[发明专利]一种防冲击凿岩工具及其制作工艺

说明书

一种防冲击凿岩工具，包括一体制成的杆部和头部，头部的工作端面上均匀开设有若干个圆柱槽，每个圆柱槽的底部均呈内小外大的圆锥形结构，圆柱槽底部设置有防冲击垫片，圆柱槽内过盈装配有合金齿，合金齿的内端面与防冲击垫片接触，合金齿凸出于头部的工作端面的齿尖呈半球形结构；齿尖外表面设置有聚晶金刚石耐磨层。本发明还公开了一种防冲击凿岩工具的制作工艺。本发明有效减少合金齿与凿岩工具基体的应力接触，提高凿岩工具寿命，降低凿岩成本，增强了凿岩工具的耐磨性，也大大提高了施工掘进效率。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种防冲击凿岩工具及其制作工艺。

背景技术

目前，多数的凿岩工具由合金齿与凿岩工具基体通过焊接或过赢配合的方式装配在一起。工作过程中凿岩工具与岩石之间发生频繁而强烈的冲击，合金齿与凿岩工具基体承受着交变载荷的作用，经常造成合金齿断裂或基体齿孔的崩裂。通过大量的工程实践证明，合金齿与凿岩工具基体过赢配合的方式装配在一起，合金齿与凿岩工具基体之间存在较多应力集中的现象。减少合金齿与凿岩工具基体的应力接触可以有效减少合金齿断裂或基体齿孔崩裂的概率。由于合金齿的材质，在硬岩和砂岩岩层中作业，也存在耐磨性差或者容易断裂的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种韧性强、硬度高、耐磨性高、抗压性能好、合金齿不易断裂的防冲击凿岩工具及其制作工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种防冲击凿岩工具，包括一体制成的杆部和头部，头部的工作端面上均匀开设有若干个圆柱槽，每个圆柱槽的底部均呈内小外大的圆锥形结构，圆柱槽底部设置有防冲击垫片，圆柱槽内过盈装配有合金齿，合金齿的内端面与防冲击垫片接触，合金齿凸出于头部的工作端面的齿尖呈半球形结构；

杆部和头部的各原料所占的质量百分比分别为：C为0.30～0.38%、Si为0.6 ～0.8%、Mn为0.20 ～0.65%、Cr为2.7 ～3.5%、Mo为2.6～3.4%、V为1.05～1.40%、Nb为0.05～0.15%、杂质P≤0.02%、杂质S≤0.02%，Fe余量；

合金齿采用硬质合金材料制成，各原料所占的质量百分比分别为：主要成分是碳化钨WC为85 ～94%、Co为15%-6%；

齿尖外表面设置有聚晶金刚石耐磨层，聚晶金刚石耐磨层的各原料所占的质量百分比分别为：金刚石为80%-82%，Si为6%-7%，Co为12%-13%；

防冲击垫片的各原料所占的质量百分比分别为：铜为57.0～62%、铝为6.0～8.0%，铁为1.0～4.0%、铅为0.8～1.5%、镍为1～2%、锌为24～35%、镁为0.01～1%以及不可避免的杂质<0.5%；防冲击垫片为圆形，防冲击垫片的直径比圆柱槽小1-2毫米，防冲击垫片厚度为1.5-3.2毫米。

杆部和头部的整体硬度为HRC48～53，冲击韧性为27～37J/cm2；防冲击垫片合金具有500MPa以上的抗拉强度，硬度为HB300～400。

一种防冲击凿岩工具的制作工艺，包括以下步骤：（1）加工制作一体成型的杆部和头部，杆部和头部的各原料依次经过电炉冶炼、电渣重熔、预锻、模锻、缓冷、退火、粗加工工序后获得盘形结构的凿岩工具基体粗坯；凿岩工具基体粗坯再经高温真空淬火加二次高温回火、低温去应力处理、精加工后获得整体硬度HRC48～53、冲击韧性27～37J/cm2的凿岩工具基体成品；使用钻机在头部的工作端表面均匀钻若干个圆柱槽；

（2）对防冲击垫片、合金齿和设置在齿尖外表面的聚晶金刚石耐磨层进行制作；

（3）防冲击垫片放置到圆柱槽底部；

（4）将合金齿镶嵌到圆柱槽内，使合金齿的内端面与防冲击垫片接触。

步骤（2）中合金齿和设置在齿尖外表面的聚晶金刚石耐磨层的具体制作步骤为：