專利名稱：一種礦用硬質合金鉆齒及采用該鉆齒的截齒和鉆頭的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦用硬質合金鉆孔制品，具體涉及一種礦用硬質 合金鉆齒及采用該鉆齒的截齒和鉆頭。
背景技術：
目前，礦用硬質合金鉆齒包括圓柱狀的齒體和齒冠，裝配時都是 沿用傳統的高溫釬焊固齒和冷壓或熱嵌過盈固齒來實現與鋼體上齒孔 的連接而組成礦用采掘截齒、礦用鑿巖柱齒鉆頭和石油勘采牙輪鉆頭。
礦用采掘截齒的生產是先釬焊固齒，然后整體加熱等溫淬火調質。
由于銅基釬焊料熔點為890°C，而截齒生產的釬焊溫度高達890°C 930°C,必然在硬質合金鉆齒內部和釬焊界面間產生巨大的高溫釬焊熱 應力，導致硬質合金鉆齒組織內部會有微裂紋缺陷產生，鉆齒的硬度 和強度將降低8% 15%。熱應力所產生的拉應力在嚴重情況下會超過 合金自身的抗拉強度，將硬質合金鉆齒拉裂，并呈現弧形裂紋。截齒 頭上的合金鉆齒在旋轉截割擠壓巖石作業時，會經常出現裂齒、碎齒， 最終導致礦用采掘截齒的失效。
礦用采掘截齒的鋼體一般為高強度鋼，淬火熱處理的理想溫度為 930°C 950°C。由于受釬焊料熔點89(TC的限制而無法對鋼體進行理 想的淬火熱處理，而只能在釬料熔點以下，即在《860'C且不觸及釬料 熔點不破壞釬焊的情況下進行截齒鋼體的淬火熱處理，這樣鋼體材質 的性能無法得到發揮，極易造成失去截齒鋼體保護的合金鉆齒裸露而 脫齒，而且二次加熱易使合金鉆齒脆化和焊縫的剪切強度下降。若890 "C 93(TC的釬焊和淬火熱處理同步，則會因鉆齒合金與鋼體間巨大的 線膨脹差而直接導致硬質合金鉆齒的內裂紋或表層炸裂，因為鋼的線 脹系數是合金的兩倍，硬質合金也是一種準脆性材料。
當采用冷壓固齒時，由于受壓頭和鉆頭鋼體材質硬度、齒孔和柱 齒表面的微觀凹凸度、圓直度和壓裝工具的影響，以及壓齒壓力、壓入速度和壓入角度的影響，在其界面都會產生較高的接觸應力，齒孔 之間應力狀態緊張，難以消除齒孔壁擦傷和孔底的空氣墊，常發生在 壓齒過程中就壓碎齒和鋼體開裂。表面越粗糙接觸應力越大，凹凸接 觸點和凹凸接觸面上的應力越集中，在沖擊載荷的不斷作用下，集中 的應力點和面使合金齒表面逐漸形成顯微裂紋及裂紋擴散，將會導致 鉆頭的斷齒和碎齒，引發作業中斷齒、碎齒和在作業面上的齒撞齒、 齒碾齒的停機事故。
鉆頭的生產一般是直徑①50mm以上采用熱嵌過盈固齒，熱嵌過盈 固齒由于受鉆頭鋼體材質的硬度、韌性和線膨脹率的影響，以及作業 中的作業面狀況和溫度振輻的難以掌控，熱嵌過盈量無法準確無誤， 只能選取一個相對過盈值來熱嵌裝配固齒，而碎齒、掉齒和鉆頭鋼體 脹裂的問題只能靠經驗和概率加以控制，壓配合連接固齒的整個質量 難以穩定一致。

實用新型內容
本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足，并提供一種礦用 硬質合金鉆齒及采用該鉆齒的截齒和鉆頭，可以避免在裝配過程中因 熱應力或機械應力對硬質合金鉆齒的傷害，提高截齒和鉆頭的使用壽 命，使配齒工藝簡單方便，并提高生產效率。
實現本實用新型目的采用的技術方案是礦用硬質合金鉆齒包括 圓柱狀的齒體和位于齒體一端的齒冠，齒體上設有外螺紋，按螺旋線 的旋向可分為右旋外螺紋和左旋外螺紋，螺紋牙型可以是等腰三角形、 等邊三角形、梯形、鋸齒波形、波形等。
齒冠上可設有旋向與齒體上外螺紋相反的凸螺旋線，齒冠形狀可 以是圓錐形、半球形、彈頭形，螺旋線的作用是為了傳動。
齒體的底部可以是平底形、圓臺形、弧形底，底部設有防松鍵槽， 其形狀有一字型或三叉型或十字型，其底部又與截齒鋼體齒孔底部同 形且連接后相互貼合。
本實用新型的截齒包括鋼體，在鋼體前端中心齒孔內裝有所述鉆齒，中心齒孔的柱面內壁上設有與鉆齒齒體上外螺紋相配合的內螺紋， 此內螺紋與鉆齒齒體上的外螺紋一致，牙型一致，構成一螺紋副，依
螺紋副的旋合方向又分為右旋螺紋副和左旋螺紋副，本硬質合金鉆齒 與截齒鋼體前端中心齒孔經螺紋副旋合緊裝配，無需高溫釬焊即完成 連接，組合成采掘截齒。截齒屬礦用單齒采掘工具，裝配在采掘機旋 轉滾筒上。
當硬質合金鉆齒齒體與截齒鋼體上中心齒孔為右旋螺紋副旋合 時，其齒冠上設左旋凸螺旋線，構成一種右旋結構連接的截齒。當截 齒頭部在旋轉截割擠壓巖石作業中，由于受到巖石的軸向反作用力于 截齒合金鉆齒齒冠的左旋凸螺旋線上，即在徑向上產生了與左旋凸螺 旋線方向相反的向右旋的分力，依螺旋傳動原理，此分力迫使鉆齒齒 冠帶動整個截齒向右旋轉。而鉆齒齒體上的外螺紋此時是右旋螺紋副， 從而促使合金鉆齒在截齒齒孔內只有右旋一個方向運動，與鉆齒齒體 旋入截齒齒孔方向一致。這種螺紋副連接結構，在根本上確保了右旋 外螺紋的鉆齒在截齒中心齒孔內不會旋出和脫齒，加上鉆齒齒體底部 的防松鍵槽與截齒鋼體上的中心齒孔底面貼合，使右旋螺紋副鉆齒旋 合連接截齒鋼體穩固，沖擊功傳遞平穩。同理，也可采用硬質合金鉆 齒齒體與截齒鋼體上中心齒孔為左旋螺紋副旋合，其齒冠上設右旋凸
螺旋線，從而構成一種左旋結構連接的截齒，其在作業中的傳動方式 和傳動結果與右旋結構相同。另外在所述齒體的底部設有防松鍵槽。
本實用新型的鉆頭分為礦用柱齒鉆頭和石油采掘用牙輪鉆頭。其 中礦用柱齒鉆頭屬多齒鑿巖工具，裝配在鑿巖機釬桿上。石油采掘用 牙輪鉆頭屬群齒勘采工具，裝配在石油鉆臺的鉆管上。礦用柱齒鉆頭 或石油采掘用牙輪鉆頭均包括鋼體，在鋼體前端上各齒孔內裝有所述 鉆齒，各齒孔的柱面上也設有內螺紋，此內螺紋與鉆齒齒體上的外螺 紋一致，牙型一致， 一一對應構成一螺紋副，所述帶外螺紋的鉆齒經 螺紋旋合逐一裝配在柱齒鉆頭鋼體各齒孔內。依螺紋旋合方向又分為 右旋螺紋副和左旋螺紋副。本硬質合金鉆齒與鉆頭鋼體前端各個齒孔 柱面經螺紋旋合緊裝配，無需高溫釬焊完成連接，無需冷壓固齒或熱嵌過盈固齒完成連接，組合成礦用柱齒鉆頭或牙輪鉆頭。
與截齒相同，鉆頭上的鉆齒與鋼體前端上各齒孔之間的連接也分 為右旋螺紋副和左旋螺紋副，相應地在鉆齒齒冠上設旋向與齒體上外 螺紋相反的凸螺旋線，在所述齒體的底部設有防松鍵槽。
硬質合金鉆齒經螺紋副旋合連接組合而成的采掘截齒、鑿巖柱齒 鉆頭和石油勘采牙輪鉆頭，杜絕了高溫釬焊熱應力對合金鉆齒的傷害， 杜絕了冷壓和熱嵌過盈固齒的機械應力所導致的裂齒、碎齒、掉齒事 故，完全保留了硬質合金鉆齒的原有性能。同時，無需顧及釬焊料的 熔點，無需顧及合金與鋼體間巨大的線膨脹差，對鋼體的熱處理可以 完全自由依材質的原有性能和采掘作業對鋼體的要求進行最佳熱處理 規范，充分發揮鋼材的使用潛力。本硬質合金螺紋鉆齒的齒體螺紋結 構和鉆齒與鋼體依螺紋副旋合連接的組合方式，配齒工藝簡單方便， 齒孔應力小，連接牢固可靠，抱緊有力，質量穩定一致，生產效率高， 完全杜絕脫齒現象。硬質合金螺紋鉆齒及依螺紋副的旋合連接是對傳 統鉆齒及依釬焊連接和壓配合連接工藝的一大突破和創新。
以下結合附圖進一步說明本實用新型的技術方案。


圖l是本實用新型礦用硬質合金鉆齒的結構示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖1的仰視圖。
圖4是本實用新型截齒的結構示意圖。
圖5是本實用新型柱齒鉆頭的結構示意圖。
圖6是本實用新型牙輪鉆頭的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1， 2， 3所示，礦用硬質合金鉆齒包括圓柱狀的齒體和位于齒 體一端的齒冠，齒體上設有右旋外螺紋2，螺紋2牙型為波形，齒體的弧形底部設有十字型防松鍵槽3，在齒冠上設有若干左旋凸螺旋線 1。此結構依齒體外螺紋的右旋形式定型為右旋齒體結構，其鉆齒稱為 右旋結構鉆齒。同理，如果齒體上設左旋外螺紋，齒冠上設右旋凸螺 旋線，該鉆齒稱為左旋結構鉆齒。
實施例2
如圖4所示，本實用新型的截齒包括鋼體4，在鋼體4前端中心齒 孔內裝有實施例1所述的鉆齒A,中心齒孔的柱面內壁上設有與鉆齒 齒體上外螺紋相配合的內螺紋5，此內螺紋與鉆齒齒體上的外螺紋一 致，牙型一致，構成一右旋螺紋副，此截齒稱為右旋截齒。同理，采 用左旋螺紋副的截齒稱為左旋截齒。右旋截齒和左旋截齒統稱螺旋截 齒。
實旋例3
圖5為本實用新型的礦用柱齒鉆頭，在鉆頭鋼體4前端各個齒孔內 裝有實施例1所述的鉆齒A，在齒孔內的柱面上設有內螺紋，此內螺 紋與鉆齒齒體上的外螺紋一致，牙型一致， 一一對應構成右旋螺紋副， 此鉆頭成為右旋鉆頭。同理，采用左旋螺紋副的鉆頭稱為左旋鉆頭。 右旋鉆頭和左旋鉆頭統稱螺旋鉆頭。
實旋例4
圖6為本實用新型的石油勘采用牙輪鉆頭。與實旋例3所述的鉆頭 一樣，它也是在鉆頭鋼體4前端的各個齒孔內裝有實施例1所述的鉆 齒A。
權利要求1、一種礦用硬質合金鉆齒，包括圓柱狀的齒體和位于齒體一端的齒冠，其特征是齒體上設有外螺紋。
2、 根據權利要求1所述的礦用硬質合金鉆齒，其特征是所述齒冠 上設有旋向與齒體上外螺紋相反的凸螺旋線。
3、 根據權利要求1或2所述的礦用硬質合金鉆齒，其特征是所述 齒體的底部設有防松鍵槽。
4、 一種截齒，包括鋼體，在鋼體前端中心齒孔內裝有礦用硬質合 金鉆齒，其特征是所述鉆齒包括圓柱狀的齒體和位于齒體一端的齒冠， 齒體上設有外螺紋；所述鋼體前端中心齒孔的柱面內壁上設有與鉆齒 齒體上外螺紋相配合的內螺紋。
5、 根據權利要求4所述的截齒，其特征是所述齒冠上設有旋向與 齒體上外螺紋相反的凸螺旋線，在所述齒體的底部設有防松鍵槽。
6、 一種鉆頭，包括鋼體，在鋼體前端上各齒孔內裝有礦用硬質合 金鉆齒，其特征是所述鉆齒包括圓柱狀的齒體和位于齒體一端的齒冠， 齒體上設有外螺紋；所述鋼體上各齒孔的柱面內壁上設有與鉆齒齒體 上外螺紋相配合的內螺紋。
7、 根據權利要求6所述的鉆頭，其特征是所述齒冠上設有旋向與 齒體上外螺紋相反的凸螺旋線，在所述齒體的底部設有防松鍵槽。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用硬質合金鉆齒及采用該鉆齒的截齒和鉆頭。所述鉆齒包括圓柱狀的齒體和位于齒體一端的齒冠，在齒體上設有外螺紋。采用該鉆齒的截齒和鉆頭可以避免在裝配過程中因熱應力或機械應力對硬質合金鉆齒的傷害，提高截齒和鉆頭的使用壽命，使配齒工藝簡單方便，并提高生產效率。
文檔編號E21C35/18GK201228549SQ20082005342
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月12日 優先權日2008年6月12日
發明者勛 姚 申請人:勛 姚