一種鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝。包括如下步驟：1、選用優(yōu)質(zhì)高錳鋼圓鋼加工出襯套；2、將加工好的襯套進(jìn)行真空水淬、回火、保溫,然后空冷處理；3、精加工襯套的內(nèi)孔；4、將加工好內(nèi)孔的襯套進(jìn)行熱處理，并在適宜條件下將合金齒壓入襯套內(nèi)；5、將鑲齒襯套進(jìn)行高速噴丸處理；6、精磨鑲齒襯套外圓表面；7、將鑲齒襯套與齒孔過盈配合。本發(fā)明在合金齒外加襯套，通過增加長度加大有效結(jié)合面來提高抱緊力，可在不增加合金成本的前提下適當(dāng)減小過盈量，從而既能使固齒牢靠，又能保護(hù)鉆頭本體和合金齒不受損害；同時由于襯套的保護(hù)作用，加之襯套鑲齒過程中應(yīng)力基本消除，因而合金斷齒和鋼體崩塊的現(xiàn)象顯著降低，延長了鉆頭的使用壽命。
【專利說明】一種鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種涉及礦用鑿巖鉆頭，特別是涉及一種中大直徑的柱齒類鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對于中大直徑柱齒類鉆頭的合金齒一般米用冷壓鑲齒工藝,在室溫下將合金齒在一定壓力下過盈壓入齒孔內(nèi)，該工藝雖然操作簡單，但存在嚴(yán)重的缺陷，主要是因?yàn)殂@頭的工作條件及環(huán)境極其惡劣，合金齒在工作狀態(tài)下的受力情況復(fù)雜，既要承受大的高頻沖擊作用力，又要承受鉆頭進(jìn)給過程中強(qiáng)大的徑向擠壓作用力，同時還要克服巖石切削過程中產(chǎn)生的摩擦力等等，為保證合金有足夠的抱緊力且在工作中不掉齒，考慮硬質(zhì)合金使用成本高，不可能采用無限制的增加合金齒高度來增加合金齒與齒孔摩擦面來提高抱緊力，因而在保證有效抱緊力的前提下，常常犧牲合金高度而采用較大的過盈量。但采用大過盈量鑲嵌柱齒往往受材質(zhì)和加工精度以及測量誤差等因素的影響，稍有不慎，過盈產(chǎn)生的應(yīng)力可能就會超過材料的許用應(yīng)力，極易在齒孔內(nèi)表面或合金齒柱面產(chǎn)生微裂紋，造成鉆頭使用過程中鋼體崩塊或斷齒等嚴(yán)重后果。在鉆頭本體內(nèi)直接鑲嵌齒，為了防止鉆頭本體在鑲嵌齒過程中出現(xiàn)開裂，鉆頭頭部鋼體硬度一般在HRC45左右，硬度不高，因而鉆頭本體抗磨蝕性差，合金齒周邊鋼體很容易被磨蝕掉而失去對合金齒的保護(hù)作用而導(dǎo)致合金齒掉、斷齒，從而致使鉆頭提前報廢，嚴(yán)重縮短了鉆頭的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服冷壓過盈鑲嵌齒工藝中，較大的過盈量易導(dǎo)致鋼體崩塊或斷齒以及因鉆頭頭部抗腐蝕性和耐磨性差而引起合金齒掉、斷齒等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種在合金齒外加襯套、熱鑲與冷壓過盈相結(jié)合的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為:
一種鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，包括如下步驟:
(O選用奧氏體高錳鋼加工成襯套，所述襯套內(nèi)孔深度比合金齒圓柱部分短0.25-0.35mm，所述襯套的總長度比合金齒圓柱部分高度多4.5-5.5mm ;具體根據(jù)鉆頭實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，目的通過增加長度增大有效結(jié)合面以提高抱緊力，這樣可以在不增加合金成本前提下能適當(dāng)減小過盈量，從而保證既固齒牢靠，又能有效保護(hù)鉆頭本體和合金齒不受損害，為了防止氣體滯留孔底，要求孔底鉆直徑3毫米左右通孔。
[0005](2)對加工好的襯套進(jìn)行真空淬火，溫度1050-1110°C(即1080°C ±30°C)，時間為4h，淬火介質(zhì)為水，工件冷卻出水后30分鐘內(nèi)立即進(jìn)行260°C回火，保溫4-5h，空冷處理。
[0006](3)精加工襯套的內(nèi)孔，表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差≤Φ0.01mm。
[0007](4)將加工好內(nèi)孔的 襯套置于電阻爐內(nèi)，整體加熱升溫到280_350°C并保溫0.5-1小時，待襯套受熱膨脹均勻后再從爐內(nèi)取出，將已精磨好合金齒壓入襯套內(nèi)，過盈量為0.025-0.035mm，壓妥后立即放入150_180°C電爐中保溫失效5_12小時，隨爐冷卻至室溫后取出。
[0008](5)鑲齒襯套表面進(jìn)行高速噴丸處理，強(qiáng)化襯套表面和消除鑲嵌齒產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力。
[0009](6)精磨鑲齒襯套外圓柱面，使表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差(ΦΟ.ΟΙπιπι，并修磨好襯套導(dǎo)向角和進(jìn)行鈍化處理；
(7)將上述修磨好的鑲齒襯套與鉆頭本體相應(yīng)的齒孔進(jìn)行過盈配合，過盈量為0.07-0.08mm，采用0.3-0.5MPa的壓力將鑲齒襯套壓入鉆頭本體相應(yīng)齒孔內(nèi)，即完成所有鑲齒工作。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，在合金齒外加襯套，能夠通過增加長度增大有效結(jié)合面以提高抱緊力，這樣可以在不增加合金成本的前提下適當(dāng)減小過盈量，從而既能保證固齒牢靠，又能有效保護(hù)鉆頭本體和合金齒不受傷害，降低合金斷(碎)齒的幾率。
[0011]( 2 )本發(fā)明的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，由于襯套的保護(hù)作用，加之襯套鑲齒過程中應(yīng)力基本消除，因而合金斷齒和鋼體崩塊的現(xiàn)象顯著降低，并且由于襯套材料具有更好的耐磨性和耐腐蝕性,能夠更有效地延長鉆頭的使用壽命。
[0012](3)本發(fā)明能很好的解決了鉆頭頭部鋼體硬度、強(qiáng)度和耐磨性以及鑲齒過盈量四者之間的矛盾，由于有了耐磨襯套的保護(hù)，鉆頭本體材料硬度可以適當(dāng)降低，從而提高了鉆頭頭部基體的強(qiáng)度和沖擊韌性，降低了鉆頭崩塊斷裂的現(xiàn)象。
[0013](4)本發(fā)明的襯套硬度好，其耐磨性介于硬質(zhì)合金齒與鉆頭本體材料之間，使得合金齒、襯套和鉆頭本體三者的磨損存在有一定的梯度，這樣相當(dāng)于在工作過程中增加了鉆頭與孔壁的間隙，從而改善了排粉通道，使排粉順暢，鉆頭能始終保持高速掘進(jìn)狀態(tài)。
``[0014](5)本發(fā)明很好的利用了高錳鋼工況狀態(tài)下的加工冷作硬化現(xiàn)象，襯套在使用過程硬度隨著鉆頭的掘進(jìn)深度和掘進(jìn)時間的增加而增大，使抗磨蝕增強(qiáng)，從而延長鉆頭的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于此。
實(shí)施例
[0016]本實(shí)施例的合金齒鑲嵌工藝包括如下步驟:
(I)選用的鉆頭接口為DHD360 Φ165高風(fēng)壓潛孔鉆頭，材質(zhì)為XGQ25，合金齒的尺寸為Φ18Χ25.ι，并選用奧氏體高錳鋼加工成襯套，襯套內(nèi)孔深度為16.3±0.2mm，襯套的總長度為32 ± I mm。
[0017](2)對加工好的襯套進(jìn)行真空淬火，溫度1080°C，時間4h，淬火介質(zhì)為水，工件冷卻出水后30分鐘內(nèi)立即進(jìn)行260°C回火，保溫4h，空冷處理。
[0018](3)精鉸襯套內(nèi)孔至尺寸Φ18.050±0.005 mm，表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差≤ΦΟ.ΟΙπιπι。
[0019](4)在無心磨床上精磨合金齒至尺寸Φ 18.080±0.005 mm,將加工好內(nèi)孔的襯套置于電阻爐內(nèi)，整體加熱升溫到300°C并保溫45分鐘，待襯套受熱膨脹均勻后再從爐內(nèi)取出，將已精磨好合金齒壓入襯套內(nèi)，壓妥后立即放入180°C電爐中保溫失效8小時，隨爐冷卻至室溫后取出。
[0020](5)對鑲齒襯套表面進(jìn)行高速噴丸處理，強(qiáng)化襯套表面和消除鑲嵌齒產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力。
[0021](6)精磨鑲齒襯套外圓柱面，使表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差^ Φ0.005mm，并修磨好襯套導(dǎo)向角，并進(jìn)行鈍化處理。
[0022](7)將上述修磨好的鑲齒襯套與鉆頭本體相應(yīng)的齒孔進(jìn)行過盈配合，過盈量為0.07-0.08mm，采用0.4MPa的壓力將鑲齒襯套壓入鉆頭本體相應(yīng)齒孔內(nèi)，即完成所有鑲齒工作。
[0023]本實(shí)施例得到的產(chǎn)品經(jīng)檢測，性能指標(biāo)如表1所示。
[0024]由表1可以看出，鉆頭使用后三者呈梯度磨損，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，使用壽命提高25%以上，鉆頭非正常報廢概率下降18%左右。
[0025]表1本實(shí)施例所得產(chǎn)品的性能指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于包括如下步驟: (1)選用奧氏體高錳鋼加工成襯套，所述襯套內(nèi)孔深度比合金齒圓柱部分短0.25-0.35mm，所述襯套的總長度比合金齒圓柱部分高度多4.5-5.5mm ； (2)將加工好的襯套進(jìn)行真空淬火，工件冷卻出水后30分鐘內(nèi)立即進(jìn)行回火，保溫4-5h,空冷處理； (3)精加工襯套的內(nèi)孔，表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差≤Φ0.01mm; (4)將加工好內(nèi)孔的襯套置于電阻爐內(nèi)，整體加熱升溫到280-350°C并保溫0.5-1小時，待襯套受熱膨脹均勻后再從爐內(nèi)取出，將已精磨好的合金齒壓入襯套內(nèi)，壓妥后立即放入150-180°C電爐中保溫失效5-12小時，隨爐冷卻至室溫后取出； (5)對鑲齒襯套表面進(jìn)行高速噴丸處理，強(qiáng)化襯套表面和消除鑲嵌齒產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力； (6)精磨鑲齒襯套外圓柱面，使表面粗糙度控制在Ra0.4以下，圓柱度誤差(Φ0.01mm，并修磨好襯套導(dǎo)向角和進(jìn)行鈍化處理； (7)將上述修磨好的鑲齒襯套與鉆頭本體相應(yīng)的齒孔進(jìn)行過盈配合，采用3-5噸的壓力將鑲齒襯套壓入鉆頭本體相應(yīng)齒孔內(nèi)，即完成所有鑲齒工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于:所述步驟(2)的淬火介質(zhì)為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于:所述步驟(2)的淬火溫度為1050-1110°C，時間為4h。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于:所述步驟(2)的回火溫度為260°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于:所述步驟(4)的合金齒壓入襯套內(nèi)的過盈量為0.025-0.035mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆頭合金齒鑲嵌工藝，其特征在于:所述步驟(7)的過盈配合的過盈量為0.07-0.08mm。
【文檔編號】E21B10/46GK103850652SQ201410118700
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】趙盛春, 劉平 申請人:湖南易通礦山工程機(jī)械有限公司