專利名稱：采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光合金化表面強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒 齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝。
背景技術(shù)：
截齒是煤礦采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的重要消耗件，其使用壽命不僅直接決定截齒 等材料消耗，還直接決定煤礦掘進(jìn)和采煤的生產(chǎn)效率。由于惡劣的工作條件， 截齒主要失效方式為磨損失效，還有小部分齒體斷裂失效。截齒工作時(shí)承受煤 碳及煤矸石等的磨損，因此截齒一般由合金結(jié)構(gòu)鋼制造的齒體和耐磨硬質(zhì)齒尖 (刀頭)兩部分構(gòu)成，齒尖(刀頭)采用釬焊方法與齒體焊接連接。由于齒尖 采用硬質(zhì)合金材料，耐磨性很好，而齒體采用合金結(jié)構(gòu)鋼淬火，耐磨性相對(duì)較 低，截齒的主要失效方式是齒體與齒尖(刀頭)連接部位即頭部嚴(yán)重磨損后引 起齒尖(刀頭)脫落。
因此，顯著增強(qiáng)齒體頭部的耐磨性是制造高性能長(zhǎng)壽命截齒的有效途徑。
目前已有采用等離子熔覆方法在齒體頭部熔覆一層耐磨合金的方法增強(qiáng)截 齒耐磨性，但等離子熔覆方法存在熱影響區(qū)大、熔覆缺陷不易控制、釬焊區(qū)由 于釬焊材料熔點(diǎn)低易引起焊接脫落等缺點(diǎn)。也有在齒體頭部采用鑲嵌硬質(zhì)合金 條強(qiáng)化齒體頭部，但存在著硬質(zhì)合金條在使用過(guò)程中易于脫落及制造成本過(guò)高 的缺點(diǎn)。上述缺點(diǎn)均限制了其廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種截齒齒體頭部激光陶瓷合金化 強(qiáng)化工藝。采用高功率激光光束，掃描預(yù)涂有一定厚度的陶瓷涂料的截齒齒體 頭部，在齒體頭部表面形成一層具有高硬度和高耐磨性的合金化層。
采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝，其特征在于包括 如下工藝步驟
(1) 截齒齒體頭部表面預(yù)置處理 室溫下對(duì)截齒齒體表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈。
(2) 復(fù)合陶瓷合金化涂料的預(yù)置 先將復(fù)合陶瓷合金化涂料與漆片、酒精混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，再用噴槍將其均勻噴涂在截齒齒體頭部表面，噴涂厚度控制在20_30pm，所述的復(fù)合陶瓷 合金化涂料是由碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、碳化鉻混合配制而成，其配比按重 量百分比為碳化硼40~70%、碳化鎢15—30%、碳化鈦0—15%、碳化鉻5— 20%。復(fù)合陶瓷合金化涂料與漆片和酒精的配比為每100克復(fù)合陶瓷化涂料加 入10—20克漆片及400—600毫克酒精。
(3)截齒齒體頭部表面激光陶瓷合金化強(qiáng)化處理
選用氣體型C02激光器，工作臺(tái)為數(shù)控機(jī)床，對(duì)截齒頭部表面進(jìn)行陶瓷合 金化強(qiáng)化處理。
合金化工藝參數(shù)如下
激光功率P=3500 4500W
光斑直徑D-1.5-3.0mm
掃描速度V=3 —4.5m/min
搭接率25—35%。
本工藝不改變截齒尺寸，不增加截齒厚度。在山東新汶礦業(yè)集團(tuán)井下試驗(yàn) 表明，經(jīng)激光強(qiáng)化的截齒，由于齒體頭部耐磨性顯著提高，顯著延緩了頭部耐 磨損，截齒齒體頭使用壽命提高5 — 6倍，效果十分顯著。
本發(fā)明的原理是將陶瓷合金化涂料用專用噴槍預(yù)置在截齒頭部表面，在 最優(yōu)化的激光合金工藝參數(shù)條件下采用高功率激光掃描輻照截齒齒體頭部表 面，截齒齒體頭部表面產(chǎn)生快速熔化和凝固。在快速熔化和凝固過(guò)程中陶瓷合 金化涂料均勻熔解到激光熔池內(nèi)并凝固在合金層內(nèi)。在齒體表面形成一層成分 和結(jié)構(gòu)與齒體顯著改變的合金化層，合金化層與齒體為冶金結(jié)合。合金化層組 織為高硬度馬氏體和碳化物強(qiáng)化相組成，具有HV800以上的高硬度和極好的耐 磨性。陶瓷合金化涂料層厚度控制在0.3—0.5111111，硬度、厚度等均勻分布。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1、 可以在成型的截齒上直接完成，不增加后續(xù)工序，無(wú)須加熱，激光處理 完成后即為成品。工藝簡(jiǎn)潔，成本可控。
2、 強(qiáng)化效果顯著，較原基體壽命提高5-6倍。
3、 僅對(duì)齒體頭部處理，齒體變形及熱影響極小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝，其特征在于包括 如下工藝步驟(1) 截齒齒體頭部表面預(yù)置處理 室溫下對(duì)截齒表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈。
(2) 復(fù)合陶瓷合金化涂料的預(yù)置 復(fù)合陶瓷合金化涂料是由碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、碳化鉻混合配制而成，
其各成份的重量百分比為碳化硼60%、碳化鎢20%、碳化鈦2%、碳化鉻18%。 取100克復(fù)合陶瓷合金化涂料與20g漆片和500毫升酒料混合并攪拌均勻，再 采用專用噴槍將其均勻噴涂在截齒頭部表面，噴涂厚度控制在20—30)iim。
(3) 截齒頭部表面激光陶瓷合金化強(qiáng)化處理
選用DL—HL—T5000型C02激光器，工作臺(tái)為SIMENS數(shù)控機(jī)床，對(duì)截 齒頭部表面進(jìn)行陶瓷合金化強(qiáng)化處理。 合金化工藝參數(shù)如下 激光功率P二4000W 光斑直徑D-2.0mm 掃描速度V=4m/min 搭接率30%。
權(quán)利要求
1、采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝，其特征在于包括如下工藝步驟1)截齒齒體頭部表面預(yù)置處理室溫下對(duì)截齒表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈；2)復(fù)合陶瓷合金化涂料的預(yù)置先將復(fù)合陶瓷合金化涂料與漆片、酒精混合并充分?jǐn)嚢杈鶆颍俨捎脤Ｓ脟姌寣⑵渚鶆驀娡吭诮佚X頭部表面，噴涂厚度控制在20-30μm；所述的復(fù)合陶瓷合金化涂料是由碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、碳化鉻混合配制而成，其配比按重量百分比為碳化硼40-70％、碳化鎢15-30％、碳化鈦0-15％、碳化鉻5-20％；復(fù)合陶瓷合金化涂料與漆片和酒精的配比為每100克復(fù)合陶瓷化涂料加入10-20克漆片及400-600毫克酒精；3)截齒頭部表面激光陶瓷合金化強(qiáng)化處理選用氣體型CO2激光器，工作臺(tái)為數(shù)控機(jī)床，對(duì)截齒頭部表面進(jìn)行陶瓷合金化強(qiáng)化處理；合金化工藝參數(shù)如下激光功率P＝3500～4500W光斑直徑D＝1.5-3.0mm掃描速度V＝3-4.5m/min搭接率25-35％。
全文摘要
采煤機(jī)、掘煤機(jī)截齒齒體頭部激光陶瓷合金化強(qiáng)化工藝，包括如下工藝步驟首先截齒齒體頭部表面預(yù)置處理；然后復(fù)合陶瓷合金化涂料的預(yù)置最后進(jìn)行截齒頭部表面激光陶瓷合金化強(qiáng)化處理；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)包括可以在成型的截齒上直接完成，不增加后續(xù)工序，無(wú)須加熱，激光處理完成后即為成品。工藝簡(jiǎn)潔，成本可控。強(qiáng)化效果顯著，較原基體壽命提高5-6倍。僅對(duì)齒體頭部處理，齒體變形及熱影響極小。
文檔編號(hào)C23C24/10GK101338426SQ200810012679
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者廖運(yùn)生, 陶興啟 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)大陸激光成套設(shè)備有限公司