[发明专利]一种高性能截齿及其制造方法

说明书

本发明提供了一种高性能截齿及其制造方法，包括齿尖、齿体。齿体为高强、高韧、高耐磨钢，化学成分按重量百分比wt％为，C：0.30～0.40、Si：2.30～2.50、Mn：2.20～2.60、Cr：0.80～1.50、Mo：0.35～0.45、Re：0.01～0.1、Nb：0.02～0.04、S＜0.01、P＜0.01，其余为Fe。原料经过精炼后浇铸得到钢锭或连铸得到连铸坯，轧制成圆钢后进行切割及退火处理，最后冷锻成截齿齿体。齿尖由硬质合金制成并通过中频感应加热焊接在所述齿体上，降温处理后进行等温淬火处理，最后出炉空冷至室温。最后得到的齿体抗拉强度σb：1700～2000MPa、屈服强度σs：1100～1520MPa、延伸率δ16～35％、断面收缩率冲击功Aku：55～90J、硬度HRC53～62、强塑积32～51GPa·％。齿体的显微组织为纳米无碳化物贝氏体‑马氏体复相组织，亚结构板条厚度为10～50nm。

技术领域

本发明涉及采煤用零部件制造领域，具体涉及一种高性能截齿及其制造方法。

背景技术

截齿是煤炭行业综采机组上直接切割煤岩的关键零部件，截齿直接截割煤岩，不仅要破碎煤和软岩，而且还要在中等硬度的半煤岩中掘进，因而磨损严重。截齿失效形式表现为截齿体头部磨损后硬质合金齿尖脱落、齿尖破碎、齿体弯曲或折断，其中截齿体头部磨损造成齿尖脱落失效约占所有失效形式的85％。脱落原因在于，现有的矿用截齿是将硬质合金齿尖镶嵌在合金钢截齿体头部的凹孔内，并通过钎焊固定连接。在采掘过程中，整个截齿伸入煤矿层中，其中硬质合金齿尖直接切割煤岩，镶嵌硬质合金齿尖的齿体前端受到矿岩层的强力摩擦。虽然硬质合金齿尖硬度高、耐磨性能好，但由于截齿体一般采用中碳高强度合金钢经调质处理加工而成，其硬度和强度远低于头部镶嵌的硬质合金齿尖，从而使截齿体极不耐磨，甚至折断，使硬质合金齿尖过早地脱落，导致整个截齿提前损毁失效。传统上采用对截齿柄表面堆焊一层耐磨焊条增加耐磨性，以达到保护截齿体头部的目的，但效果不明显且增加成本。

频繁地更换截齿导致大量的截齿消耗，不仅增加了开采成本，而且降低生产效率。为了提高截齿的使用寿命，首先要保证截齿体表面要有足够的耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能。特别是在金刚石复合截齿头的出现，它的高耐磨性高寿命要求截齿体具有更高的抗拉强度、冲击韧性和硬度。并且随着煤矿采掘机机械化程度的提高，采煤机、掘进机的截割功率不断加大，由此带来的是与之配套的矿用截齿消耗量的加大。故而，研制一种工艺先进，技术稳定，并能显著提高截齿体耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能，进而延长截齿使用寿命的高强高韧耐磨钢截齿体和热处理技术具有非常重要的意义。

中国发明专利CN95112052.2公开了一种采煤机截齿中频焊接淬火一次完成复合工艺，将截齿齿体放入中频感应加热设备的铜线圈中进行中频加热焊接硬质合金刀头，后直接将焊接好带硬质合金刀头的齿体放入260-290℃的硝盐槽中淬火冷却，即可一次完成焊接淬火复合工艺。

又如中国发明专利CN201210425945.9公开了一种采煤机截齿的生产方法，通过感应加热的将截齿与齿头焊接在一起，(1)将齿体齿孔与齿头配合；(2)将配合好的截齿逐次进入感应器的加热区；(3)截齿进入感应器的焊接区时，首先向合金齿头上补撒硼砂，待铜融化后轻摇合金，使铜液充满焊缝周围；(4)等温热处理，等温槽温度控制在230℃～270℃，将焊接好的截齿浸入等温槽盐液中，温度达到265℃时开始送水降温，且保证加水之后等温槽的温度不小于230℃；(5)截齿在等温槽内变化不超过20℃的恒定温度状态下停留的时间不小于30分钟；(6)达到等温时间后将截齿提出液面，淋盐后迅速清洗冷却得到产品。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高性能截齿及其制造方法，提高截齿的硬度以及强度、耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能。