固地連接在一起。本發(fā)明加工效率高，加工過程易于控制，適于自動化生產(chǎn)。并且煤截齒不易脫落，使用壽命長，對于降低采煤機截齒消耗量，提高采煤效率具有積極的意義。
【專利說明】一種釬焊煤截齒的快速制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采煤機械中的煤截齒高溫釬焊【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種煤截齒的高溫釬焊 快速制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 采煤機截齒是直接切割煤炭的關(guān)鍵零部件，是落煤及碎煤的主要工具，它的性能 好壞直接影響采煤機生產(chǎn)能力的發(fā)揮及工作的穩(wěn)定性。目前，截齒的一般制備方法是在經(jīng) 淬火、回火處理的低合金結(jié)構(gòu)鋼齒基體上鑲嵌硬質(zhì)合金齒頭，或截齒前端表面涂覆耐磨層。 經(jīng)過實際調(diào)查，現(xiàn)在生產(chǎn)的采煤機截齒在采煤的過程中常常發(fā)生齒頭破損、脫落、甚至沿著 截齒頸斷裂等問題，使截齒壽命大大縮短，造成采煤效率低，采煤成本高，同時造成硬質(zhì)合 金和鋼質(zhì)基材等原材料巨大浪費。
[0003] 金剛石（Diamond)是碳（C)的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)屬等軸面心立方晶系，獨特的晶體 結(jié)構(gòu)使金剛石具有自然界物質(zhì)中最高的硬度、剛性以及優(yōu)良的抗磨損、抗腐蝕性和化學穩(wěn) 定性。金剛石優(yōu)異的物理機械特性決定了它是制作加工工具的理想原材料，廣泛應(yīng)用于硬 質(zhì)合金、工程陶瓷、光學玻璃、半導(dǎo)體材料、花崗巖等硬脆材料的鉆頭、鋸切工具、各式各樣 的磨削工具及其它重要的超硬耐磨表面。
[0004] 激光具有能量密度高、升降溫速度快的特點，可以局部加熱，熱影響區(qū)小，可釬焊 幾何形狀復(fù)雜的工件，并且激光束可用光纖傳輸，因此可在常規(guī)方式不易釬焊的部位進行 加工，靈活性好，同時金剛石在高溫環(huán)境下暴露的時間很短，這就有效的控制了金剛石的石 墨化。激光釬焊過程能夠通過軟件實行自動化流程的智能控制，因此采用激光作為熱源在 煤截齒表面釬焊金剛石磨粒可以實現(xiàn)高效的自動化、智能化生產(chǎn)，并能顯著提高采煤機截 齒使用性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種釬焊煤截齒快速制造方法，該截齒耐磨性能好，不易 脫落，使用壽命長。以解決目前煤截齒在使用過程中存在的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：該煤截齒由鋼質(zhì)基體和金剛石磨粒釬焊而成，將加工好的 截齒鋼基體和無鍍膜金剛石放入有機溶劑中進行超聲波清洗，再依照鋼質(zhì)基體/銅基釬料 /金剛石磨粒三層順序制作待加工試樣，然后將試樣置入由CO 2激光器、數(shù)控加工機床等組 成的釬焊設(shè)備上，在CO2激光作用下，銅基釬料受熱熔化，與基體和金剛石發(fā)生化學冶金結(jié) 合，實現(xiàn)鋼質(zhì)基體和金剛石磨粒的剛強度連接。
[0007] 激光器的功率調(diào)整為400-550W，激光掃描速度為15-20mm/min，激光光斑面積為 10-15mm 2。最佳的激光釬焊金剛石磨粒的參數(shù)為：激光器的功率480W，掃描速度18mm/min， 激光光斑面積為12mm 2。銅基釬料與鋼質(zhì)基體中的元素在結(jié)合處相互擴散形成化學冶金結(jié) 合；銅基釬料中的Ti元素在金剛石界面富集，并與金剛石中的C元素反應(yīng)生成TiC。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖 圖中1金剛石，2銅基釬料，3鋼基體。

【具體實施方式】
[0009] 實施例：一種釬焊煤截齒的快速制造方法，該煤截齒由金剛石磨粒、銅基釬料和鋼 基體構(gòu)成，將鋼基體和金剛石磨粒分別放入有機溶劑中進行超聲波清洗，釬焊前，依照鋼基 體/銅基釬料/金剛石磨粒三層順序，將40/50目無鍍膜金剛石和銅基釬料預(yù)涂敷在鋼基 體表面，經(jīng)烘干后，放置在CO 2激光器上進行激光釬焊。
[0010] 激光釬焊工藝參數(shù)：激光波長10. 6 ,多模矩形光斑，面積12mm2,激光功率 480W，掃描速度18mm/min。經(jīng)理化分析后發(fā)現(xiàn)：激光釬焊后釬料層鋪展均勻，銅基釬料對 金剛石磨粒表現(xiàn)出良好的浸潤性，釬焊后金剛石磨粒的晶形完整，棱角分明，無裂紋。
[0011] 將焊后的金剛石磨粒，在強酸中浸蝕若干小時，通過SEM觀察界面生成物形態(tài)?？?以清楚地看到在金剛石表面上貼面生長著較為規(guī)則的扁條狀生成物。經(jīng)X射線衍射物相分 析，可見在金剛石表面TiC有生成，對銅基釬料與鋼基體界面的元素分布進行分析，Cu、Sn、 Ti元素在界面處的濃度梯度均呈現(xiàn)緩慢的過渡趨勢，這說明銅基釬料與鋼基體在界面處存 在著明顯的擴散現(xiàn)象，由此可以認為銅基合金釬料與鋼基體之間形成了化學冶金結(jié)合。
[0012] 將釬焊后的截齒在采煤機上進行重負荷作業(yè)試驗，結(jié)果表明金剛石磨粒為正常磨 損，沒有整顆金剛石脫落，說明鋼基體對金剛石磨粒的把持強度很高。因此，本具體實施方 式具有耐磨性好、截齒不易脫落、使用壽命長等特點，對于降低采煤機截齒消耗量，提高效 率和增加采煤生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益都有積極意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種釬焊煤截齒的快速制造方法，其特征在于，所述的截齒的結(jié)構(gòu)由剛質(zhì)齒基體 (3)、銅基釬料層（2)和金剛石磨料（1)組成。
2. 將加工好的鋼質(zhì)齒基體和無鍍膜金剛石放入有機溶劑中進行超聲波清洗，再依照鋼 質(zhì)齒基體/銅基釬料/金剛石磨粒三層順序制作待加工試樣，然后將試樣置入由C02激光 器、數(shù)控加工機床等組成的高溫釬焊設(shè)備上，在C02激光作用下，銅基釬料快速受熱熔化，與 鋼質(zhì)基體和金剛石磨粒發(fā)生化學冶金結(jié)合，金剛石磨粒（1)通過銅基釬料（2)的連接作用， 與截齒鋼質(zhì)基體焊為一體。
3. 按權(quán)利要求1、2所述的釬焊煤截齒的快速制造方法，其特征在于，C02激光器的功率 調(diào)整為400-550W，激光掃描速度為15-20mm/min，激光光斑面積為10-15mm2。
【文檔編號】B23K1/20GK104384648SQ201410540105
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】楊志波, 趙波, 劉愛菊, 曹偉, 焦鋒 申請人:河南理工大學