[发明专利]一种防冲击凿岩工具及其制作工艺

摘要

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。

主权项

1.一种防冲击凿岩工具的制作工艺，其特征在于：所述的防冲击凿岩工具，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；所述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：a、金刚石微粉的配料、混合：选取30%‑35%重量的50‑60um粒度的普通金刚石微粉、30%‑35%重量的30‑40um粒度的普通金刚石微粉、5%‑20%重量的10‑20um粒度的普通金刚石微粉以及12%‑13%重量的5‑20.0umCo粉，剩余为Si粉，利用球磨机将以上粉料球磨10小时，混合均匀后放置在120℃的真空干燥箱下保存备用；b、在叶腊石块内将金刚石微粉与合金齿组装：取1.0g‑2.0g混合好的金刚石微粉与合金齿用5吨的压力机压实组装；将组装压实后的基体置于叶腊石合成块中，放入导电钢圈组成的合成模内，其中聚晶金刚石耐磨层的厚度为1.0‑‑2.0mm；c、高温高压下合成：将组成的合成模放入六面顶金刚石压机内，在压力5.5‑6.1 GPa，温度1300℃‑1500℃，烧结合成5分钟，制成聚晶金刚石复合片；d、喷砂处理：去除聚晶金刚石复合片表面的烧结物；e、聚晶金刚石复合片去应力：聚晶金刚石复合片在真空炉或气氛保护炉加热到200‑250℃，保温5‑10分钟后，随炉温自然冷却；f、聚晶金刚石复合片的后加工：采用磨床进行机械加工后得到聚晶金刚石复合片，使聚晶金刚石复合片的合金齿的直径稍大于圆柱槽的内径，合金齿直径公差为±0.01mm，高度公差为±0.05mm。