專利名稱：一種截齒硬質(zhì)合金刀頭的原位冶金制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦刀具制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及采掘機(jī)鎬型截齒硬質(zhì)合金刀頭的制
備方法。
背景技術(shù)：
采掘機(jī)鎬形截齒是采礦、采煤、筑路等工程機(jī)械的主要易損件，工作條件惡劣，消 耗量很大。鎬型截齒是用中碳合金鋼作齒體，在齒體頭部的盲孔內(nèi)釬焊錐頭柱狀鈷結(jié)碳化 鎢硬質(zhì)合金刀頭制作而成，其主要生產(chǎn)工藝流程為鈷粉制備一碳化鎢粉制備(先用鎢粉 與碳粉混合后在碳管爐中通氫或真空1400 160(TC下合成，然后篩分出適合于采礦應(yīng)用 的粗晶碳化鎢)一鈷粉與碳化鎢粉球磨混粉IO小時(shí))一混合粉末壓制成形一高溫?zé)?結(jié)(隨鈷含量不同在1380 149(TC之間在保護(hù)氣氛下熱等靜壓燒結(jié))一硬質(zhì)合金柱外圓 磨削一硬質(zhì)合金噴丸及煮釬劑溶液一截齒齒頭鉆盲孔一盲孔精鏜并清洗一孔內(nèi)銅釬焊硬 質(zhì)合金(900 95(TC)—截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理。該工藝生產(chǎn)的硬質(zhì)合金質(zhì)量強(qiáng)烈依賴于碳 化鎢粉質(zhì)量及與鈷粉的混合均勻度、型坯壓實(shí)度、燒結(jié)方式、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間等工藝參 數(shù)，其中任何一個(gè)工藝參數(shù)控制不嚴(yán)格，都會(huì)十分敏感地影響到硬質(zhì)合金的強(qiáng)度，而隨后的 釬焊與調(diào)質(zhì)熱處理又會(huì)加劇硬質(zhì)合金刀頭和銅釬焊縫內(nèi)部裂紋的增生與擴(kuò)展，導(dǎo)致了下列
常見的質(zhì)量事故(1)、刀頭過早脫落(原因刀頭周邊的碳鋼齒體快速磨損，而銅釬焊縫的 強(qiáng)度又不足以支撐刀頭)；(2)、刀頭破碎(原因硬質(zhì)合金內(nèi)部的疏松及顯微裂紋在銅釬焊 及調(diào)質(zhì)熱處理時(shí)增生并擴(kuò)展)。上述缺陷導(dǎo)致了大量貴重的鈷和碳化鎢材料損耗浪費(fèi)，同時(shí) 造成了頻繁更換刀具的停產(chǎn)損失。 目前尚未有一種完全解決上述工藝缺陷的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服前述截齒生產(chǎn)技術(shù)的缺陷，提出一種原位冶金方法在截齒 齒頭盲孔內(nèi)直接制備硬質(zhì)合金刀頭的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程為按比例配制鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉 末一截齒齒頭鉆盲孔一孔內(nèi)原位冶金硬質(zhì)合金一磨制刀尖一截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理。


圖1是截齒齒頭盲孔內(nèi)原位冶金制備硬質(zhì)合金刀頭過程的剖面示意圖。
1-截齒齒頭，2-齒頭盲孔，3-放電管，4-鎢基合金粉末，5-電弧，6-硬質(zhì)合金。
圖2是原位冶金法制備的硬質(zhì)合金經(jīng)王水深度腐蝕后的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1圖2再對本發(fā)明的實(shí)施方式和效果作進(jìn)一步說明。 (1)、按比例配制鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉末4，混合比例范圍按重量百分?jǐn)?shù)分別為鎢粉80 90% ，碳粉3 8% ，鐵粉1 5% ，鎳粉1 5% ，鉻粉1 5%，鈷粉1 3%。 (2)、在截齒齒頭1的盲孔2內(nèi)原位冶金硬質(zhì)合金6時(shí)，首先將用石墨或合金等導(dǎo) 電材料制成的放電管3接通直流電源的正極，截齒齒頭1接通直流電源的負(fù)極，將放電管3 緩緩下降至齒頭盲孔2的底部接觸引燃電弧5，同時(shí)從放電管3的頂部送入鎢基合金粉末 4，這時(shí)粉末和放電管下端口部分在電弧5的高溫下迅速熔化，滴入下方的熔池中順序凝固 形成與盲孔壁呈冶金結(jié)合狀態(tài)的硬質(zhì)合金柱。冷卻后沿硬質(zhì)合金柱中心用線切割切割成剖 面，磨光并用王水深度腐蝕后用掃描電鏡拍照得圖2照片，可見有大量未被腐蝕的形狀呈 規(guī)則三角形和矩形顆粒，經(jīng)X射線衍射表征為WC及W2C相，顆粒上有明顯的晶粒生長臺(tái)階， 說明WC顆粒是從溶解進(jìn)熔池中的W和C反應(yīng)生成并原位生長的。在本發(fā)明中WC顆粒的生 長取決于熔體中W和C原子的連續(xù)供給，所以增加溶入熔體的W、C含量、提高熔池的溫度以 及延長保溫時(shí)間都將有助于WC顆粒的長大，生長出適合于采礦應(yīng)用的粗晶WC顆粒，而本發(fā) 明能夠提供上述的生長環(huán)境和條件。生長出的高硬度高耐磨WC和W2C顆粒被鐵基合金相 包圍粘合，形成了高強(qiáng)韌硬質(zhì)合金。 (3)、在截齒頭部磨制出刀尖形狀，再對截齒整體進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，即可獲得整體 強(qiáng)韌性高，硬質(zhì)合金刀頭結(jié)合牢固的截齒。 本發(fā)明的積極效果是大大簡化了截齒生產(chǎn)工藝流程，顯著縮短了生產(chǎn)時(shí)間與生 產(chǎn)能耗。井下采煤試驗(yàn)結(jié)果表明，無刀頭脫落現(xiàn)象發(fā)生，硬質(zhì)合金刀頭利用率由原來的50% 左右提高到90%以上，使用壽命相應(yīng)提高，節(jié)約了大量的貴重金屬。
權(quán)利要求
一種截齒硬質(zhì)合金刀頭的原位冶金制備方法，其實(shí)施步驟是按比例配制鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉末→截齒齒頭鉆盲孔→孔內(nèi)原位冶金硬質(zhì)合金→磨制刀尖→截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征是鎢基合金粉末中鎢粉、碳粉和鐵基合金粉的混合比例范圍按重量百分?jǐn)?shù)分別為鎢粉80 90 % ，碳粉3 8 % ，鐵粉1 5 % ，鎳粉1 5 % ， 鉻粉1 5%，鈷粉1 3%。
3. 如權(quán)利要求1和2所述方法，其特征是截齒齒頭盲孔內(nèi)原位冶金硬質(zhì)合金按照以下 工序進(jìn)行生產(chǎn)首先將用石墨或合金等導(dǎo)電材料制成的放電管接通直流電源的正極，截齒 齒頭接通直流電源的負(fù)極，將放電管緩緩下降至齒頭盲孔的底部接觸引燃電弧，同時(shí)從放 電管的頂部送入鎢基合金粉末，直到盲孔充滿合金液體。
全文摘要
一種截齒硬質(zhì)合金刀頭的原位冶金制備方法，其實(shí)施步驟是在截齒齒頭鉆盲孔，將用石墨或合金等導(dǎo)電材料制成的放電管接通直流電源的正極，截齒齒頭接通直流電源的負(fù)極，將放電管緩緩下降至齒頭盲孔的底部接觸引燃電弧，同時(shí)從放電管的頂部送入鎢基合金粉末，待盲孔充滿并凝固冷卻后，在截齒頭部磨制出刀尖形狀，再對截齒整體進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。
文檔編號(hào)B22F5/08GK101693295SQ20091020529
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者李惠東, 李惠琪, 李揚(yáng) 申請人:山東科技大學(xué);