專利名稱：棘齒形采煤機(jī)截齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采煤機(jī)截煤工具，具體是一種棘齒形采煤機(jī)截齒。
背景技術(shù)：
長期以來，煤礦采煤作業(yè)上使用的采煤機(jī)截齒主要是采用合金鋼制成的 鎬形截齒，如


圖1所示，這類截齒的結(jié)構(gòu)通常包括齒頭1和齒桿2，齒頭1 呈錐狀，齒頭l和齒桿2的結(jié)合部為圓臺形軸肩3，并且齒頭l的端部為平 面，其上均嵌有一個錐形的硬質(zhì)合金頭4;同時齒頭1表面通常進(jìn)行硬化處 理形成硬化層，以提髙齒頭表面的硬度及耐磨性，硬化層深度一般不到 2mm c
現(xiàn)有的上述采煤機(jī)截齒結(jié)構(gòu)存在下述缺點(diǎn)1、由于齒頭的表面是平滑 的錐狀面，沒有任何凹凸起伏，使得齒頭表面的切削層基本是沿齒頭徑向由 外向內(nèi)深入的，從而導(dǎo)致齒頭在截削煤層時的有效截削耐磨層深度與表面硬 化層的深度基本一致，不到2mm，這對于作業(yè)強(qiáng)度大的齒頭而言，有效截 削耐磨層深度顯然太淺了，齒頭不耐磨損，壽命較低。為了提高耐磨性，近 年來雖然出現(xiàn)了在齒頭非硬化處理過的合金層上直接覆蓋堆焊層或耐磨層 的截齒，伹由于堆焊層或耐磨層與合金層之間的硬度差太大易剝落，這類截 齒齒頭表面的耐磨性往往也不盡人意。2、由于齒頭前端的受沖擊部分恰恰 是可分離式的硬質(zhì)合金頭，而硬質(zhì)合金頭與齒頭端部的連接又往往采用焊接 或機(jī)械連接，作業(yè)時易出現(xiàn)硬質(zhì)合金頭脫落，使得齒頭整體耐沖擊性差，經(jīng) 常損壞，壽命較低，并且增髙了采煤成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種齒頭有效截削耐磨層深度較深且無需嵌裝 硬質(zhì)合金頭的棘齒形采煤機(jī)截齒，能夠克服背景技術(shù)中提到的不足，使齒頭 同時具備較髙的耐磨性和耐沖擊性，延長其使用壽命。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種棘齒形采煤機(jī)截齒，由合金鋼制成，包 括齒頭和齒桿，齒頭呈錐狀，齒頭和齒桿的結(jié)合部為圓臺形軸肩；所述齒頭 的端部一體成型錐形齒尖，而齒頭圓周均布3 6個棘齒，每個棘齒沿軸向從 軸肩一直延伸到齒尖；同時齒頭從外到內(nèi)依次為硬化層和合金層。
本實(shí)用新型較為詳細(xì)的技術(shù)方案是 一種棘齒形采煤機(jī)截齒，由合金鋼制成，包括齒頭和齒桿，齒頭呈錐狀，齒頭和齒桿的結(jié)合部為圓臺形軸肩； 所述齒頭的端部一體成型錐形齒尖，而齒頭圓周均布3 6個棘齒，每個棘齒 沿軸向從軸肩一直延伸到齒尖；并且該棘齒斷面進(jìn)一步呈近似等腰梯形，而 棘齒的頂部寬度從軸肩至齒尖逐步遞減。同時齒頭從外到內(nèi)依次為為硼鋁共 滲層、中間滲碳層和合金層，所述硼鋁共滲層和中間滲碳層共同構(gòu)成硬化層。 本實(shí)用新型更為詳細(xì)的技術(shù)方案是 一種棘齒形采煤機(jī)截齒，由合金鋼 制成，包括齒頭和齒桿，齒頭呈錐狀，齒頭和齒桿的結(jié)合部為圓臺形軸肩； 所述齒頭的端部一體成型錐形齒尖，而齒頭圓周均布3 6個棘齒，每個棘齒 沿軸向從軸肩一直延伸到齒尖；并且該棘齒斷面進(jìn)一步呈近似等腰梯形，棘 齒兩斜面夾角為17~24度；而每個棘齒的頂部寬度從軸肩至齒尖逐步遞減， 其中棘齒頂部靠近軸肩處的上寬度為6 8mm,而棘齒頂部靠近齒尖處的下 寬度為4 5mm。所述齒頭根部與軸肩連接處大圓弧過渡，大圓弧半徑為 15~20mm;而每個棘齒的根部與齒頭連接處小圓弧過渡，小圓弧半徑為 l~1.5mm。同時所述齒頭從外到內(nèi)依次為為硼鋁共滲層、中間滲碳層和合金 層，所述硼鋁共滲層和中間滲碳層共同構(gòu)成硬化層。并且每個棘齒表面的硬 化層的深度均勾，硬化層深度達(dá)1.5~2mm，而齒頭的有效截削耐磨層深度大 于10mm。
本實(shí)用新型棘齒形采煤機(jī)截齒的制作材料具體為低碳合金鋼(如 20CrMo、 20CrMnMo等)，同時對齒頭采用深度滲碳和表面硼鋁共滲處理 相結(jié)合的手段進(jìn)行硬化，以此在齒頭上形成由硼鋁共滲層和中間滲碳層共同 構(gòu)成的硬化層，當(dāng)然其具體處理工藝如下
棘齒形釆煤機(jī)截齒經(jīng)鍛造-車加工-表面酸洗后，首先進(jìn)行滲碳工序，采 用固體滲碳劑，并加入1.5%稀土金屬釔作為促滲劑，僅對齒頭進(jìn)行深度硬 化，形成的中間滲碳層的深度通過滲碳時間來控制，保溫時間為8小時左右， 滲碳溫度900-950°C。然后對齒頭表面進(jìn)行硼鋁共滲工序，采用固體滲硼劑 和5-12%的鋁粉，鋁粉粒度為300目，處理時間為4小時30分鐘，處理溫 度為900-920。C。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是
1.本實(shí)用新型中，齒頭由于采用棘齒形結(jié)構(gòu)，使得齒頭表面的切削層 是從每個棘齒的頂部朝著棘齒的根部方向斜向深入的，從而導(dǎo)致本實(shí)用新型中齒頭在截削煤層時的有效截削耐磨層深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬化層本身的深度。因 此相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型大大提髙了齒頭有效截削耐磨層深度的范圍， 從一般的2亳米不到能夠提髙到10毫米以上，使得齒頭耐磨性大大提髙， 延長了使用壽命。
2. 本實(shí)用新型中，齒頭借助其上均布的棘齒，能在煤層阻力的水平分 力作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，故本實(shí)用新型在作業(yè)時，煤層對于齒頭表面的磨損均勻， 能夠有效防止齒頭偏磨損，無疑也提髙了齒頭耐磨性，延長了其使用壽命。 并且本實(shí)用新型中棘齒的頂部寬度從軸肩至齒尖逐步遞減，同時棘齒斷面呈 近似等腰梯形這些構(gòu)形均有利于減小齒頭作業(yè)時的工作阻力，進(jìn)一步延長其 使用壽命，并且提高采煤機(jī)的工作效率，降低采煤成本。
3. 本實(shí)用新型沒有使用硬質(zhì)合金頭，而是在齒頭的端部一體成型錐形 齒尖，同時對齒頭表面進(jìn)行均勻硬化處理，尤其是對于齒尖處的硬化提髙了 齒尖的硬度，因此能夠替代現(xiàn)有的硬質(zhì)合金頭，而且該錐形齒尖相比現(xiàn)有的 硬質(zhì)合金頭，不會發(fā)生脫落，無疑提髙了齒頭的耐沖擊性，延長了使用壽命。
4. 本實(shí)用新型中齒頭上的硬化層具體是由硼鋁共滲層和中間滲碳層構(gòu) 成，其中位于齒頭最外面的硼鋁共滲層具有最高的硬度，無疑強(qiáng)化了齒頭表 面的耐磨性；同時由于中間滲碳層的過渡保證了實(shí)用新型中齒頭的硬度得以 由表及里均勻遞減，從而使得硬化層不會像現(xiàn)有技術(shù)中的堆焊層或者耐磨層 那樣因與最里面的合金層硬度差太大而剝落，也無疑使得齒頭的使用壽命大
大提高。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為現(xiàn)有鎬形截齒的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖3為圖2的A-A斷面示意圖4為圖2實(shí)施例的棘齒斷面內(nèi)各分層示意圖。
其中1、齒頭；2、齒桿；3、軸肩；4、硬質(zhì)合金頭；5、齒尖；6、棘 齒；7、硬化層8、合金層；9、硼鋁共滲層；10、中間滲碳層；h、硬化層 深度；H、有效截削耐磨層深度；B、上寬度；b、下寬度；a、棘齒兩斜面 夾角；R、大圓弧半徑；r、小圓弧半徑。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例結(jié)合圖2、圖3、圖4所示為本實(shí)用新型棘齒形采煤機(jī)截齒的 一種具體實(shí)施方式
，它由合金鋼制成，結(jié)構(gòu)包括齒頭1和齒桿2，齒頭l呈 錐狀，齒頭l和齒桿2的結(jié)合部為圓臺形軸肩3;所述齒頭l的端部一體成 型錐形齒尖5,而齒頭1圓周均布4個棘齒6，每個棘齒6沿軸向從軸肩3 一直延伸到齒尖5;并且該棘齒6斷面呈近似等腰梯形，其兩斜面的夾角a 為20度。
同時本實(shí)施例中，每個棘齒6的頂部寬度從軸肩3至齒尖5逐步遞減， 其具體是該棘齒6的頂部靠近軸肩3處的上寬度B為7mm，而該頂部靠 近齒尖5處的下寬度b為4mm。并且所述齒頭1根部與軸肩3連接處大圓 弧過渡，大圓弧半徑R為20mm;而每個棘齒6的根部與齒頭1連接處小圓 弧過渡，小圓弧半徑為1.5mm。
本實(shí)施例中所述齒頭1從外到內(nèi)依次為硼鋁共滲層9、中間滲碳層10 和合金層8，所述硼鋁共滲層9和中間滲碳層IO共同構(gòu)成硬化層7。并且所 述每個棘齒6表面的硬化層7的深度均勻，該硬化層深度h達(dá)2mm;而齒 頭1的有效截削耐磨層深度H大于10mm。
本實(shí)施例棘齒形采煤機(jī)截齒的制作材料具體為低碳合金鋼(如 20CrMo、 20CrMnMo等)，同時對齒頭1采用深度滲碳和表面硼鋁共滲處 理相結(jié)合的手段進(jìn)行硬化，以此在齒頭1上形成由硼鋁共滲層9和中間滲碳 層10共同構(gòu)成的硬化層7，當(dāng)然其具體處理工藝如下-
棘齒形釆煤機(jī)截齒經(jīng)鍛造-車加工-表面酸洗后，首先進(jìn)行滲碳工序，采 用固體滲碳劑，并加入1.5。/。稀土金屬釔作為促滲劑，僅對齒頭1進(jìn)行深度 硬化，尤其是對齒頭1的齒尖5全部硬化，而對于每個棘齒6的兩個斜面從 齒頂?shù)烬X根都能保證表面均勻硬化，硬度可達(dá)HRC62度以上，耐磨性大大 提高。形成的中間滲碳層10的深度通過滲碳時間來控制，保溫時間為8小 時左右，滲碳溫度900-950°C。然后對齒頭1表面進(jìn)行硼鋁共滲工序，采用 固體滲硼劑和5-12%的鋁粉，鋁粉粒度為300目，處理時間為4小時30分 鐘，處理溫度為900-920°C。
本實(shí)施例中，齒頭1由于釆用棘齒形結(jié)構(gòu)，使得齒頭1表面的切削層是 從每個棘齒6的頂部朝著棘齒的根部方向斜向深入的，從而導(dǎo)致齒頭1在截削煤層時的有效截削耐磨層深度H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬化層深度h。因此相比現(xiàn)有技 術(shù)，本實(shí)施例大大提髙了齒頭有效截削耐磨層深度H的范圍，從一般的2 亳米不到提髙到了 10毫米以上，使得齒頭1耐磨性大大提髙，延長了使用 壽命。
同時本實(shí)施例中，齒頭1借助其上均布的棘齒6,能在煤層阻力的水平 分力作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，故本實(shí)施例在作業(yè)時，煤層對于齒頭1表面的磨損均 勻，能夠有效防止齒頭1偏磨損，無疑也提高了齒頭1的耐磨性，延長了其 使用壽命。并且本實(shí)用新型中棘齒6的頂部寬度從軸肩3至齒尖5逐步遞減， 同時棘齒6斷面呈近似等腰梯形這些構(gòu)形均有利于減小齒頭l作業(yè)時的工作 阻力，進(jìn)一步延長其使用壽命，并且提髙采煤機(jī)的工作效率，降低采煤成本。
同時本實(shí)施例沒有使用硬質(zhì)合金頭4，而是在齒頭1的端部一體成型錐 形齒尖l，并對齒頭1表面進(jìn)行均勻硬化處理，尤其是對于齒尖5處的硬化 提髙了齒尖5的硬度，因此能夠替代現(xiàn)有的硬質(zhì)合金頭4，而且該錐形齒尖 5相比現(xiàn)有的硬質(zhì)合金頭4,不會發(fā)生脫落，無疑提髙了齒頭1的耐沖擊性， 延長了使用壽命。
并且本實(shí)施例中齒頭l上的硬化層7具體是由硼鋁共滲層9和中間滲碳 層10構(gòu)成，其中位于齒頭1最外面的硼鋁共滲層9具有最髙的硬度，無疑 強(qiáng)化了齒頭1表面的耐磨性；同時由于中間滲碳層10的過渡保證了齒頭1 的硬度得以由表及里均勻遞減，從而使得硬化層7不會像現(xiàn)有技術(shù)中的堆焊 層或者耐磨層那樣因與最里面的合金層8硬度差太大而剝落，也無疑提高了 齒頭1的使用壽命。
權(quán)利要求1. 一種棘齒形采煤機(jī)截齒，由合金鋼制成，包括齒頭(1)和齒桿(2)，齒頭(1)呈錐狀，齒頭(1)和齒桿(2)的結(jié)合部為圓臺形軸肩(3)；其特征在于所述齒頭(1)的端部一體成型錐形齒尖(5)，而齒頭(1)圓周均布3～6個棘齒(6)，每個棘齒(6)沿軸向從軸肩(3)一直延伸到齒尖(5)；同時齒頭(1)從外到內(nèi)依次為硬化層(7)和合金層(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棘齒形采煤機(jī)截齒，其特征在于所述棘齒(6) 斷面呈近似等腰梯形，而棘齒(6)的頂部寬度從軸肩(3)至齒尖(5)逐 步遞減；同時所述齒頭(1)由外到內(nèi)依次為硼鋁共滲層(9)、中間滲碳層(10)和合金層(8),所述硼鋁共滲層(9)和中間滲碳層(10)共同構(gòu)成 硬化層(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的棘齒形采煤機(jī)截齒，其特征在于所述每 個棘齒(6)表面的硬化層(7)的深度均勻，硬化層深度(h)達(dá)1.5~2mm; 同時齒頭(1)的有效截削耐磨層深度(H)大于10mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的棘齒形采煤機(jī)截齒，其特征在于所述棘齒(6) 頂部靠近軸肩(3)處的上寬度(B) 6 8mm,而該頂部靠近齒尖(5)處 的下寬度(b)為4 5mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的棘齒形采煤機(jī)截齒，其特征在于所述棘齒兩 斜面夾角(a)為17-24度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的棘齒形采煤機(jī)截齒，其特征在于所述齒頭(l) 根部與軸肩(3)連接處大圓弧過渡，大圓弧半徑(R)為15~20mm;而每 個棘齒(6)的根部與齒頭(l)連接處小圓弧過渡，小圓弧半徑(r)為l~1.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種棘齒形采煤機(jī)截齒，由合金鋼制成，包括齒頭和齒桿，齒頭呈錐狀，齒頭和齒桿的結(jié)合部為圓臺形軸肩；所述齒頭的端部一體成型錐形齒尖，而齒頭圓周均布3～6個棘齒，每個棘齒沿軸向從軸肩一直延伸到齒尖；同時齒頭從外到內(nèi)依次為硬化層和合金層。本實(shí)用新型有效提高了齒頭的有效截削耐磨層深度，并且齒頭上無需安裝硬直合金頭，故相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型中齒頭的耐磨性和耐沖擊性均大大提高，延長了使用壽命。
文檔編號E21C35/00GK201232552SQ20082004006
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者周素霞, 廖標(biāo)躍 申請人:廖標(biāo)躍