專(zhuān)利名稱(chēng)：自我銳化、自動(dòng)發(fā)信號(hào)的磨損部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)抗磨損性和強(qiáng)度的磨損部件，該磨損部件包括至少第一 和第二材料部件，該第一材料部件由鑄造合金的鑄造本體構(gòu)成，該鑄造本體包括后固定部 件以及前頸部，后固定部件用于可拆卸地固定至工作工具中的固定器部件，工作工具中的 磨損部件構(gòu)成可更換的損耗部件，前頸部以與穿過(guò)后固定部件的縱向軸線X形成的一角度 從該后固定部件突出，該突出的前頸部具有外部尖端，在所述外部尖端上的最外面具有至 少一個(gè)尖端磨損表面，尖端磨損表面由將對(duì)著工作表面C主動(dòng)工作的部件構(gòu)成，所述突出 的頸部從所述外部尖端處的至少一個(gè)尖端磨損表面開(kāi)始磨損，第二材料部件包括至少一個(gè) 伸長(zhǎng)硬金屬桿，該至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿被固定在磨損部件的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A內(nèi)，大致軸 向地位于第一材料部件的突出頸部的內(nèi)部，該至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿包括至少一個(gè)自由桿 磨損表面，該自由桿磨損表面構(gòu)成所述外部尖端的更大的尖端磨損表面的一部分，同時(shí)該 至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿的所有其他側(cè)都被所述第一材料部件包圍并固定就位。
背景技術(shù)：
當(dāng)前存在多個(gè)不同的包括可更換磨損部件的商業(yè)磨損部件系統(tǒng)，這些磨損部件系 統(tǒng)可拆卸地設(shè)置在安裝于耕地機(jī)械的工具上的磨損部件固定器中，用于從工作表面松開(kāi)和 分離或多或少的硬土和巖石材料，隨后這些處理過(guò)的材料可恰當(dāng)?shù)乇灰瞥?。在這里，這樣的 磨損部件系統(tǒng)、工具、磨損部件和磨損部件固定器的一個(gè)例子是特定地由挖掘機(jī)的旋轉(zhuǎn)切 割頭構(gòu)成，下面也稱(chēng)為挖掘機(jī)切割器，挖掘機(jī)切割器的齒系統(tǒng)包括可更換的磨損部件，可更 換的磨損部件也稱(chēng)為磨損齒，磨損齒可拆卸地安裝在齒固定器中。當(dāng)然，這樣的磨損部件系 統(tǒng)也可用于其他種類(lèi)的耕地機(jī)械工具，例如用于挖掘機(jī)用的鏟、巖石刀片或鉆頭等等。特別地，在挖掘機(jī)切割器的例子中，所述磨損齒被設(shè)置為沿著或多或少?gòu)澢谋?或螺旋的、伸長(zhǎng)的切割頭刀片分開(kāi)一定距離，切割頭刀片從設(shè)置在經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸而可旋轉(zhuǎn)的 中心轂上的中心旋轉(zhuǎn)體多方突出。切割頭刀片方便地從旋轉(zhuǎn)體的前端處的轂開(kāi)始螺旋地延 伸，并沿著工具進(jìn)料的方向向后延伸至旋轉(zhuǎn)體的后端，通常包括環(huán)形部件，環(huán)形部件將切割 頭刀片固定在一起，環(huán)形部件中還設(shè)置吸入裝置，用于經(jīng)由所述切割頭刀片之間的空間運(yùn) 走松開(kāi)的處理過(guò)的材料。這樣的齒系統(tǒng)通常包括兩個(gè)主要連接部件，形式為“陰部件”和“陽(yáng)部件”，它們經(jīng) 由用于陰部件與陽(yáng)部件的精密匹配的共同幾何模型而相互作用，一起形成一件式部件，合 成“齒”，即所述齒系統(tǒng)，合成齒可以是一系列彼此相鄰設(shè)置的齒中的一個(gè)，該系列齒是沿著 例如切割頭刀片的前緣、鉆頭的切割器、或鏟和巖石刀片的鋒利切割邊緣。陰部件或陽(yáng)部件 在工具上安裝得有多遠(yuǎn)是無(wú)關(guān)緊要的，重要的是兩個(gè)連接部件可拆卸并且相互可鎖定，以 及構(gòu)成固定器部件的部件永久地固定至工具。因此，這種類(lèi)型的“合成齒”包括第一連接部件，即上述磨損部件，磨損部件形式為 例如具有某種例如為尖端或切割邊緣的工作部件形式的可更換前磨損齒，合成齒也包括固 定部件，優(yōu)選地，該固定部件的后部件或下部件(相對(duì)于固定部件的本體或頸部，例如齒本
4體或齒頸部)，例如為后軸或開(kāi)孔，用于安裝在第二連接部件中的正好為這種類(lèi)型的磨損部 件定制的特定槽、開(kāi)孔或銷(xiāo)中，第二連接部件即是固定的后固定器部件或下固定器部件，在 此為齒固定器。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)但仍可靠地將可更換磨損齒固定在齒固定器上，連接部件也 包括部件共用的并具有可解除地鎖定機(jī)構(gòu)的連接系統(tǒng)。每個(gè)這種連接系統(tǒng)均具有極具特性 的幾何結(jié)構(gòu)，其中各自的連接部件包含它自己特定的解決方案，包括相互作用的界面和上 述軸、槽等等的形式，一個(gè)或多個(gè)例如為鎖定銷(xiāo)的固定元件，和/或一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)將 磨損部件夾持在固定部件上的夾持裝置，比如SE-524301 (EP-1644588)，試圖使得每個(gè)“齒” 的磨損部件都以有效、安全和實(shí)有的方式而完全固定在預(yù)期位置和正確位置上，也包括在 連接部件之間僅有最小磨損，直至磨損部件由于仍不可避免的磨損而必須被解開(kāi)并由新磨 損部件來(lái)替代，用于繼續(xù)使用特定工具。已知的這種類(lèi)型商用齒系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為經(jīng)由特別設(shè)置并相互作用的接觸區(qū)而從工 具的使用中吸收負(fù)載(F)，接觸區(qū)沿著由軸、銷(xiāo)、槽或開(kāi)孔構(gòu)成的連接部件之間的連接處設(shè)置。但是，將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，在工具使用期間，不僅平行于連接幾何結(jié)構(gòu)的縱向?qū)ΨQ(chēng)平 面A的負(fù)載起作用，而且偏離該對(duì)稱(chēng)平面的負(fù)載也起作用。因此，參見(jiàn)圖1和圖3，每個(gè)作用 的負(fù)載(F)最終包括第一，剪切力分量F。，其大致從前面、平行于工作表面并相對(duì)于所述 連接處大致軸向地作用；第二，法向力分量Fs，其大致從上方、垂直于工作表面地作用；以及 第三，至少一個(gè)側(cè)面橫向力分量Fp，其從一側(cè)或多側(cè)大致平行于工作表面地作用，并相對(duì)于 沿著對(duì)稱(chēng)平面A的所述磨損齒的長(zhǎng)度(即磨損齒的所述齒頸部)更加垂直地作用，該齒頸 部在連接部件的共同連接處前面構(gòu)成齒本體的更強(qiáng)的突出延伸部，該齒頸部在磨損部件使 用期間應(yīng)該以與齒本體的其余部分形成的某個(gè)特定角度從齒本體的其余部分突出。該側(cè)面 橫向力分量Fp通常小于剪切力分量F。和法向力分量Fs。本說(shuō)明書(shū)中使用的位置術(shù)語(yǔ)，例如后、前、下、上、豎向、側(cè)面或水平等等，通過(guò)對(duì)所 述力的上述給定的定義和連接部件的相互關(guān)系以及他們相對(duì)于工作表面的位置而因此能 推導(dǎo)出。依照本專(zhuān)利申請(qǐng)的齒系統(tǒng)的新概念包括多個(gè)特征，單獨(dú)的這些特征或這些特征的 組合與當(dāng)前已知的齒系統(tǒng)相比均是獨(dú)特的，這些特征對(duì)已知齒系統(tǒng)中可產(chǎn)生的很多問(wèn)題提 供了有益的解決方案。在傳統(tǒng)的齒系統(tǒng)中，事實(shí)是盡管這些齒系統(tǒng)相對(duì)地堅(jiān)固，但是傳統(tǒng)的齒系統(tǒng)均有 過(guò)快磨損的承受表面或通過(guò)操作暴露的其他工作表面，這些其他工作表面例如承受或者具 有作用在這些工作表面上的驅(qū)動(dòng)、輸送、穿透、擠壓、剪切等等效應(yīng)。所有這些暴露于磨損或 耗損的表面下面也被稱(chēng)為磨損表面，不管其特定的功能。在本申請(qǐng)所示實(shí)施例中，磨損部件 為可移除的但在工作期間相對(duì)于所述工具是完全固定的，該磨損部件固定在工具最外面的 固定器部件中，與那些可移除但還可額外地圍繞它們自己的縱向軸線可旋轉(zhuǎn)的磨損部件相 反。但是，我們認(rèn)為本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉，依照本發(fā)明的磨損部件可以怎樣用于多種類(lèi)型 的工作工具，即使本文的示例沒(méi)有明示這些工具。例如，在具有旋轉(zhuǎn)切割頭的挖掘機(jī)中，挖掘機(jī)船可旋轉(zhuǎn)地錨定在挖掘機(jī)船的船尾 中。絞盤(pán)被設(shè)置在港口和船首的右舷，這些絞盤(pán)被錨定在海床中，在切割頭繞其驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn) 的同時(shí)，船首可借由絞盤(pán)以圍繞船尾拋錨點(diǎn)從一邊到另一邊來(lái)回?fù)u擺的運(yùn)動(dòng)而被絞吊。在
5磨損齒的這種旋轉(zhuǎn)使用中，由于所述側(cè)面橫向力分量Fp，齒尖端通常主要在齒頸部的前端 處從其兩個(gè)相對(duì)側(cè)面?zhèn)戎荒p，即相對(duì)于頸部長(zhǎng)度的兩縱向側(cè)之一構(gòu)成了對(duì)著工作表面 的承受表面或第一磨損表面，但是由于挖掘機(jī)工具在海床上借助于絞盤(pán)而以所述鐘擺和掃 蕩運(yùn)動(dòng)被來(lái)回導(dǎo)引，相反一側(cè)也發(fā)生磨損，因此形成了第二磨損表面。由于作用力分量Fp、Fs、F。強(qiáng)度常常改變并且從多個(gè)方向作用，鋼可能遭受疲勞， 然后如果鋼的不同強(qiáng)度特性同時(shí)太低不足以經(jīng)受住惡劣的挖掘機(jī)工作，那么齒尖端的鑄鋼 易于裂開(kāi)并分裂為相當(dāng)大的裂片或碎片，這使得整個(gè)齒頸部磨損很快直至磨損的齒變得無(wú) 用，并且如果不及時(shí)做出更換，齒固定器的邊緣也將有受損的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前使用的傳統(tǒng)的挖掘 機(jī)磨損部件因此磨損太快，必須經(jīng)常更換為新的磨損齒，這導(dǎo)致昂貴的齒成本和許多損失 很大的操作中斷。類(lèi)似地不利的發(fā)展也在其他種類(lèi)的磨損工具中占了上風(fēng)。另外的情況是 齒頸部具有最大可能長(zhǎng)度，因此最大工作長(zhǎng)度或磨損長(zhǎng)度由例如最大允許的翹曲和彎曲負(fù) 載來(lái)決定。如果作用在鑄鋼上的負(fù)載變得過(guò)大，超長(zhǎng)的齒頸部將能夠很簡(jiǎn)單地完全折斷并 馬上致使磨損齒完全不可用。為了防止這種情況，已知的是磨損齒具有朝著底部增大的橫截面，由此繼而獲得 明顯不利的特性是，磨損表面磨損越多，每個(gè)接觸表面或磨損表面就變得不斷增加的鈍，使 得磨損齒的穿透動(dòng)作最終變得很沒(méi)價(jià)值。目前，需要從水中升起挖掘機(jī)工具的切割頭以便能檢查磨損齒是否需要更換。這 意味著，首先，由于切割頭總是向上且在檢查中感覺(jué)磨損齒無(wú)法堅(jiān)持到下一次目視檢查，因 此某些磨損齒被不必要地更換了 ；其次，某些磨損表面被更換得太晚，使得某些情況下齒固 定器遭受?chē)?yán)重?fù)p傷。如果有人意識(shí)到在處于全工作狀態(tài)下的典型挖掘機(jī)中，每周更換的磨 損齒在4000至5000之間，這是非常不利的將很容易被理解。如果僅有5%被不必要地更換 了，這也會(huì)導(dǎo)致每周很大的額外的成本。在此必須考慮的另一個(gè)不利是剩下的磨損齒包含應(yīng)被回收的貴金屬。如果在某些 當(dāng)前使用的磨損部件中，硬金屬顆粒或硬金屬碎片被混入鑄鋼中以便增加磨損強(qiáng)度，那么 經(jīng)濟(jì)地回收兩種不同金屬材料變得困難。因此需要首先解決這問(wèn)題過(guò)快磨損、目前太短的磨損長(zhǎng)度、隨機(jī)和不可控地更換 尚未完全磨損的磨損齒，再加上當(dāng)齒固定器已經(jīng)受到嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)某些磨損齒才被更換，以 及在某些情況下回收成本高且復(fù)雜。專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)SE449383 (US4584020)在圖3中顯示了挖掘或挖泥齒，該齒包括鑄造 合金以及鑄入硬金屬的磨損層。盡管該磨損齒包括內(nèi)部磨損層，但是首先在齒尖端的整個(gè) 寬度上設(shè)置這內(nèi)部磨損層，因此很鈍，即使是新的，從而使得該齒不具有最佳穿透功能；其 次，磨損層既不設(shè)置在齒的中心線上也不設(shè)置在它的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)平面A、B中，從而使得磨損 仍將使磨損齒更鈍和無(wú)用，即磨損齒必須過(guò)早地報(bào)廢或必須被打磨使得其磨損層重新結(jié)束 在中心線上。所述SE449383 (US4584020)中使用的鑄鋼的碳含量在占重1. 5%至占重2. 5%之 間，這使鋼太軟，從而使得內(nèi)部磨損層將隨時(shí)間一點(diǎn)一點(diǎn)逐漸被暴露，由此磨損層將簡(jiǎn)單地 脫落。這是由于磨損層的斷裂強(qiáng)度太低而在沒(méi)有鑄鋼支撐的情況下不能承受負(fù)載。因此， 不論磨損部件是否有內(nèi)部磨損層，磨損將不利地很快發(fā)生，因?yàn)槟p層實(shí)際上將在其經(jīng)歷 任何引起效果的影響之前以很大碎片脫落。此外，該文獻(xiàn)堅(jiān)持，含有低碳含量(< 0. 2% )的鋼膜必須設(shè)置在硬金屬本體周?chē)?。膜的熔點(diǎn)必須比鑄造合金的熔點(diǎn)高200-400°C?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的球墨鑄鐵通常具有大約38HRC的低硬度，低合金鋼的磨損層的 硬度在40和53HRC之間，這意味著上述磨損部件中的低合金鋼基體僅獲得大約兩倍于依照 現(xiàn)有技術(shù)的類(lèi)似的鑄鐵產(chǎn)品的強(qiáng)度。此外，這僅是理論上的比例，因?yàn)閷?shí)際情況是由于磨損 層的脆度和缺乏如上述鑄鋼的鑄鋼來(lái)支撐，磨損部件太軟而不耐磨損并因此很快被磨損， 變得更軟。這個(gè)問(wèn)題仍舊懸而未決，盡管長(zhǎng)期關(guān)注，但是這問(wèn)題從未被滿意地解決，不管如 上所述的經(jīng)濟(jì)刺激有多大?；谏鲜霈F(xiàn)有技術(shù)，可以明確的是，迄今為止已意識(shí)到在相對(duì)高 碳含量的鐵合金中應(yīng)當(dāng)鑄入硬金屬以便制造本體，在現(xiàn)有技術(shù)中所述本體大致被鑄入較低 碳含量的鐵合金，例如依照美國(guó)專(zhuān)利4584020。先前的鑄造低合金鋼的嘗試已導(dǎo)致硬金屬在對(duì)著鑄鋼的結(jié)合區(qū)分解，以及在所述 結(jié)合區(qū)形成脆性的鎢鐵碳化纖維。此外，在鑄鋼和硬金屬表面熔融中，任何雜質(zhì)或水汽可 導(dǎo)致不利的氣泡并因此在鑄造磨損部件內(nèi)的結(jié)合區(qū)中形成空穴，這將引起所述結(jié)合區(qū)中更 差的粘合性和更差的強(qiáng)度，并因此引起以上提到的磨損表面不可控地分裂為大塊裂片或碎 片，這將使得整個(gè)齒頸部很快地磨損，不管是否提供硬金屬，直至磨損齒變得無(wú)用或齒固定 器受損。鑄入部件，在該例子中為硬金屬的磨損層，其在鑄造模具中實(shí)際放置本身是個(gè)問(wèn) 題，因?yàn)楫?dāng)鑄鋼熔融物被倒入它在鑄造模具中的空間時(shí)該鑄入部件會(huì)移動(dòng)。之前的解決方 案已包括例如在所述空間內(nèi)提供各種支撐，這些支撐隨后被熔化并在鑄造操作中與鑄鋼熔 融物結(jié)合。將了解的是，該已知方法帶來(lái)當(dāng)支撐熔化時(shí)鑄入部件移離預(yù)期位置的相當(dāng)大的 風(fēng)險(xiǎn)，此外，支撐的熔融物在鑄造化合物中形成雜質(zhì)，改變了磨損部件以及在鑄入部件和鑄 鋼其余部分之間的結(jié)合區(qū)的預(yù)期特性。例如，可引起差的粘合，在鑄造磨損部件期間可在所 述結(jié)合區(qū)的鑄鋼中出現(xiàn)氣泡和形成脆性金屬混合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的及其特征本發(fā)明的一個(gè)目的及其各種實(shí)施例是提供一種改進(jìn)的磨損部件，用于可拆卸地固 定至工作工具中的固定器部件以便實(shí)現(xiàn)該磨損部件，該磨損部件大致減少、理想地消除了 上述問(wèn)題，可較以前更好地使用具有硬金屬增強(qiáng)的磨損部件。該目的一個(gè)細(xì)分在于由本發(fā)明及其各種實(shí)施例提供一種自我銳化的磨損部件，用 于可拆卸地固定至工作工具中的固定器部件以便實(shí)現(xiàn)所述自我銳化，該自我銳化磨損部件 大致上減少、理想地消除了鈍磨損部件的上述問(wèn)題。所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申請(qǐng)獨(dú)立權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)得 以滿足。本發(fā)明的實(shí)施例限定在獨(dú)立權(quán)利要求中。因此，依照本發(fā)明，制造一種改進(jìn)的磨損部件，其特征在于-磨損部件的至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿被設(shè)置為其中心在突出頸部的力平衡區(qū)，大 致同心地在突出頸部的縱向軸線Y上，并包括比突出頸部的長(zhǎng)度L短的長(zhǎng)度Z，伸長(zhǎng)硬金屬 桿具有的內(nèi)部鑄入端明顯地終止在距離后固定部件的縱向軸線X—定距離處，以便工作期 間產(chǎn)生自動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)信號(hào)包括在內(nèi)部鑄入端的最終磨損(wearing-away)處的可記錄的 振動(dòng)，且借由該自動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生要求更換磨損部件的自動(dòng)報(bào)告功能。
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依照本發(fā)明的磨損部件的另外方面-內(nèi)部鑄入端，在后固定部件固定在固定器部件內(nèi)部的情況下，終止在距離齒固定 器的頂部一定距離處，并因此也終止在距離插入齒固定器的后固定部件的縱向軸線X更遠(yuǎn) 的一定距離處，-第一材料部件包括具有比伸長(zhǎng)硬金屬桿更低的抗磨損性的材料，在該第一材料 部件中，第一材料部件的較低強(qiáng)度與伸長(zhǎng)硬金屬桿的較高強(qiáng)度之間的比例被設(shè)定為使得伸 長(zhǎng)硬金屬桿的自由桿磨損表面相對(duì)于第一材料部件的其余尖端磨損表面總是比周?chē)耐?出頸部更加突出，以便產(chǎn)生自我銳化的能力，-磨損部件包括具有不同抗磨損性的至少兩個(gè)磨損表面，所述至少兩個(gè)磨損表面 被設(shè)置為使得抗磨損性沿伸長(zhǎng)硬金屬桿的徑向增大，以便產(chǎn)生磨損部件自我銳化的能力，-磨損部件的該至少兩個(gè)磨損表面被設(shè)置在圍繞伸長(zhǎng)硬金屬桿的同心層中，-伸長(zhǎng)硬金屬桿被設(shè)置為相對(duì)于突出頸部的縱向軸線Y的角度(λ)在0-15度范 圍內(nèi)，-伸長(zhǎng)硬金屬桿被設(shè)置為長(zhǎng)度(Z)在突出頸部的長(zhǎng)度(L)的80-95%之間，突出頸 部的長(zhǎng)度(L)從其外部尖端的原始尖端磨損表面的中心算起，-伸長(zhǎng)硬金屬桿由平均硬度在800至1750HV3之間的材料構(gòu)成，-磨損部件用的工作工具包括傳感器，傳感器被設(shè)置為記錄內(nèi)鑄入端的最終磨損 處的可記錄振動(dòng)，借由該記錄指示伸長(zhǎng)硬金屬桿被磨損，必須被更換，-伸長(zhǎng)硬金屬桿被設(shè)置為截錐形，-伸長(zhǎng)硬金屬桿最大寬度在IOmm與30mm之間，-橫向于伸長(zhǎng)硬金屬桿縱向軸線的伸長(zhǎng)硬金屬桿的橫截面為正方形或矩形，-橫向于伸長(zhǎng)硬金屬桿的縱向軸線Y’的伸長(zhǎng)硬金屬桿的橫截面為圓形或橢圓形，-磨損部件包括第一硬金屬桿和至少一個(gè)另外的硬金屬桿，第一硬金屬桿被設(shè)置 為處于所述磨損部件的中心，該至少一個(gè)另外的硬金屬桿相對(duì)于第一硬金屬桿被設(shè)置在外 圍，-磨損部件包括至少一個(gè)增強(qiáng)部分，該至少一個(gè)增強(qiáng)部分被設(shè)置在磨損齒的外部 尖端與磨損齒的后固定部件之間。所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申請(qǐng)獨(dú)立權(quán)利要求的范圍內(nèi)得以滿 足。本發(fā)明的實(shí)施例限定在獨(dú)立權(quán)利要求中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果依照本發(fā)明及其實(shí)施例，獲得許多有益效果。如果通過(guò)鑄造在鑄鋼中鑄入硬金屬，可獲得具有改進(jìn)性能和對(duì)抗磨損的更高硬度 的磨損部件，其中，鑄鋼具有低碳含量，鑄造過(guò)程期間的溫度被精確檢測(cè)，使用具有與石墨 形態(tài)接近的碳含量的硬金屬。與以前使用的傳統(tǒng)均質(zhì)鋼材料的磨損齒相比，由于包圍有更耐磨更硬的硬金屬 芯，新磨損齒的使用壽命大大增加。鑄入硬金屬桿的磨損強(qiáng)度至少比沒(méi)有這種硬金屬桿的 傳統(tǒng)磨損齒高4-5倍。盡管硬金屬桿的成本可能兩倍于磨損部件的成本，但是仍然是非常 劃算的，因?yàn)榭墒褂脡勖梢垣@得百分之幾百地非常大地增加。在磨損齒的使用中，因?yàn)榍懈铑^旋轉(zhuǎn)，齒尖端通常主要在齒頸部的兩個(gè)側(cè)面?zhèn)?即相對(duì)于頸部長(zhǎng)度的兩個(gè)縱向側(cè))的一側(cè)磨損，但是因?yàn)橥谀喙ぞ咭步柚诮g盤(pán)在海床 上以鐘擺和掃蕩運(yùn)動(dòng)被來(lái)回導(dǎo)引，在相反側(cè)上也會(huì)發(fā)生磨損，使得可大致直接在尖端表面 的中間上和硬金屬桿的中心線上形成脊形或隆起形切割邊緣或切割器，該脊或隆起大致平 行于齒固定器的縱向長(zhǎng)度以及齒頸部的縱向長(zhǎng)度。該切割邊緣通常隨后被所述旋轉(zhuǎn)和鐘擺 運(yùn)動(dòng)磨尖，直至硬金屬桿露出。如果鑄鋼的磨損很快使得硬金屬突出得更長(zhǎng)一點(diǎn)，那么隨后 硬金屬桿可折斷為合適的長(zhǎng)度并很快被重新銳化成所述鋒利、齒頂形狀的切割邊緣。以前 的磨損齒在鑄鋼中使用硬金屬顆粒或硬金屬碎片來(lái)增加磨損強(qiáng)度，因此沒(méi)有提供本發(fā)明使 用設(shè)置在對(duì)稱(chēng)平面A中的硬金屬桿所獲得的突出優(yōu)點(diǎn)。挖掘機(jī)的切割頭刀片上的磨損齒被設(shè)置為對(duì)著工作表面具有正的切割角，即向下 切割地表的沖角，與之相反的是負(fù)的沖角，負(fù)沖角僅追隨在工作表面之上并僅可刮走材料， 因?yàn)閷?shí)際切割器從前方看來(lái)在刀片之后。研究和考慮以下的本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明將得出進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和效果，本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明 包括多個(gè)有益實(shí)施例、權(quán)利要求以及所附附圖。


以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1為依照本發(fā)明磨損齒的優(yōu)選實(shí)施例的部件的側(cè)視示意圖，包括斜向上設(shè)置的 齒頸部，示意性地顯示作用負(fù)載剪切力分量F。和法向力分量Fs作用在齒頸部上，齒頸部的 上部部分顯示為部分的縱向剖面，分開(kāi)顯示硬金屬桿形式的鑄入部件，圖2示出了從頂部看去的圖1所示磨損齒的平視示意圖，顯示了用于可拆卸和可 鎖定地固定在齒固定器中的后固定部件，在齒頸部的前部分上的最外面，在顯示了磨損齒 的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A的中心線的兩側(cè)有兩個(gè)磨損齒，圖3為從后端看去的圖1所示磨損齒的后視示意圖，顯示了增強(qiáng)側(cè)翼在從齒頸部 的前部分開(kāi)始的脊?fàn)钤鰪?qiáng)部分的兩側(cè)上，顯示了在磨損齒的齒本體上的位于下方的扭矩凸 耳以及多個(gè)接觸表面和空隙表面，這些表面意圖用于將在齒系統(tǒng)的連接部件之間產(chǎn)生的負(fù) 載傳送和定位到為此目的所選擇的位置上，以及作用負(fù)載的側(cè)面橫向力分量Fp，圖4a_d示出了依照?qǐng)D1的硬金屬桿的示意性部分，圖4a_c以兩個(gè)側(cè)視圖和一個(gè) 縱向截面圖示出了從齒頸部的前齒尖端(即在圖右側(cè)的硬金屬桿的固定軸)突出的硬金屬 桿的自由端，并示出了硬金屬桿的固定端，冶金地連接在圖左側(cè)的鑄鋼中的齒頸部?jī)?nèi)部。圖 4d中也示出了經(jīng)由以直徑變化形式的槽口獲得的預(yù)期截?cái)帱c(diǎn)，以及在去除固定軸之后后來(lái) 形成的磨損端中的凹口，圖5示意性示出了依照?qǐng)D1的齒頸部的橫截面，其中特別顯示了在脊部分和硬金 屬桿之間對(duì)著硬金屬桿的支撐區(qū)，包括在切割頭工作期間作用負(fù)載位置0-90°的改變，即 剪切力分量F。和法向力分量Fs大小的改變，圖6為齒頸部的前部分的前視示意圖，包括在暴露的硬金屬桿的磨損表面兩側(cè)上 的側(cè)面磨損表面，圖7示意性示出了沙殼模的一半，其中鑄入部件形式為圖4所示的硬金屬桿，在此 硬金屬桿繼續(xù)具有在鑄鋼熔融物所用的沙殼模的成型空間內(nèi)的正確位置上固定就位后來(lái) 分離的固定軸，
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圖8示意性示出了具有鏟形刀片的切割頭的一部分，在該切割頭刀片上緊固多個(gè) 帶有依照?qǐng)D1的穩(wěn)固地固定、但是可拆卸地設(shè)置的磨損齒的齒固定器，圖9為硬金屬桿的鋼和鑄鋼之間的結(jié)合區(qū)的光學(xué)顯微照片，結(jié)合區(qū)隨后使 用Murakami和Nital進(jìn)行蝕刻。圖9和圖10中使用的以下符號(hào)為A_鑄鋼，B- η相 (eta-phase)區(qū)，C-硬金屬中的結(jié)合區(qū)，D-未受影響的硬金屬，E-鑄鋼中富碳區(qū)，圖10為圖9的放大圖，圖11示出了鎢W、鈷Co、鐵Fe和鉻Cr沿著垂直于結(jié)合區(qū)的線的分布。A-鑄鋼、 B-η相(eta-phase)區(qū)、C-硬金屬中的結(jié)合區(qū)，D-未受影響的硬金屬，和E-鑄鋼中富碳區(qū)。圖12a_c示意性示出了依照?qǐng)D1的硬金屬桿的另一實(shí)施例，其中固定軸恰當(dāng)?shù)赜?比鑄入端使用的硬金屬軟種類(lèi)的結(jié)構(gòu)鋼制成。分立的固定軸通過(guò)將一對(duì)夾具部件在鑄入端 的相對(duì)端壓入硬金屬桿中的一對(duì)空腔而被固定至該硬金屬桿。
具體實(shí)施例方式如果被命名的組件由附圖中相同的細(xì)節(jié)構(gòu)成，則相同的附圖標(biāo)記總是一致地施加 給多個(gè)術(shù)語(yǔ)，例如材料部件3、鑄入部件3和硬金屬桿3均由附圖中相同的細(xì)節(jié)構(gòu)成。圖1示意性示出了依照本發(fā)明的具有改進(jìn)的抗磨損性和強(qiáng)度的磨損部件1的優(yōu)選 實(shí)施例，該磨損部件1在此特別地由磨損齒1構(gòu)成。磨損齒1包括至少兩個(gè)材料部件2、3。 第一材料部件2由鑄造本體2和前齒頸部5構(gòu)成，鑄造本體2包括鑄造合金，本申請(qǐng)中也稱(chēng) 為鑄鋼2，前齒頸部5從后固定部件4斜向上突出并具有帶至少一個(gè)尖端磨損表面7的外部 齒尖端6，示意性示出了作用在齒頸部5、齒尖端6和尖端磨損表面7上的作用負(fù)載剪切力 分量F。和法向力分量Fs，其中齒頸部5的上部部分顯示為部分的縱向剖面。第二材料部件 3由至少一個(gè)鑄入部件3構(gòu)成，鑄入部件3形式為至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿3，用于鑄入到第 一材料部件2的低碳鑄鋼2中，在所述縱向剖面中分立顯示的硬金屬桿3被固定在磨損部 件1的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A內(nèi)，大致軸向地位于第一材料部件2的齒頸部5內(nèi)部，也優(yōu)選地大致 同心地位于頸部5的縱向軸線5中，該硬金屬桿3包括自由磨損表面8，以下稱(chēng)為桿磨損表 面8，構(gòu)成了所述齒尖端6的尖端磨損表面7的一部分，同時(shí)，優(yōu)選地，所有其他側(cè)面均被所 述第一材料部件2包圍和固定。圖2示出了用于可拆卸地和可鎖定地固定于在工作工具11中的固定器10中的后 固定部件4，固定器10以下也稱(chēng)為齒固定器10，在工作工具11中的磨損齒1構(gòu)成可更換的 耗損部件，以及在齒頸部5的前部分上的最外面，尖端磨損表面7的兩個(gè)部分7a、7b位于其 齒尖端6上，在顯示磨損齒1的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A的中心線的兩側(cè)各有一個(gè)，部件7a、7b包圍 硬金屬桿3。圖3示出了增強(qiáng)齒頸部5的強(qiáng)度的側(cè)翼12、12’，位于脊?fàn)钊切卧鰪?qiáng)部分13 的兩側(cè)上，沿著齒頸部5的前部分的后側(cè)14，還示出了位于下方的扭矩凸耳15以及磨損齒 1的鑄造本體2上的多個(gè)接觸表面和空隙表面，意圖用于將在齒系統(tǒng)的連接部件之間產(chǎn)生 的負(fù)載傳送和定位到為此目的選定的位置上，還示出了作用負(fù)載的側(cè)面橫向力分量Fp。當(dāng)使用磨損部件1時(shí)，參見(jiàn)圖1，剪切力分量F。大致從前面作用，與工作表面C平 行并相對(duì)于磨損部件1的固定部件4是大致軸向的，同時(shí)，法向力分量Fs大致從上方作用， 垂直于工作表面C。側(cè)面橫向力分量Fp從一側(cè)或多側(cè)作用，大致平行于工作表面C并且相 對(duì)于所述磨損齒1的長(zhǎng)度(即其所述齒頸部5)更垂直，齒頸部構(gòu)成齒本體2的更加突出的延伸部，如圖4所示，位于磨損齒1的齒固定器10前面。在磨損部件1使用期間，首先，齒 頸部5以與齒本體2的剩余部分形成的一定角度從齒本體2的剩余部分突出，該一定角度 即是位于分別穿過(guò)磨損齒1的固定部件4和齒頸部5的縱向軸線X、Y之間的角度α，圖1 所示實(shí)施例中的角度α包括最佳角度68° ；其次，齒頸部5以與工作表面C形成的一定角 度從工作表面C突出，圖中的角度β包括與剪切力分量F。形成的最佳角度112°，F(xiàn)。沿著 所述工作表面C以與法向力分量Fs形成的角度δ作用，角度δ優(yōu)選為22°角。所示實(shí)施 例中，硬金屬桿3的縱向軸線Y’因此同樣地被設(shè)置為與所述法向力分量Fs形成22°的最 佳角，并平行于齒頸部5的前側(cè)9以及齒頸部5的縱向軸線Y。但是，該角度λ可改變，優(yōu) 選地為從硬金屬桿3的縱向軸線Y’起算的士0-15°，縱向軸線顯示在圖1中并被設(shè)置為大 致同心于齒頸部5，也大致平行于齒頸部5的前側(cè)9。圖1所示的在所述縱向軸線Χ、Υ之間 的所述角度α可優(yōu)選地在50° -90°區(qū)間內(nèi)改變。要注意的是，設(shè)置的增強(qiáng)部分，即至少 是磨損齒1的脊部分13和側(cè)翼12、12’，會(huì)引起橫截面積沿著齒頸部向下增大，并且磨損齒 1磨損得越多，齒頸部5就越鈍。圖4a_d示意性示出了依照?qǐng)D1的硬金屬桿3的部分，圖4a_c以兩個(gè)側(cè)視圖和一 個(gè)縱向剖面圖的形式示出了從齒頸部5的前齒尖端6(即圖中右側(cè)的硬金屬桿3的固定軸 16)突起的硬金屬桿3的自由端，并顯示了硬金屬桿3的鑄入端17，在圖中左側(cè)的鑄入端17 冶金連接到鑄鋼2中的齒頸部5內(nèi)部。圖4d也示出了經(jīng)由直徑改變形式18的槽口 19的 預(yù)期截?cái)帱c(diǎn)18，以及磨損端中的凹槽19，即在移除固定軸16之后后來(lái)形成的桿磨損表面8。圖5示出了齒頸部5的橫截面，其中特別示出了在脊形增強(qiáng)部分13和硬金屬桿3 之間并對(duì)著硬金屬桿3的支撐區(qū)20，包括切割頭11工作期間作用在對(duì)稱(chēng)平面A內(nèi)的負(fù)載位 置的0-90°的改變，即剪切力分量F。和法向力分量Fs大小的變化。該兩個(gè)力分量F。、FP《 其產(chǎn)生負(fù)的彎曲負(fù)載，而同時(shí)大致豎向作用的Fs可產(chǎn)生有益地?cái)D壓硬金屬桿3的負(fù)載，但 是擠壓性的負(fù)載可能引起作用在磨損齒1的鑄鋼2上的翹曲和彎曲負(fù)載，使得齒頸部5包 括抵消這些缺點(diǎn)的背部13和側(cè)翼12、12’增強(qiáng)部件。圖5中，示出了有益特征，即在對(duì)著磨 損部件1的固定部件4的齒頸部5的背部上的鑄鋼2并未同樣地被磨損，因?yàn)橹饕?fù)載，即 剪切力分量F。及其磨損效應(yīng)，連同在齒頸部側(cè)邊緣21上的Fp作用在齒頸部5的前側(cè)9，硬 金屬桿3在其外端由在齒頸部5的工作尖端磨損表面7背部上的鑄鋼邊緣或支撐區(qū)20來(lái)支 撐抵靠該硬金屬桿3。挖掘機(jī)切割器用的最佳磨損齒1必須被設(shè)計(jì)為具有對(duì)抗大負(fù)載的最 大阻抗，同時(shí)對(duì)于最大穿透具有最小橫截面積。將認(rèn)識(shí)到的是，這些要求相互沖突，使得在 先前的已知磨損齒中，沒(méi)有用于在更大直徑的鑄鋼內(nèi)增加穿透性的較小直徑(相對(duì)而言) 的增強(qiáng)硬金屬桿，則齒頸部的長(zhǎng)度必須保持足夠短以防止齒頸部5斷裂。長(zhǎng)的齒頸部5被 可變的負(fù)載來(lái)回彎曲，使得長(zhǎng)齒頸部5可遭受疲勞。通過(guò)在鑄鋼2和硬金屬3的彈性模量 (E-modulus)之間的設(shè)置平衡并在鑄鋼2和硬金屬3的沿齒頸部5向下的橫截面積之間的 比例來(lái)防止疲勞發(fā)生。圖6示出了齒頸部5的前部分的前視示意圖，包括在暴露的硬金屬桿3的磨損表 面8兩側(cè)上的尖端磨損表面7的兩個(gè)側(cè)面部分7a、7b，該尖端磨損表面7的兩個(gè)側(cè)面部分 7a、7b在此包圍硬金屬桿的磨損表面8。圖8示出了具有鏟形刀片的切割頭11，多個(gè)齒固定 器10固定在這些鏟形刀片上，固定器10具有可穩(wěn)固固定但是又可拆卸地設(shè)置的磨損齒1。 圖9為在硬金屬桿3的鋼和鑄鋼2之間的結(jié)合區(qū)的光學(xué)顯微照片，結(jié)合區(qū)也被稱(chēng)為過(guò)渡區(qū)，
11隨后使用Murakami和Nital進(jìn)行蝕刻?，F(xiàn)參照?qǐng)D7，示意性示出了殼沙模23的一半，包括兩個(gè)殼部分，顯示了一個(gè)殼部分 23’，由成型和硬化的沙制成，殼部分已預(yù)制在可重復(fù)使用的金屬模具中，其輪廓依照未來(lái) 的磨損部件1而設(shè)，在金屬模具中混有結(jié)合劑的散開(kāi)的沙被留下以硬化到所述兩個(gè)殼部分 的每一個(gè)中，殼部分具有足夠剛性用于實(shí)際鑄造，由于殼部分沿縱向?qū)ΨQ(chēng)平面具有相似形 狀，兩個(gè)殼部分在相同的金屬模具中硬化。這兩個(gè)殼部分23’因此一起形成空間，有助于在 該空間中鑄造磨損部件1，優(yōu)選地但并非排他為挖掘機(jī)用的磨損齒1，磨損齒1具有沿縱向 對(duì)稱(chēng)平面A的規(guī)則縱向形狀。但是，要理解的是，不規(guī)則的磨損部件要求各種形狀。通過(guò)例如震動(dòng)來(lái)去除沙之后，鑄造磨損部件1包括鑄造本體2，以下也稱(chēng)為齒本體 2，齒本體2由下述鑄造合金制成，鑄造合金以下也稱(chēng)為鑄鋼2，且鑄造磨損部件1包括至少 一個(gè)軸向縱向的燒結(jié)硬金屬的鑄入部件3，在本描述中為桿狀，即橢圓形，因此以下稱(chēng)為硬 金屬桿3。參見(jiàn)圖9和10，在通過(guò)固定在相應(yīng)的殼部分23’中而鑄造之前和鑄造期間內(nèi)，以 及在鑄造介于硬金屬桿3和鑄鋼熔融物的表面之間的界面或結(jié)合區(qū)之后，硬金屬桿3優(yōu)選 地固定成其中心處于拋光的齒本體2的力平衡區(qū)中，在該力平衡區(qū)，在鑄造齒本體2內(nèi)部沿 著對(duì)稱(chēng)平面A的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力大致一樣大，以便制造至少一個(gè)內(nèi)部伸長(zhǎng)磨損本體，該內(nèi) 部伸長(zhǎng)磨損本體包括在齒頸部5的中心的具有增強(qiáng)磨損硬度和非常高的抗磨損性的硬金 屬桿3，具有前齒尖端6，從磨損齒1的齒本體2突出。該齒尖端6在包圍硬金屬桿3的鑄 鋼2中具有高剛性，使得齒頸部5通過(guò)硬金屬桿3來(lái)增強(qiáng)從而獲得了更高的斷裂強(qiáng)度。參 見(jiàn)圖1和圖2，為此，齒尖端6包括至少一個(gè)外部尖端磨損表面7，該至少一個(gè)外部尖端磨損 表面7包括第一，硬金屬的磨損表面8，優(yōu)選地大致同心地設(shè)置在齒頸部5中并位于磨損 齒1的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A(在圖2和圖3中顯示為一條線)內(nèi)；以及第二，尖端磨損表面7的 兩個(gè)部分7a、7b，這兩個(gè)部分包圍了硬金屬桿3，優(yōu)選地完全包圍，且由比硬金屬桿3的磨損 表面8磨損強(qiáng)度更低和抗磨損性更低的鑄鋼2制成。除了縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A外，圖1也示出 了對(duì)稱(chēng)平面B，對(duì)稱(chēng)平面B垂直于所述A平面，沿著齒頸部5本身以及硬金屬桿3，其橫截面 大致規(guī)則，參見(jiàn)圖5，在該例子中不包括用于吸收作用負(fù)載F的剪切力分量F。的脊形增強(qiáng)部 件13。產(chǎn)物磨損部件1因此總體上獲得了大大增強(qiáng)的磨損強(qiáng)度以及增強(qiáng)許多倍的斷裂強(qiáng) 度，同時(shí)具有保持的高剛性以及自我銳化效果，自我銳化效果以下將更詳述，這也適用于所 述材料的強(qiáng)度特性。參見(jiàn)圖7，在殼沙模23中進(jìn)行鑄造之前，硬金屬桿3的固定包括至少一個(gè)固定裝 置，例如一個(gè)或多個(gè)固定凸耳，參見(jiàn)圖4d，凸耳位于硬金屬桿3的一端，以下將稱(chēng)為它的固 定軸16，在鑄造和脫模之后，固定軸16構(gòu)成了硬金屬桿3的從齒頸部5突起的自由端16， 同時(shí)硬金屬桿的與固定軸相對(duì)的鑄入端17被所述固定裝置穩(wěn)固地固定在將要填入來(lái)自例 如感應(yīng)電爐的鑄造熔融物的空間內(nèi)。該過(guò)程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，硬金屬桿3在鑄造期間被完 全固定在其在鑄造模具23內(nèi)的固定位置上，鑄造模具23在此為殼沙模23，使得當(dāng)?shù)谷腓T造 熔融物時(shí)硬金屬桿3不改變位置。先前的解決方案已包括例如所述空間內(nèi)的各種支撐，支 撐隨后被熔化并在鑄造操作中與鑄造熔融物結(jié)合在一起。將認(rèn)識(shí)到的是，該已知過(guò)程會(huì)引 起當(dāng)支撐熔化時(shí)鑄入部件3移離預(yù)期位置的重大風(fēng)險(xiǎn)，此外支撐的熔融物在鑄造熔融物中 形成雜質(zhì)，該雜質(zhì)改變了磨損部件1的預(yù)期特性、鑄入部件3和鑄鋼2的剩余部分之間的界 面和結(jié)合區(qū)24。例如，在鑄造磨損部件1期間，可能引起CN 101889118 A
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面和結(jié)合表面24處出現(xiàn)氣泡。在暴露給作用力期間，差的粘附也產(chǎn)生用于硬金屬桿3的有 缺陷的支撐區(qū)20，因此硬金屬桿3更容易折斷。開(kāi)啟殼沙模23并釋放磨損齒1之后，硬金屬桿3的固定軸16被移除，其中固定軸 從齒頸部5的前齒尖端6突出。在形成硬金屬期間以及在其被燒結(jié)到拋光的硬金屬桿3中 之前，已為此目的方便地提供了經(jīng)由槽口 19的預(yù)期斷裂點(diǎn)18，當(dāng)硬金屬桿3被固定在殼沙 模23中時(shí)斷裂點(diǎn)18以固定的方式被設(shè)置為靠近限制殼沙模23的鑄造熔融物的限制表面。 通過(guò)敲掉固定軸16方便地實(shí)現(xiàn)了移除，因?yàn)槿绻阎频米銐蛏畹牟劭?19，則硬金屬桿3足 夠脆弱以便大致直接地在齒尖端6的外部尖端磨損表面7內(nèi)或與外部尖端磨損表面7同一 平面地發(fā)生斷裂。圖12a_c中示意性示出了分離的固定軸16，這分離的固定軸16被壓在硬金屬桿 3上。固定軸16由比鑄入端17所用的硬金屬更軟種類(lèi)的傳統(tǒng)鋼適當(dāng)?shù)刂瞥伞Ｍㄟ^(guò)將一對(duì) 夾具16a和16b在鑄入端17的相對(duì)端壓入硬金屬桿3中的一對(duì)空腔27a、27b來(lái)將分離的 固定軸16固定在硬金屬桿3上。在將硬金屬桿3鑄造在鑄鋼2中之后，通過(guò)將夾具16a和 16b移出空腔27a、27b容易地完成固定軸16的移除。
其他能想到的實(shí)現(xiàn)硬金屬桿3的固定軸16的分離方法有第一，對(duì)于作為固定軸 16焊接或燒結(jié)至硬金屬的其余部分的上面所提及的預(yù)期斷裂的位置上的較低廉材料(優(yōu) 選地為更傳統(tǒng)的鋼)，在該情況下隨后可容易地由不昂貴的切斷輪來(lái)實(shí)現(xiàn)分離，切斷輪切穿 傳統(tǒng)的鋼，但是硬金屬需要鉆石切割器；以及第二，對(duì)于通過(guò)互相作用的銷(xiāo)和銷(xiāo)開(kāi)孔26、27 而固定的這樣的材料軸16，參見(jiàn)圖4c，在進(jìn)行同樣的燒結(jié)之前，在硬金屬桿3的預(yù)備臺(tái)中提 供一個(gè)銷(xiāo)26/銷(xiāo)孔27，在燒結(jié)之后在固定軸16中安裝相對(duì)的銷(xiāo)孔27/銷(xiāo)26。用于熔化鑄 鋼2的熔爐種類(lèi)使得鑄造熔融物溫度在一定范圍內(nèi)不同，這些已被考慮在以下的溫度范圍 內(nèi)。將硬金屬桿3鑄造在鑄鋼2中方便地在約1500-1700°C下完成，這主要取決于熔化 方法，關(guān)于銷(xiāo)溫度優(yōu)選地為1550-1650°C，硬金屬桿3上的表面與包圍硬金屬桿3的鑄鋼2 形成冶金的所述界面或結(jié)合區(qū)24。在熔化齒本體2和硬金屬桿3的表面過(guò)程中，任何雜質(zhì) 或水汽可在界面、結(jié)合區(qū)24中或在鑄造磨損部件1內(nèi)部引起不利的材料損傷、裂紋、氣泡和 空穴、較差的粘附以及較差的強(qiáng)度。硬金屬桿3也可被未示出的一個(gè)或多個(gè)金屬膜覆蓋，例如在硬金屬桿3和鑄鋼2 之間的界面或結(jié)合區(qū)24內(nèi)的鎳或鋼膜。如果每方面都得到適當(dāng)?shù)毓芾?，即鑄入部件3被小 心地清潔并保持干燥，通過(guò)鑄鋼中的體積收縮來(lái)獲得有益的收縮預(yù)拉伸。硬金屬桿3因此 沿著在分離的鋼材料之間配合的鑄造結(jié)合處結(jié)合至鑄鋼2，形成包括壓縮預(yù)拉伸的收縮配 合，同時(shí)在所述界面和結(jié)合區(qū)24中獲得冶金結(jié)合。被移除的硬金屬桿斷片16可方便地被回收用于生產(chǎn)新的硬金屬桿3，這同時(shí)產(chǎn)生 了積極的環(huán)境效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)利益。殼沙模鑄造使得大多數(shù)磨損部件具有足夠光滑的表面， 因此可能制造具有復(fù)雜形式的磨損部件(例如磨損齒)而無(wú)需較多拋光工作。優(yōu)選實(shí)施例中，硬金屬桿3直徑在10和30mm之間，優(yōu)選地為約18_23mm，其中硬 金屬桿3可稍微為圓錐形，優(yōu)選地朝向內(nèi)部鑄入端17具有較大直徑。本申請(qǐng)所示實(shí)施例主 要包括硬金屬桿3，硬金屬桿3同心地被設(shè)置在齒頸部5的力平衡區(qū)中，在縱向?qū)ΨQ(chēng)平面A 內(nèi)，并也大致在垂直于平面A的對(duì)稱(chēng)平面B內(nèi)，參見(jiàn)圖1，但是，如果這被認(rèn)為是方便的，則在
13該創(chuàng)造性的概念內(nèi)還可提供更多的硬金屬桿。例如，可在齒頸部5的橫截面的特定區(qū)域內(nèi) 相對(duì)于同心的硬金屬桿3在外圍設(shè)置額外的硬金屬桿，這需要額外的磨損保護(hù)增強(qiáng)。硬金 屬桿3的桿磨損表面8可包括，例如在其橫截面方面，相對(duì)于兩個(gè)對(duì)稱(chēng)平面A、B之一或兩者 的方形、矩形、圓形、橢圓形的橫向或管狀磨損表面。在該情況下，對(duì)于非圓形橫截面，上述 關(guān)于直徑所述的被視為最大寬度。在管狀磨損表面的情況下，可想像到管被一種不同于周 圍鋼的等級(jí)鋼填充。將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，內(nèi)部鑄入部件3繼而也可被一個(gè)或多個(gè)鋼等級(jí)包圍。 硬金屬桿可被設(shè)置為例如截錐形。硬金屬桿3在齒頸部5內(nèi)具有軸向長(zhǎng)度Z，硬金屬桿3大致平行于齒頸部5的縱向 Y軸線延伸或者以與齒頸部5的縱向Y軸線形成的一定角度λ延伸，縱向Y軸線大致平行 于齒頸部5的前側(cè)9，參見(jiàn)圖1和圖5，其中角度λ落入0-15度范圍內(nèi)，而長(zhǎng)度Z約為齒頸 部5長(zhǎng)度L的80-95%，沿著所述縱向Y軸線從原始齒頸部5的自由外端(即其原始尖端磨 損表面7)測(cè)量起，其中所述軸向長(zhǎng)度沿向內(nèi)方向在硬金屬桿3的下鑄入端17被清晰地劃 界，并被方便地倒圓以便增強(qiáng)磨損部件1的自動(dòng)發(fā)信號(hào)功能。突出前頸部5的總磨損長(zhǎng)度L為從原始尖端磨損表面7的中心開(kāi)始向下測(cè)量到兩 增強(qiáng)側(cè)翼12、12’的上側(cè)的長(zhǎng)度。在未示出的本發(fā)明的其他實(shí)施例中，伸長(zhǎng)硬金屬桿3的所 述軸向長(zhǎng)度Z可以是向前突出的頸部5的總磨損長(zhǎng)度L的65-95%。由于硬金屬桿3具有限定好的長(zhǎng)度，即硬金屬桿3的長(zhǎng)度Ζ，其短于齒頸部5的總 磨損長(zhǎng)度L，因此實(shí)際達(dá)到的效果是磨損齒1自動(dòng)發(fā)信號(hào)，即磨損部件1自動(dòng)地提示其被磨 損、必須要被更換，這借助發(fā)生在工作工具11中的可記錄的特征(例如絞盤(pán)或驅(qū)動(dòng)軸中振 動(dòng)或扭矩抗力的改變)的事實(shí)，磨損齒1被固定在工作工具11中。硬金屬桿3因此以距離 磨損齒1的齒固定器10的頂側(cè)一定距離被固定在齒頸部5中，使得齒固定器10永遠(yuǎn)沒(méi)有 由于齒頸部5磨損太多而與工作表面C直接接觸的風(fēng)險(xiǎn)，即當(dāng)磨損部件1的總工作長(zhǎng)度L 已被消耗掉時(shí)，依據(jù)收到的自動(dòng)信號(hào)而更換磨損部件1。一旦硬金屬桿3被磨損，磨損齒1 的工作能力及其銳化發(fā)生改變，使得出現(xiàn)例如振動(dòng)，振動(dòng)被人工或合適的傳感器檢測(cè)到，并 因此通知挖掘機(jī)的機(jī)械操作工，例如當(dāng)前工作的磨損齒1現(xiàn)在需要更換。這比以前提供磨損部件1的更有益和更有效地更換，因?yàn)橐郧巴诰驒C(jī)的切割頭11 必須抬離水面以便能檢測(cè)需要更換的磨損齒1。這也意味著某些磨損齒1被不必要地更換 了，因?yàn)榍懈铑^11總是朝上并覺(jué)得磨損齒1將持續(xù)不到下一次這樣的目視檢查，也因?yàn)槟?些磨損齒1更換太遲使得齒固定器10因此受到嚴(yán)重?fù)p傷。尤其由本發(fā)明獲得有益的其他特征為，所有磨損齒1均可被非常精確地更換，使 得既獲得了工具11的提高的工作效率又使得不可避免的操作中斷次數(shù)得以大大減少。如 果一旦自動(dòng)信號(hào)被記錄就做出更換，則不存在磨損齒1的齒固定器10受損的危險(xiǎn)。其他優(yōu) 點(diǎn)為，例如，硬金屬桿3實(shí)際上在被更換前剛被磨損完，因此留下的磨損齒1通常只包含一 種材料，鑄鋼2?；厥諝堄嗟凝X因此變得非常簡(jiǎn)單。如果在硬金屬完全磨掉前做出更換，那 么這斷片可從磨損部件1的剩余部分上切掉，然后分開(kāi)執(zhí)行回收在這種情況下由均質(zhì)的鋼 材料和具有貴硬金屬的剩余齒頸部斷片制成的殘余齒。硬金屬可容易地被分離，因?yàn)槠淙?點(diǎn)與鑄鋼的熔點(diǎn)不同，約為1500-1700°C。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，硬金屬桿3和鑄鋼2剩余部分之間的界面和結(jié)合區(qū)24經(jīng)歷了 預(yù)拉伸，在預(yù)拉伸中界面24獲得了允許硬金屬桿3更強(qiáng)滯留的特性。硬金屬桿3和鑄鋼
143之間的結(jié)合區(qū)24包括一些熔化的硬金屬，該熔化的硬金屬已被熔解并與鑄鋼2混合在一 起，由此形成更硬的硬金屬芯，該芯被較軟的鑄鋼包圍并具有較軟的結(jié)合區(qū)，結(jié)合區(qū)硬度在 1220至1450HV3之間，形成在鑄鋼2和硬金屬芯3之間。硬金屬芯3因此盡管鑄入鑄鋼2 中但是完全完整和不受影響。如果使用比下述的說(shuō)明性實(shí)施例稍微較軟的硬金屬芯，那么 在所述結(jié)合區(qū)24中裂紋的風(fēng)險(xiǎn)減小了，但是使用工具11時(shí)耐用性就降低了。優(yōu)選實(shí)施例 中，硬金屬桿3的平均硬度為約800-1750HV3。如上所述，在硬金屬桿3上的固定軸16被移除后，可在齒頸部5的自由前尖端磨 損表面7中發(fā)現(xiàn)缺口，但是因?yàn)樵撉凹舛四p表面7的磨損(即磨磨損齒1的齒頸部5)導(dǎo) 致的自我銳化，發(fā)生很快，所以硬金屬桿3將被暴露并使得工作表面C開(kāi)始變松。不像尖端 磨損表面7內(nèi)沒(méi)有內(nèi)部桿磨損表面8的傳統(tǒng)磨損齒(傳統(tǒng)的磨損齒總是具有對(duì)著工作表面 C的鈍接觸表面)，依照本發(fā)明的磨損齒1中總是能獲得穿透效果。事實(shí)上，在單邊或雙邊 磨損的情況下(這是磨損齒1在工具11上的其固定位置中被固定就位的情況)，特別地參 見(jiàn)圖5和圖8，其中磨損齒1的尖端磨損表面7相對(duì)于齒固定器10被固定，摩擦工作表面 C，在尖端磨損表面7上形成了切割邊緣29，參見(jiàn)圖6，這是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)橄鄬?duì)于鑄鋼的 尖端磨損表面7a、7b，硬金屬3的桿磨損表面8仍然構(gòu)成了向前突出的尖端。在旋轉(zhuǎn)尖端表 面的情況下，無(wú)切割邊緣形成。借助鑄鋼2和硬金屬桿3具有不同的抗磨損性(也稱(chēng)為磨損強(qiáng)度)的事實(shí)，獲得 了自我銳化的效果，其中硬金屬具有較高的磨損強(qiáng)度，使得當(dāng)使用工具11因此使用磨損齒 1時(shí)，具有較低抗磨損性的鑄鋼2比被該鑄鋼2包圍的硬金屬桿3更快地磨損，使得在鑄鋼 2和硬金屬3的抗磨損性之間達(dá)到平衡，因此當(dāng)使用磨損齒1期間硬金屬桿3被暴露時(shí)，磨 損齒頸部5被不斷銳化，因此將有效地穿透工作表面C。硬金屬桿3始終是磨損齒1的從齒 頸部5伸出最遠(yuǎn)的那部分，因此總是對(duì)著工作表面C工作，同時(shí)鑄鋼2對(duì)著工作表面C工作 程度較低或著根本不工作，直至硬金屬桿3被完全磨掉，自動(dòng)報(bào)告功能自動(dòng)地發(fā)出要求更 換磨損部件1的信號(hào)。為了獲得磨損部件1中更好的自我銳化效果，將圍繞的鑄鋼2以多個(gè)層形式(未 示出)同心地圍繞硬金屬桿3設(shè)置會(huì)是有益的，其中每個(gè)層的抗磨損性都不同。層的抗磨 損性由它們的硬度和厚度來(lái)決定。層結(jié)構(gòu)可以大量方式改變。為了朝著硬金屬桿3徑向向 內(nèi)地產(chǎn)生逐漸增大的抗磨損性，可在齒頸部5橫截面內(nèi)向內(nèi)逐步增加層的厚度和硬度。可 選地，層可被設(shè)置使得抗磨損性沿著硬金屬桿3長(zhǎng)度方向增大。通過(guò)以預(yù)定方式改變層的 數(shù)目、厚度和硬度，因此為不同的應(yīng)用定制磨損部件1也是可能的。取決于磨損的特性，具 有不同的自我銳化輪廓會(huì)是有益的。在某些應(yīng)用中，圓錐形自我銳化輪廓會(huì)是有益的，在其 他應(yīng)用中凸?fàn)钭晕忆J化輪廓會(huì)是有益的，等等。在某些應(yīng)用中，磨損不均勻的分布在磨損部件1周?chē)@意味著磨損部件1的某些 部分比其他部分磨損更多。因此以相應(yīng)的非均勻方式在磨損部件1周?chē)植紝觼?lái)補(bǔ)償不均 勻的磨損會(huì)是有益的。磨損齒1被用于切割頭11以鐘擺運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)中，在磨損齒1的縱向?qū)ΨQ(chēng)平 面A的任一側(cè)均發(fā)生磨損，使得在硬金屬中部上大致直接地形成脊?fàn)钋懈钸吘?9。該切割 邊緣29隨后通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)的鐘擺運(yùn)動(dòng)被不斷地磨，直至硬金屬桿3耗盡。與傳統(tǒng)的磨損齒的尖端表面相比，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，被處理表面的最硬部分被硬金屬尖端8擊碎，同時(shí)圍繞這硬金屬尖端8的鑄鋼2的尖端磨損表面7的更多傳統(tǒng)部分7a、 7b隨后獲得較低的磨損速率并因此增強(qiáng)了磨損長(zhǎng)度的效果，因?yàn)楣ぷ鞅砻鍯因此已被松 開(kāi)。磨損齒的使用壽命因此可增長(zhǎng)百分之幾百。硬金屬桿3上的工作長(zhǎng)度Z被設(shè)置為，使得當(dāng)齒尖端6有變得太鈍的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，硬金 屬桿3顯然耗盡了，因?yàn)辇X頸部5的總橫截面(包括齒頸部5自身)其右邊也可大致同心地 圍繞硬金屬桿3向下地增加，至少在其側(cè)面21和后側(cè)14上，且圍繞的增強(qiáng)部分12、13 (包 括圖1至3所示的背部部分13和側(cè)翼12、12’)，優(yōu)選地朝著齒固定器10向下增加，使得硬 金屬桿3的增強(qiáng)耐久性的效果突然消失了，并或多或少地立即提供鈍磨損齒1，造成了對(duì)著 工作表面C的振動(dòng)大幅增加和/或這樣的可記錄的低下工作能力，因此還造成了明顯的或 可檢測(cè)的產(chǎn)量損失，使得操縱者被通知需要更換磨損齒1。由于圍繞硬金屬桿3的鑄鋼2被更快磨損，硬金屬桿3將總是執(zhí)行磨損部件1的 大部分切割、磨損或穿透動(dòng)作，這產(chǎn)生了我們所謂的自我銳化。這導(dǎo)致的優(yōu)點(diǎn)是，磨損齒1 更容易穿透堅(jiān)硬類(lèi)型的土壤和巖石等等，因此磨損齒1獲得了更大的效率。以前使用的傳 統(tǒng)磨損齒很快就變鈍了，因?yàn)樗麄儧](méi)有硬金屬尖端，因此傳統(tǒng)的磨損齒更快地喪失了功能。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)通過(guò)能增大磨損齒1前端沿著齒頸部5的強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭稍谶@端 部周?chē)褂描T鋼2而不會(huì)獲得另外的沒(méi)有穿透性的鈍化負(fù)作用。這意味著，例如，即使硬巖 石也能被挖掘機(jī)切割頭11上的磨損部件1穿透和壓碎。此外，有益的是將例如是所述增強(qiáng) 側(cè)翼12、12’和脊形增強(qiáng)部件13的增強(qiáng)部件設(shè)置在磨損齒1的齒頸部5的背面上，該背面 背對(duì)切割頭11的鼻部，或者是設(shè)置在背部14側(cè)面的側(cè)21上，脊形增強(qiáng)部件13和增強(qiáng)側(cè)翼 12、12’使齒頸部5變硬，使得齒頸部5可制得相當(dāng)長(zhǎng)而不會(huì)斷裂，從而使得齒頸部5的工作 長(zhǎng)度(即在磨損齒1必須被更換之前可磨損的長(zhǎng)度)，變得大大長(zhǎng)于相應(yīng)的沒(méi)有這種增強(qiáng)的 同心齒頸部的長(zhǎng)度。切割頭為先前已知，例如，其中每個(gè)磨損齒1包括旋轉(zhuǎn)的圓柱尖端，其 必須具有非常短的頸部以便不被折斷，從而使得這些帶有圓柱尖端的磨損齒需要非常頻繁 地更換，導(dǎo)致了大量損失很大的操作中斷。依照本發(fā)明的磨損齒1的優(yōu)選實(shí)施例包括，朝著齒頸部5底部增大的橫截面，橫截 面可分別包括，在優(yōu)選的所有側(cè)14、21、9上包圍硬金屬桿3的齒頸部5，齒頸部5具有的一 個(gè)或多個(gè)或者所有的側(cè)14、21、9的橫截面朝著齒頸部5的底部增大，增強(qiáng)脊13的橫截面朝 著齒頸部5的底部增大，兩個(gè)相對(duì)部分，即硬金屬桿3的任一側(cè)上一個(gè)，被設(shè)置為鑄鋼部分 的橫截面朝著齒頸部的底部增大，兩相對(duì)部分例如為側(cè)翼12、12’或兩個(gè)或多個(gè)所述可選物 的組合。通過(guò)上述的具有包圍在齒頸部5中的硬金屬桿3的配置，新磨損齒1的特性變得 至少關(guān)于鑄鋼本體與當(dāng)前傳統(tǒng)磨損齒一樣有益，同時(shí)至少在齒頸部5中心放置硬金屬桿3 意味著磨損齒1的特性(例如斷裂強(qiáng)度)會(huì)增強(qiáng)。如果齒尖端6和齒頸部5從兩相對(duì)方 向變得磨損，其中每種鋼材料具有特定的相互平衡使得各自的鋼材料的磨損精確地相互匹 配，鋒利邊緣29形成為中心線在尖端磨損表面7的兩個(gè)相對(duì)帶角度部分7a、7b之間橫向穿 過(guò)尖端磨損表面7，鋒利邊緣29作用為鋒利刀具，切割松開(kāi)的新材料，如果形成了更多帶角 度的磨損表面，則替代地獲得錐形尖端，進(jìn)一步刮擦松開(kāi)的新材料。此外，通過(guò)圖1所示橫截面增強(qiáng)了刀具的功能，橫截面包括脊形增強(qiáng)部件13，其使 得可以制造更長(zhǎng)的齒頸部5，更長(zhǎng)的齒頸部5因此可比例如圓齒頸部磨損更長(zhǎng)時(shí)間，一旦彎曲強(qiáng)度例如不足以應(yīng)付圖1所示增強(qiáng)實(shí)施例可達(dá)到的長(zhǎng)度，圓齒頸部會(huì)折斷。在工作特性 被削弱之前，圓齒頸部的長(zhǎng)度和直徑之間的比不應(yīng)大于2，否則斷裂的風(fēng)險(xiǎn)變得很大。有了 具有增強(qiáng)部分(即背部部分13和橫向于磨損表面7的側(cè)翼12、12’)的配置，齒頸部長(zhǎng)度可 比在齒頸部5的前端處的齒頸部5的橫向測(cè)量值大約3-5倍，如圖1所示，這成倍地增加了 工作長(zhǎng)度并因此成倍地增加了磨損齒1的使用周期而不會(huì)損害工作特性，或不會(huì)使斷裂的 風(fēng)險(xiǎn)變得更大。 如圖1-3所示，具有脊形輪廓13和具有切割尖端表面形式29的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于， 實(shí)際的磨損齒1也操作為具有鏟功能，可將松開(kāi)的處理材料輸送并運(yùn)走。
0100]示例件實(shí)施例
0101]在所示特定實(shí)施例中，
0102]以下優(yōu)選的鑄造合金，也被稱(chēng)為鑄鋼，包括鐵含量占重95. 0-96.0%的主要為鐵 Fe)基的合金，其中合金材料優(yōu)選地包括
0103]示例件實(shí)施例1 (重量百分比)
0104]C占重 0. 24-0. 28%0105]Si占重 1.40-1. 70、%0106]Mn占重 1. 00-1. 40%0107]P最大占重0. 025 %，優(yōu)選地為占重0.020%0108]S最大占重0. 020 %，優(yōu)選地為占重0.013%0109]Cr占重 1. 25-1. 50%0110]Ni占重 0. 40-0. 60%0111]Mo占重 0. 17-0. 22%0112]Al最大占重0. 03-0. 08 %，優(yōu)選地為占重 0. 045%0113]Ti最大占重0. 04-0. 10 %，優(yōu)選地為占重 0. 07%0114]N最大180ppm，優(yōu)選地為120ppm，0115]DI淬透性指數(shù)最小為6. 6，優(yōu)選為7. 3，最大為10.
0116]加熱處理
0117]在900-1050°C下完全退火/正火。時(shí)間最小3小時(shí)士 1小時(shí)，或1小時(shí)/25mm長(zhǎng)度。
0118]在開(kāi)放空氣中冷卻，加熱至850-1000°C。時(shí)間1小時(shí)士0. 5小時(shí)。在水性聚合物 浴或水中硬化。
0119]在200-300°C下回火。時(shí)間3小時(shí)士 1小時(shí)，或每25mm長(zhǎng)度1小時(shí)，在開(kāi)放空氣 中冷卻。所有的時(shí)間均基于要加溫的所有組件部分。
0120]機(jī)械特性
0121]布氏硬度 HB最小450，優(yōu)選475
0122]屈服點(diǎn)Rptl2 最小 1200MPa，優(yōu)選 1300MPa
0123]斷裂強(qiáng)度 Rm最小1450MPa，優(yōu)選1550MPa
0124]延展率 A5最小2%，優(yōu)選5%
0125]面積縮減 Z最小4%，優(yōu)選10%
0126]沖擊強(qiáng)度 KV+20 最小12J，優(yōu)選15J
17
沖擊強(qiáng)度 KV-20 最小12J，優(yōu)選12J
鑄鋼的彈性模量195-220GPa在鑄造和2mm研磨之后測(cè)量硬度。 硬金屬的化學(xué)組成占重10-25%的Co和/或Ni，含有約0. 5-7. Oum顆粒大小的碳化鎢。維氏硬度3 800-1750HV3界面或結(jié)合區(qū)的特性 維氏硬度 3 1220-1450 HV3 示例件實(shí)施例2 :(重量百分比)C占重 0.31-0. 36%Si占重 1.10-1. 50%Mn占重 0.80-1. 10%P最大占重0.025%，優(yōu)選地為占重0.015%S最大占重0.015%，優(yōu)選地為占重0.010%Cr 占重 1.00-1. 40%Ni 最大占重0.50%Mo占重 0. 20-0. 30%
Al最大占重0. 03-0. 08 %，優(yōu)選地為占重0. 045 % Ti最大占重0. 04-0. 10 %，優(yōu)選地為占重0. 07 % N最大180ppm，優(yōu)選地為120ppm，DI淬透性指數(shù)最小為6. 6，優(yōu)選為7. 3，最大為10. 8。 加熱處理在900-1050°C下完全退火/正火。時(shí)間最小3小時(shí)士 1小時(shí)，或1小時(shí)/25mm長(zhǎng)度。在開(kāi)放空氣中冷卻，加熱至850-1000°C。時(shí)間1小時(shí)士0. 5小時(shí)。在水性聚合物 浴或水中硬化。在200-300°C下回火。時(shí)間3小時(shí)士 1小時(shí)，或每25mm長(zhǎng)度1小時(shí)，在開(kāi)放空氣 所有的時(shí)間均基于要加溫的所有組件部分。 機(jī)械特性布氏硬度 HB 最小500，優(yōu)選530
屈服點(diǎn) RP0.2 最小 1300MPa，優(yōu)選 1400MPa 斷裂強(qiáng)度最小 1600MPa，優(yōu)選 1700MPa延展率最小2%，優(yōu)選4% 面積縮減 最小4%，優(yōu)選8%
沖擊強(qiáng)度 KV+20 最小10 J，優(yōu)選14 J沖擊強(qiáng)度 KV-20 最小8J，優(yōu)選IOJ
在鑄造和2mm研磨之后在特定位置測(cè)量硬度值。
測(cè)試條50 X 35mm
冶金特性和其他配置
鑄鋼2成分為，碳當(dāng)量Crai = C重量％ +0. 3 (Si重量％ +P重量％ )，小于占重0. 9 %， 優(yōu)選地小于占重0.8%，但是超過(guò)占重0. 1%，優(yōu)選地超過(guò)占重0.5%。鑄鋼優(yōu)選地將由熔點(diǎn) 約為1450-1550°C的Cr、Ni、Mo低合金鋼材料構(gòu)成。鑄鋼的硬度在45至55HRC之間本發(fā)明可用于具有Co和/或Ni的結(jié)合相的碳化鎢(WC)基的硬金屬，碳含量?jī)?yōu)選 地接近于自由石墨的形態(tài)，其中在具有鈷的結(jié)合相的硬金屬情況中，這意味著磁性鈷含量 為額定鈷含量的0. 9-1. 0?？纱嬖谥亓堪俜直戎炼?%的Ti、Cr、Nb、Ta或V的碳化物。在用于耕地工具的優(yōu)選實(shí)施例中，例如挖掘機(jī)切割器，硬金屬具有占重10至25% 的Co和/或Ni含量和顆粒大小在0. 5到7um之間的碳化物(WC)構(gòu)成的結(jié)合相。硬金屬和鑄鋼之間的過(guò)渡區(qū)具有良好的結(jié)合，基本沒(méi)有空穴和裂紋。但是，鑄鋼和 硬金屬之間區(qū)域內(nèi)的少量裂紋不會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能。在過(guò)渡區(qū)/結(jié)合區(qū)中，存在厚度 在50至200um之間的η相區(qū)(B)。在最接近η相區(qū)的硬金屬中，存在寬度為0. 5至2mm 的含鐵結(jié)合區(qū)(C)。在最接近η相區(qū)的鋼中，存在厚度在10至IOOum之間的碳含量增加區(qū) (E)。依照該鑄造方法，硬金屬桿被固定在模具中，熔化的鋼被倒入模具中。當(dāng)?shù)谷肽＞咧?時(shí)，該熔化的鋼的溫度在1550至1650°C之間。優(yōu)選地，在固定于正確位置中的硬金屬桿周 圍流入模具的鑄鋼熔融物預(yù)加熱了硬金屬桿。冷卻發(fā)生在空氣中。鑄造之后，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的 熱處理以便硬化和回火該鋼。例子1通過(guò)傳統(tǒng)的粉末冶金方法制造22mm直徑和120mm長(zhǎng)度的圓柱形硬金屬桿，具有 占重5%的Ni和占重10%的Co，其余部分為4um顆粒大小的碳化鎢(WC)。碳含量為占重 5. 2%，硬度為 1140HV3。桿被固定在用于制造VOSTA T4系統(tǒng)用的磨損齒的模具中，該系統(tǒng)用于挖掘機(jī)用的 切割頭。具有占重0. 26%的C、占重1. 5% Si、占重1. 2% Mn、占重1. 4% Cr、占重0. 5% Ni 以及占重0. 2% MoXeq = 0. 78的CNM85型的鋼被熔化，1570°C溫度的熔化物質(zhì)被倒入模具 中。在固定于正確位置中的硬金屬桿周?chē)魅肽＞叩蔫T鋼熔融物預(yù)加熱了硬金屬桿?？諝?冷卻之后，齒在950°C下正火并在920°C下硬化。在250°C下回火為通過(guò)研磨獲得產(chǎn)品最終 形態(tài)之前的熱處理的最后一階段。選擇齒以冶金檢查齒中硬金屬/鑄鋼之間的過(guò)渡區(qū)。通過(guò)切割、研磨和拋光來(lái)準(zhǔn) 備齒的橫截面。硬金屬/鋼之間的過(guò)渡區(qū)在光學(xué)顯微鏡LOM下被檢查。參見(jiàn)圖9和圖10， 在未蝕刻的表面和Murakami和Nital蝕刻過(guò)的表面上進(jìn)行LOM研究。鋼和硬金屬之間的結(jié) 合良好，基本沒(méi)有空穴和裂紋。硬金屬和鋼之間存在IOOum厚的η相區(qū)B。在硬金屬中存 在含鐵的過(guò)渡區(qū)C，具有1. 5mm的厚度，位于未受影響的硬金屬D之上。在鋼中，存在50um 厚的碳增強(qiáng)區(qū)Ε。在結(jié)合區(qū)上，鎢W、鈷Co、鐵Fe和鉻Cr的分布也通過(guò)電子探針顯微分析來(lái) 檢查。圖11示出了沿著垂直于結(jié)合區(qū)的線的鎢W、鈷Co、鐵Fe和鉻Cr的分布，發(fā)現(xiàn)過(guò)渡區(qū) C基本上由處于鐵結(jié)合相的碳化鎢構(gòu)成。例子2重復(fù)例子1，硬金屬等級(jí)由占重20%的Co和2um顆粒大小的剩余碳化鎢(WC)構(gòu) 成。磁性Co含量為占重18.4%，硬度為900HV3?？蛇x實(shí)施例本發(fā)明并不限于所示實(shí)施例，而是可在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)做出各種改變。
附圖標(biāo)記列表1 磨損部件，磨損齒2 第一材料部件，鑄造本體，鑄造，鑄鋼3 第二材料部件，鑄入端，伸長(zhǎng)硬金屬桿4 固定部件，齒軸5 齒頸部，突出頸部6 齒尖端，外部尖端7 尖端表面，齒尖端磨損表面8 自由磨損表面，桿磨損表面9 齒頸部的前側(cè)10 固定器部件，齒固定器11 工作工具12 側(cè)翼 12、12，13 脊形增強(qiáng)部分13，脊形部分14 齒頸部5的前部分的背部1415 扭矩凸耳16 固定軸，硬金屬桿17 鑄入端，鑄鋼中的硬金屬桿18 斷裂點(diǎn)，直徑變化19 槽口，凹口20 鑄鋼邊緣或支撐區(qū)21 側(cè)邊緣2223 殼沙模，殼部件23，24 界面或結(jié)合區(qū)25 固定裝置，固定凸耳2526 銷(xiāo)和27 銷(xiāo)孔2829 切割邊緣30縱向軸線X，Y角度α角度β角度δ角度λ剪切力分量Fc法向力分量Fs側(cè)面橫向力分量Fd
工作表面C
硬金屬桿(3)的長(zhǎng)度(Z)
齒頸部的長(zhǎng)度(L)
42對(duì)稱(chēng)平面A
權(quán)利要求
一種磨損部件(1)，具有改進(jìn)的抗磨損性和強(qiáng)度，所述磨損部件(1)包括至少第一和第二材料部件(2、3)，所述第一材料部件(2)由鑄造合金的鑄造本體(2)構(gòu)成，所述鑄造本體(2)包括后固定部件(4)，其用于可拆卸地固定至工作工具(11)中的固定器部件(10)，在所述工作工具(11)中磨損部件(1)構(gòu)成可更換的耗損部件，以及前頸部(5)，其以與穿過(guò)后固定部件(4)的縱向軸線(X)形成的一角度從后固定部件(4)突出，突出前頸部(5)具有外部尖端(6)，在所述外部尖端(6)上的最外面具有至少一個(gè)尖端磨損表面(7)，所述尖端磨損表面(7)構(gòu)成將對(duì)著工作表面(C)主動(dòng)工作的部件，所述突出頸部(5)從所述外部尖端(6)處的至少一個(gè)尖端磨損表面(7)開(kāi)始磨損，其中，第二材料部件(3)由至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)構(gòu)成，所述至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)固定在磨損部件(1)的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面(A)內(nèi)，大致軸向地位于第一材料部件(2)的突出頸部(5)內(nèi)部，所述至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)包括至少一個(gè)自由桿磨損表面(8)，所述至少一個(gè)自由桿磨損表面(8)構(gòu)成所述外部尖端(6)的較大尖端磨損表面(7)的一部分，同時(shí)所述至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的所有其他側(cè)均被所述第一材料部件(2)包圍并固定就位，其特征在于磨損部件(1)的所述至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)被設(shè)置為其中心在突出頸部(5)的力平衡區(qū)內(nèi)，大致同心地在突出頸部(5)的縱向軸線(Y)內(nèi)，并包括短于突出頸部(5)的長(zhǎng)度(L)的長(zhǎng)度(Z)，所述至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)具有的內(nèi)部鑄入端(17)明顯地終止在距離后固定部件(4)的縱向軸線(X)一定距離處，以便在工作期間產(chǎn)生包括所述內(nèi)部鑄入端(17)的最終磨損處的可記錄的振動(dòng)的自動(dòng)信號(hào)，并由此產(chǎn)生需要更換磨損部件(1)的自動(dòng)報(bào)告功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨損部件(1)，其特征在于在后固定部件(4)固定在固定器 部件(10)內(nèi)部時(shí)，所述內(nèi)部鑄入端(17)終止在距離齒固定器(10)的頂側(cè)一定距離處，并 因此也終止在距離插入齒固定器(10)的后固定部件(4)的縱向軸線(X)更遠(yuǎn)的一定距離 處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨損部件(1)，其特征在于第一材料部件(2)包括具有 比伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)低的抗磨損性的材料，第一材料部件(2)的較低強(qiáng)度和伸長(zhǎng)硬金屬桿 (3)的較高強(qiáng)度之間的比例被設(shè)置為使得伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的自由桿磨損表面(8)相對(duì)于 第一材料部件(2)的尖端磨損表面(7)的其余部分總是比周?chē)耐怀鲱i部(5)更突出，以 便產(chǎn)生自我銳化的能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的磨損部件(1)，其特征在于磨損部件(1)包括具有不 同抗磨損性的至少兩個(gè)磨損表面(7a、7b、8)，所述至少兩個(gè)磨損表面(7a、7b、8)被設(shè)置為 使得抗磨損性沿著伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的徑向方向增大以便產(chǎn)生磨損部件(1)的自我銳化能 力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磨損部件(1)，其特征在于磨損部件(1)的所述至少兩個(gè)磨 損表面(7a、7b、8)被設(shè)置在圍繞伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的同心層中，
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)被設(shè)置為相對(duì)于突出頸部(5)的縱向軸線(Y)形成的角度(λ)在 0-15度范圍內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)被設(shè) 置為長(zhǎng)度(Z)在從外部尖端(6)的原始尖端磨損表面(7)的中心算起的突出頸部(5)的長(zhǎng) 度(L)的80-95%之間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)由具有800和1750HV3之間的平均硬度的材料構(gòu)成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于用于磨損部件(1)的工作工具(11)包括傳感器，傳感器被設(shè)置為記錄內(nèi)部鑄入端(17) 的最終磨損處的可記錄的振動(dòng)，由此指示伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)被磨損且必須被更換。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)被 設(shè)置為截錐形。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)具 有在IOmm和30mm之間的最大寬度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于橫向于伸長(zhǎng)硬金屬桿 (3)的縱向軸線的伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的橫截面具有方形或矩形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于橫向于伸長(zhǎng)硬金屬桿 (3)的縱向軸線Y’的伸長(zhǎng)硬金屬桿(3)的橫截面具有圓形或橢圓形形狀。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于磨損部件(1)包括被 設(shè)置在所述磨損部件(1)中心的第一硬金屬桿(3)以及包括相對(duì)于第一硬金屬桿(3)被設(shè) 置在外圍的至少一個(gè)其他硬金屬桿。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的磨損部件(1)，其特征在于磨損部件(1)包括至 少一個(gè)增強(qiáng)部分(12、12’、13)，所述至少一個(gè)增強(qiáng)部分(12、12’、13)設(shè)置在磨損齒(1)的外 部尖端(6)和磨損齒⑴的后固定部件⑷之間。
全文摘要
一種具有改進(jìn)抗磨損性和強(qiáng)度的自我銳化磨損部件(1)，該磨損部件(1)包括至少第一材料部件(2)和第二材料部件(3)。第一材料部件(2)由鑄造本體構(gòu)成，第二材料部件(3)由被固定在第一材料部件中的至少一個(gè)伸長(zhǎng)硬金屬桿構(gòu)成。當(dāng)部件由于磨損必須被更換時(shí)，磨損部件產(chǎn)生自動(dòng)信號(hào)。
文檔編號(hào)E02F9/28GK101889118SQ200880115333
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者K·威馬, P·夸福特, S·埃德伊德 申請(qǐng)人:康比磨損部件股份有限公司;福斯塔Lmg公司