CN101382072B - 金刚石孕镶截齿及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石孕镶截齿，包括齿柄和齿头，在齿柄功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量至少两条；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头由金刚石混料和碳化钨中的一种或者两种材料制成；所述孕镶槽内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致；所述翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成；本发明的截齿，提高了抗冲击强度以及耐磨性能，进而提高机械设备的工作效率和使用寿命。

Description

金刚石孕镶截齿及其制作工艺

技术领域

本发明涉及用于矿山开采、隧道施工等工程钻探机械或者采掘设备领域尤其是涉及一种用于钻探机械或者采掘设备的金刚石孕镶截齿及其制作工艺。

背景技术

现有技术中，截齿是大型采掘机、掘进机、旋挖机、铣刨机、盾构机等工程机械上的关键元件，主要应用在煤田的采煤、巷道掘进等采掘、煤矿、矿山开采设备、各类隧道及公路等工程机械设备及钻探机械设备领域，随着资源与社会发展的需求日趋增长，大型采掘机械的使用越来越广泛，因而对截齿的性能提出了更高的要求。

按现有生产工艺生产的硬质合金截齿硬度不够高，截齿柄材质磨损快，从而使固定于截齿柄端部的硬质合金截齿头过早的脱落，导致整个截齿提前损毁失效。这样，一方面由于截齿整体寿命过短，直接造成整体开采设备成本提高，另一方面由于频繁的更换截齿，使得开采设备的效率不能充分发挥，对人力、钢材等资源造成浪费。为了解决该问题，传统上主要采用对截齿柄进行热处理或在截齿柄表面堆焊一层耐磨焊条来增加其耐磨性，以达到齿柄保径目的，但是效果并不明显。而金刚石复合齿头虽然有较高硬度以及耐磨性能，但抗冲击性能差，往往导致金刚石复合截齿的金刚石工作层非正常脱落，从而使生产成本非正常上升；例如，申请号为200810030935.9的中国专利公开了一种金刚石复合截齿头，截齿头是在硬质合金基体的端部表面有一层金刚石聚晶层，尽管提高了截齿的耐磨性能，但是由于截齿的工作环境复杂，截齿头在不断受到较强冲击力的情况下，金刚石聚晶层比较容易损坏脱落，从而影响正常的工作，带来生产成本的非正常上升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种金刚石孕镶截齿，提高截齿的整体硬度，特别是抗冲击强度以及耐磨性能，进而提高机械设备的工作效率和使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的金刚石孕镶截齿包括齿柄和齿头，齿柄的一端为夹持端，夹持端用于和设备联接，齿柄的另一端为功能端，齿头设置在功能端，在所述的齿柄功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量为两条或两条以上；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头由金刚石混料、立方氮化硼和碳化钨中的一种或者两种材料制成；所述孕镶槽内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致，这里所述的形状和尺寸一致是指：即条状槽内嵌入形状相同的条状翼片，扇状槽内嵌入形状相同的扇形翼片，翼片和嵌入孕镶槽后二者之间没有间隙或者间隙很小，即二者结合紧密，翼片的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片的外侧面可以高于、低于或平于齿柄本体的外侧面；所述翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成。

进一步，所述孕镶槽的深度为至少0.1mm；孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头突出齿柄本体的部分为半球状、球缺状或者圆锥状中的一种形状。

进一步，所述的金刚石混料的组分为：金刚石与其它混料的重量比为2：3，其中其它混料按重量百分比计包括碳化钨15％、碳化钛45％、铜33％、钴5％和银2％。

本发明的另一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的一种制作工艺，包括以下步骤：

a.加工齿柄主体；

b.加工孕镶凹坑和孕镶槽

在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作碳管和碳芯模具

根据经过a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状制作碳管，该碳管内腔一端的形状与经a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状一致；该碳管内腔的另一端形状与碳芯的外部形状一致，以方便碳芯插入碳管；碳芯一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头突出齿柄本体部分的形状和尺寸一致；将制作好的碳管和碳芯模具用丙酮或酒精清洗并烘干；

d.热压齿头和翼片

将c步骤制作的碳管的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，将碳化钨粉末或金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑和孕镶槽，待孕镶凹坑和孕镶槽填满后，根据待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石混料；然后，将碳芯带有碳芯凹坑的一端插入碳管，并向齿柄方向对碳芯略施压力，接通电源将碳化钨粉末或金刚石混料加热至700～1350摄氏度使碳化钨粉末或金刚石混料完全熔融，然后断开电源；

e.保温

将d步骤加工完成的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

f.后工序

对经e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

本发明的又一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的另一种制作工艺，包括以下步骤：

a.加工齿柄主体；

b.加工孕镶凹坑

在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作碳管和碳芯模具

按照经过a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状制作碳管，该碳管内腔一端的形状与经a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状一致；该碳管内腔的另一端形状与碳芯的外部形状一致，以方便碳芯插入碳管；碳芯一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头突出齿柄本体部分的形状和尺寸一致；将制作好的碳管和碳芯模具用丙酮或酒精清洗并烘干；

d.热压齿头

将c步骤制作的碳管的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，将碳化钨粉末或金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑，待孕镶凹坑填满后，根据待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石混料；然后，将碳芯带有碳芯凹坑的一端插入碳管，并向齿柄方向对碳芯略施压力，接通电源将碳化钨粉末或金刚石混料加热至700℃～1350℃使碳化钨粉末或金刚石混料完全熔融，然后断开电源；

e.保温

将d步骤加工完成的截齿半成品放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

f.加工孕镶槽

在经e步骤保温的截齿半成品上，加工所述的孕镶槽，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

g.制作翼片

根据f步骤所加工的孕镶槽的形状和尺寸制作翼片，该翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成，采用金刚石混料或者碳化钨时采用热压的方式制作；

h.焊翼片

将g步骤中准备好的翼片采用铜钎焊或银钎焊的方式固定到对应的孕镶槽中；

i.再保温

将经过h步骤焊好翼片的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

j.后工序

对经过i步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

本发明的再一目的在于提供所述金刚石孕镶截齿的另一种制作工艺，包括以下步骤：

a.加工齿柄主体；

b.加工孕镶凹坑和孕镶槽

在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作翼片和齿头

根据b步骤所加工的孕镶槽和孕镶凹坑的形状和尺寸制作翼片和齿头；所述翼片由金刚石混料、立方氮化硼、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成，采用金刚石混料、立方氮化硼或者碳化钨制作翼片时采用热压的方式制作；所述齿头由金刚石混料和碳化钨中的一种或者两种材料热压制成；

d.焊翼片和齿头

将c步骤中准备好的翼片采用铜钎焊或银钎焊的方式固定到对应的孕镶槽中；将c步骤中准备好的齿头采用铜钎焊或银钎焊的方式固定到对应的孕镶凹坑中；

e.保温

将经过d步骤焊好翼片的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

f.后工序

对经过e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

本发明的有益效果如下：

本发明完全改变了截齿功能端超硬材料工作部件的材质及其与截齿齿柄本体的结合方式。本发明完全改变了传统的截齿齿头的材质，用金刚石、立方氮化硼或者碳化钨其中的一种或者两种材料为主要成分制作超硬材料齿头，用该超硬材料齿头孕镶到齿柄功能端的端面以取代现有截齿的硬质合金齿头或者金刚石复合截齿头；本发明同时还在齿柄功能端的侧面的孕镶槽内镶嵌两条或两条以上翼片，翼片是以齿头为中心向外辐射的条状或扇状超硬材料片，翼片可以和齿头一次热压成型，也可以在热压好齿头后再将形状尺寸一致的翼片焊入孕镶槽内。制作步骤中的保温步骤是为了消除截齿内的应力。本发明采用的以金刚石、碳化钨为主要成分的等超硬材料在合适的温度烧结后具有晶粒呈无序排列状态，因而硬度均匀且不具方向性；具有较高硬度，特别是抗冲击强度以及耐磨性好。本发明采用合适的材质原料制作并镶嵌齿头，同时采用合适的材质原料制作并镶嵌齿头特定形态的翼片，提高了截齿功能端的抗冲击能力和耐磨性能，从而提高了截齿的使用寿命，采用本发明生产的金刚石孕镶截齿的使用寿命是传统工艺生产的硬质合金截齿寿命的15至60倍，甚至更多。从社会效益角度讲，使用寿命大大延长的截齿减少了截齿的更换频次，不仅能够大大节约制造截齿的钢材成本、相关的物流成本，而且也节约了截齿的机械加工成本，减少了电力资源的消耗；从使用效率上说，使用寿命的延长能够大大减少因更换截齿造成的工时和人力的浪费，相对增加了有效工作时间，提高了工作效率，使采用本发明截齿的整套机械设备性能发挥到了现阶段比较完美的最佳水平。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过说明书、权利要求书或者附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为实施例一所述截齿的主视图。

图2为图1所示截齿的左视图。

图3为图2中A-A剖面图。

图4为制作实施例1所述截齿时模具与齿体装配示意图。

图5为实施例二所述截齿的主视图。

图6为图5所述截齿的左视图。

图7为图6中B-B剖面图。

图8为实施例三所述截齿的主视图。

图9为图8所述截齿的左视图。

图10为图9中C-C剖面图。

图11为制作实施例三所述截齿时模具与齿体装配示意图。

图12为实施例四所述截齿的主视图。

图13为图12的左视图。

图14为图13中D-D剖面图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一、

如图1、图2和图3所示，本实施例的金刚石孕镶截齿包括齿柄1和齿头2，齿柄1的左端为夹持端，使用时用于和工程设备联接，齿柄1的右端为功能端，齿头2设置在功能端，用以承受工作面的冲击和摩擦。齿柄1的功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽。所述孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头2的一端紧密镶嵌在孕镶凹坑内，另一端露出齿柄1的本体，齿头2露出齿柄1的本体的部分为球缺状，很明显也可以为半球状、圆锥状或者其它形状。所述孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，本实施例中孕镶槽为条状槽，其数量为4条。所述4条孕镶槽内分别紧密镶嵌翼片3，本实施例中翼片3与齿头2在制作的时候一次热压成型而连为一体；本实施例中翼片3的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸相同，即条状槽内嵌入形状和尺寸相同的条状翼片3，翼片3和嵌入孕镶槽后二者之间没有间隙或者间隙很小，即二者结合非常紧密。实际制作时，翼片3的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片3的外侧面可以高于、低于或平于齿柄1的本体的外侧面；本实施例中翼片3的厚度和孕镶槽的深度相同，都是至少0.1mm，本实施例为4mm，这样，翼片3的外侧面刚好齿柄1的本体的外侧面相互平齐。本实施例中齿头2由金刚石混料热压而成；当然为降低成本而节约造价较高的金刚石混料，齿头2可以采用与金刚石硬度相差不多的立方氮化硼和碳化钨的混料代替金刚石混料；也可以采用另一个比较好的做法，即在制作过程中，热压成型前，先在凹坑内填入一定量的碳化钨(碳化钨中也可以掺入少量的钛或钴)，然后再加入金刚石混料，这样热压成型后，齿头2的突出齿柄1本体的部分的主要成分即为金刚石材料，这样再节省成本的情况下仍能达到本发明的目的。本实施例中翼片3由碳化钨原料热压而成，碳化钨原料中掺入2-8％的钴(重量百分比)，显而易见，翼片3也可以由金刚石混料热压而成。本发明中，根据岩石的硬度的高低不同、岩石的粒度大小的不同，所述金刚石混料的配比也不同，本实施例中金刚石与其它混料的重量比为2：3，其中其它混料按重量百分比计包括碳化钨15％、碳化钛45％、铜33％、钴5％和银2％。本实施例的金刚石孕镶截齿使用寿命可以达到普通硬质合金齿头的截齿使用寿命的30倍以上。经过反复试用和跟踪研究，采用金刚石混料配比不同的齿头本发明的金刚石孕镶截齿使用寿命均可达到普通硬质合金齿头的截齿使用寿命的15～60倍以上。

以下结合图1、图2、图3和图4介绍本实施例的截齿的制作工艺，该工艺包括如下步骤：

a.加工齿柄1的主体部分；

b.加工孕镶凹坑和孕镶槽

按要求在齿柄1的功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄1的功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作碳管4和碳芯5

碳管4和碳芯5为石墨模具。按照经过a步骤加工后的1齿柄1的功能端的形状制作碳管4。如图4所示，该碳管4的内腔左段的形状与经a步骤加工后的齿柄1的功能端的形状和尺寸一致，以便碳管4套入齿柄1的功能端进行热压齿头2和翼片3；碳管4内腔的右段形状与碳芯5的外部形状一致，以方便碳芯5插入碳管4；碳芯5为实心圆柱体，碳芯5的左端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状制作，由于本实施例中齿头2露出齿柄1的本体的部分为球缺状，故本实施例中碳芯凹坑也为球缺型以热压成型出对应的齿头2的形状；将制作好的碳管4和碳芯5用丙酮或酒精清洗并烘干；本步骤中的碳管4和碳芯5模具制作时，在碳管4的内腔和碳芯凹坑的表面设置点状突起或者点状凹坑

d.热压齿头2和翼片3

如图4所示，将c步骤制作的碳管4的一端套装在b步骤制作的齿柄1的功能端，按比例混合金刚石混料，然后将金刚石混料导入碳管4的内腔以填充孕镶凹坑和孕镶槽，待孕镶凹坑和孕镶槽填满后，根据待加工的齿头2突出齿柄1的本体部分的大小继续导入一定量的金刚石混料；然后，将碳芯5带有碳芯凹坑的一端插入碳管4的内腔，采用激光焊机，高频焊机或中频焊机将其加热至700～1350摄氏度左右，使碳化钨粉末、立方氮化硼或金刚石混料完全熔融，然后断开电源，其间，对碳芯5沿齿柄1的轴线方向由右至左施加合适的压力。

e.保温

将d步骤加工完成的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；保温步骤有助于消除应力。

f.后工序

对经e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

实施例二、

本实施例的金刚石孕镶截齿与实施例一的金刚石截齿头相似，但有一个重要区别，即实施例一中的孕镶槽和对应的翼片是条状，而本实施例中的孕镶槽和对应的翼片是扇状，以下具体描述其实施情况。

如图5、图6和图7所示，本实施例的金刚石孕镶截齿包括齿柄6和齿头7，齿柄6的左端为夹持端，使用时用于和工程设备联接，齿柄6的右端为功能端，齿头7设置在功能端，用以承受工作面的冲击和摩擦。齿柄6的功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽。所述孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头7的一端紧密镶嵌在孕镶凹坑内，另一端露出齿柄6的本体，齿头7露出齿柄6的本体的部分为球缺状，很明显也可以为半球状、圆锥状或者其它形状。所述孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，本实施例中孕镶槽为扇状槽，其数量为至少两个，本实施例为4个。所述的4个孕镶槽内分别紧密镶嵌翼片8，本实施例中翼片8与齿头7在制作的时候一次热压成型而连为一体；本实施例中翼片8的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸相同，即扇状槽内嵌入形状和尺寸相同的扇状翼片8，翼片8和嵌入孕镶槽后二者之间没有间隙或者间隙很小，即二者结合非常紧密。实际制作时，翼片8的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片8的外侧面可以高于、低于或平于齿柄6的本体的外侧面；本实施例中翼片8的厚度和孕镶槽的深度相同，都是至少0.1mm，本实施例为4mm，这样，翼片8的外侧面刚好齿柄6的本体的外侧面相互平齐。本实施例中齿头7由金刚石混料热压而成；当然为降低成本而节约造价较高的金刚石混料，齿头7可以采用与金刚石硬度相差不多的立方氮化硼和碳化钨的混料代替金刚石混料；也可以采用另一个比较好的做法，即在制作过程中，热压成型前，先在凹坑内填入一定量的碳化钨(碳化钨中也可以掺入少量的铜、钛或钴)，然后再加入金刚石混料，这样热压成型后，齿头7的突出齿柄6本体的部分的主要成分即为金刚石材料，这样再节省成本的情况下仍能达到本发明的目的。本实施例中翼片8由碳化钨原料热压而成，碳化钨原料中掺入2-8％的钴(重量百分比)，显而易见，翼片8也可以由金刚石混料热压而成。本实施例中上述的金刚石混料的组分同实施例1。经过反复试用和跟踪研究，本实施例的金刚石孕镶截齿使用寿命可以达到普通硬质合金齿头的截齿使用寿命的15～60倍以上。

本实施例的金刚石孕镶截齿与实施例一的截齿制作工艺相同，只是，如果所使用的金刚石混料或者碳化钨原料略有变化时，热压步骤需要通电至材料熔融的时间会有所差异。

实施例三、

如图8、图9和图10所示，本实施例的金刚石孕镶截齿包括齿柄9和齿头10，齿柄9的左端为夹持端，使用时用于和工程设备联接，齿柄9的右端为功能端，齿头10设置在功能端，用以承受工作面的冲击和摩擦。齿柄9的功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽。所述孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头10的一端紧密镶嵌在孕镶凹坑内，另一端露出齿柄9的本体，齿头10露出齿柄9的本体的部分为球缺状，很明显也可以为半球状、圆锥状或者其它形状。所述孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，本实施例中孕镶槽为条状槽，其数量为至少两条，本实施例为4条。所述4条孕镶槽内分别紧密镶嵌翼片11；本实施例中翼片11的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸相同，即条状槽内嵌入形状和尺寸相同的条状翼片11，翼片11和嵌入孕镶槽后二者之间间隙很小、结合紧密。实际制作时，翼片11的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片11的外侧面可以高于、低于或平于齿柄9的本体的外侧面；本实施例中翼片11的厚度和孕镶槽的深度相同，都是至少0.1mm，本实施例为4mm，这样，翼片11的外侧面刚好齿柄9的本体的外侧面相互平齐。本实施例中齿头10由金刚石混料热压而成；当然为降低成本而节约造价较高的金刚石混料，齿头10可以采用与金刚石硬度相差不多的立方氮化硼和碳化钨的混料代替金刚石混料；也可以采用另一个比较好的做法，即在制作过程中，热压成型前，先在凹坑内填入一定量的立方氮化硼或者碳化钨(碳化钨中也可以掺入少量的钛或钴)，然后再加入金刚石混料，这样热压成型后，齿头10的突出齿柄9本体的部分的主要成分即为金刚石材料，这样再节省成本的情况下仍能达到本发明的目的。本实施例中翼片11由碳化钨原料单独热压而成，然后焊接到孕镶槽中，碳化钨使用时掺入2-6％的钛(重量百分比)以增加耐磨性，显而易见，翼片11也可以由金刚石混料热压而成。本实施例中上述的金刚石混料的组分同实施例1。经过反复试用和跟踪研究，本实施例的金刚石孕镶截齿使用寿命可以达到普通硬质合金齿头的截齿使用寿命的15～60倍以上。

以下结合图8、图9、图10和图11介绍本实施例的截齿的制作工艺，该工艺包括如下步骤

a.加工齿柄9的主体

在靠近功能端顶端的侧面上制作出一个台阶面14；

b.加工孕镶凹坑

在齿柄9的功能端加工所述的孕镶凹坑，孕镶凹坑位于齿柄9的功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作碳管12和碳芯13

碳管12和碳芯13为石墨模具。按照经过a步骤加工后的齿柄9的功能端的形状制作碳管12。如图11所示，该碳管12内腔左段的形状与经a步骤加工后的齿柄9的功能端的台阶面14至功能端的端面的那部分的侧面轮廓形状一致；该碳管12的内腔的右段形状与碳芯13的外部轮廓形状一致，以方便碳芯13插入碳管12；碳芯13为实心圆柱体，碳芯13一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头10形状制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头10突出齿柄11的本体部分的形状和尺寸一致；将制作好的碳管12和碳芯13模具用丙酮或酒精清洗并烘干；本步骤中，碳管12内腔和碳芯凹坑的表面可以在制作时设置点状突起或者点状凹坑。

d.热压齿头

将c步骤制作的碳管12的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，碳管12的左侧面顶在台齿柄9的阶面14上，将金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑，待孕镶凹坑填满后，根据待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石混料，为节省成本，孕镶凹坑内的金刚石混料可以用碳化钨原料替代，碳化钨原料使用时可以掺入少量钴或者钛；然后，将碳芯13带有碳芯凹坑的左端插入碳管12，并向齿柄方向对碳芯13略施压力，采用高频焊机或中频焊机，通电后，金刚石混料在高频电流的作用下被加热，当加热至700～1350℃时，金刚石混料完全熔融，然后断开电源；待熔融的金刚石混料凝固后即得截齿的半成品；

e.保温

将d步骤加工完成的截齿半成品放入保温箱里保温6小时，温度为380摄氏度左右；

f.加工孕镶槽

在经e步骤保温的截齿半成品上铣出所述的孕镶槽，孕镶槽位于齿柄9功能端的侧面，孕镶槽铣削到台阶面14为止，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，本实施例中为4个条状槽并以并以齿头10的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄9的功能端进行清洗，接着进行烘干；

g.制作翼片11

按照f步骤所加工的条状孕镶槽的形状和尺寸制作条状翼片11，该翼片11由金刚石混料制成，当然也可以采用碳化钨或其它硬质合金材料制成，采用金刚石混料或者碳化钨制作翼片11时也可以采用热压的方式制作；

h.焊翼片11

将g步骤中准备好的翼片11采用铜钎焊或银钎焊的方式固定到对应的孕镶槽中，本实施例采用铜钎焊的方式焊接；

i.再保温

将经过h步骤焊好翼片的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

j.后工序

对经过i步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

实施例四、

本实施例的特点是孕镶槽内的翼片和孕镶凹坑内的齿头是采用焊接的方式分别焊接的，以下具体描述其实施情况。

如图12、图13和图14所示，本实施例的金刚石孕镶截齿包括齿柄15和齿头16，齿柄15的左端为夹持端，使用时用于和工程设备联接，齿柄15的右端为功能端，齿头16设置在功能端，用以承受工作面的冲击和摩擦。齿柄15的功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽。所述孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头16的一端紧密镶嵌在孕镶凹坑内，另一端露出齿柄15的本体，齿头16露出齿柄15的本体的部分为球缺状，很明显也可以为半球状、圆锥状或者其它形状。所述孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，本实施例中孕镶槽为条状槽，其数量为至少两条，本实施例为4条。所述4条孕镶槽内分别紧密镶嵌翼片17；本实施例中翼片17的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸相同，即条状槽内嵌入形状和尺寸相同的条状翼片17，翼片17和嵌入孕镶槽后二者之间间隙很小、结合紧密。实际制作时，翼片17的厚度和孕镶槽的深度可以略有差异，即翼片17的外侧面可以高于、低于或平于齿柄15的本体的外侧面；本实施例中翼片17的厚度和孕镶槽的深度相同，都是至少0.1mm，本实施例为4mm，这样，翼片17的外侧面刚好齿柄15的本体的外侧面相互平齐。本实施例中齿头16由金刚石混料热压而成；当然为降低成本而节约造价较高的金刚石混料，齿头16可以采用与金刚石硬度相差不多的立方氮化硼和碳化钨的混料代替金刚石混料。本实施例中翼片17由硬质合金材料制成，显而易见，翼片17也可以由金刚石混料或者碳化钨材料热压而成。本实施例中上述的金刚石混料的组分同实施例1。经过反复试用和跟踪研究，本实施例的金刚石孕镶截齿使用寿命可以达到普通硬质合金齿头的截齿使用寿命的15～60倍以上。

本实施例中的金刚石孕镶截齿的制作工艺包括以下步骤：

a.加工齿柄15的主体；

b.加工孕镶凹坑和孕镶槽

在齿柄15的功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄15的功能端的端面上并且位于齿柄15的轴线位置，4个条状槽以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，用丙酮对所述齿柄15功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作翼片17和齿头16

根据b步骤所加工的孕镶槽和孕镶凹坑的形状和尺寸制作相应的翼片17和齿头16；所述翼片17可以由金刚石混料、碳化钨或硬质合金材料中的一种制成，本实施例采用硬质合金材料制作；齿头16可以由所述金刚石混料、立方氮化硼或碳化钨中的一种或者两种材料热压制成，本实施例采用金刚石混料热压而成；

d.焊翼片17和齿头16

将c步骤中准备好的翼片17采用铜钎焊方式固定到对应的孕镶槽中；将c步骤中准备好的齿头16采用铜钎焊的方式固定到对应的孕镶凹坑中；也可以采用银钎焊等类似方式制作；

e.保温

将经过d步骤焊好的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

f.后工序

对经过e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

最后说明的是，以上实施例采用示意图与文字相结合的方式对本发明的金刚石孕镶截齿进行了较为详细的说明，仅用以说明本发明的技术方案而非限制；本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，例如，对所述翼片和齿头形状、尺寸和材料的改变，或者对制作工艺组合选择，或者对制作工艺步骤的组合变化，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.金刚石孕镶截齿，包括齿柄和齿头，齿柄的一端为夹持端，夹持端用于和设备联接，齿柄的另一端为功能端，齿头设置在功能端，其特征在于：在所述的齿柄功能端设置孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽位于齿柄功能端的侧面上并且以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，孕镶槽为条状槽或者扇状槽，孕镶槽的数量为两条或两条以上；所述齿头一部分镶嵌在孕镶凹坑内，另一部分突出齿柄本体；所述齿头由金刚石混料制成；所述孕镶槽内均镶嵌有翼片，所述翼片的形状和尺寸与孕镶槽的形状和尺寸一致；所述翼片由金刚石混料制成；所述孕镶槽的深度为至少0.1mm；孕镶凹坑为圆柱体形状，齿头突出齿柄本体的部分为半球状、球缺状或者圆锥状中的一种形状；所述的金刚石混料的组分为：金刚石与其它混料的重量比为2∶3，其中其它混料按重量百分比计包括碳化钨15％、碳化钛45％、铜33％、钴5％和银2％；所述金刚石孕镶截齿采用包括以下步骤的制作工艺制作：

a.加工齿柄主体

b.加工孕镶凹坑和孕镶槽

在齿柄功能端加工所述的孕镶凹坑和孕镶槽，孕镶凹坑位于齿柄功能端的端面上并且位于齿柄的轴线位置，孕镶槽为条状槽或者扇状槽并以孕镶凹坑的位置为中心成辐射状均匀分布，然后用丙酮或酒精对所述齿柄功能端进行清洗，接着进行烘干；

c.制作碳管和碳芯模具

根据经过a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状制作碳管，该碳管内腔一端的形状与经a步骤加工后的齿柄主体的齿柄功能端的形状一致；该碳管内腔的另一端形状与碳芯的外部形状一致，以方便碳芯插入碳管；碳芯一端设置碳芯凹坑，该碳芯凹坑的形状和尺寸根据待加工的齿头形状制作，碳芯凹坑的形状和尺寸与所述齿头突出齿柄本体部分的形状和尺寸一致；将制作好的碳管和碳芯模具用丙酮或酒精清洗并烘干；

d.热压齿头和翼片

将c步骤制作的碳管的一端套装在b步骤制作的齿柄的功能端，将金刚石混料导入碳管以填充孕镶凹坑和孕镶槽，待孕镶凹坑和孕镶槽填满后，根据待加工的齿头突出齿柄本体部分的大小继续导入金刚石混料；然后，将碳芯带有碳芯凹坑的一端插入碳管，并向齿柄方向对碳芯略施压力，接通电源将金刚石混料加热至700～1350摄氏度使金刚石混料完全熔融，然后断开电源；

e.保温

将d步骤加工完成的截齿放入保温箱里保温6小时，温度为200～400摄氏度；

f.后工序

对经e步骤保温后的截齿进行焊剂清除、修整和抛光处理。

2.根据权利要求1所述的金刚石孕镶截齿，其特征在于：在所述c步骤中碳管内腔和碳芯凹坑的表面设置点状突起或者点状凹坑；在所述d步骤的电源采用中频、高频或激光焊机。

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