[發(fā)明專利]高抗沖擊聚晶金剛石截齒

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510453965.0
• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN104948183A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫銘忠
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林星鉆超硬材料有限公司
• 主分類號: E21C35/183
• 分類號: E21C35/183
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超硬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高抗沖擊聚晶金剛石截齒。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的煤炭和礦物的掘進開采以及隧道的掘進等基本上都是采用硬質(zhì)合金截齒。然而，硬質(zhì)合金截齒在使用過程中存在不耐磨和使用壽命短等問題。特別是遇到較硬的巖層，硬質(zhì)合金截齒使用幾分鐘就磨損壞了，因而使用成本非常高，且效率非常低。為此，很多公司都在致力于研發(fā)聚晶金剛石截齒來取代硬質(zhì)合金截齒。目前出現(xiàn)的聚晶金剛石截齒，如圖1所示，由聚晶金剛石層和硬質(zhì)合金基體組成，聚晶金剛石層覆蓋在硬質(zhì)合金基體的上表面上，由此形成一個齒頭部為半球形、齒腹部為規(guī)則圓臺形和齒底部為圓柱形的聚晶金剛石截齒。由于現(xiàn)有聚晶金剛石截齒的齒腹部為規(guī)則圓臺形，即在軸向剖視圖上，其齒腹部的外側(cè)壁為平直的直線形，這種形狀的聚晶金剛石截齒在使用過程中，由于受到巖石對聚晶金剛石層表面切向力會沿著同一角度的錐面集中傳遞下去，很容易造成聚晶金剛石層整體地剝落，使聚晶金剛石截齒的使用壽命大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是目前出現(xiàn)的聚晶金剛石截齒的聚晶金剛石層容易整體剝落和壽命短等問題，提供一種高抗沖擊聚晶金剛石截齒。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

高抗沖擊聚晶金剛石截齒，包括截齒本體，所述截齒本體由半球形的齒頭部、類圓臺形的齒腹部和圓柱形的齒底部組成；齒頭部和齒腹部所構(gòu)成的表面形狀為子彈形，即從表面上來看，齒頭部為圓弧球面，齒腹部為圓弧凸面，且圓弧球面的半徑小于圓弧凸面的半徑；齒腹部的上緣與齒頭部形成平滑過渡，齒腹部的下緣與齒底部形成平滑過渡。

上述方案中，所述齒腹部的圓弧形的半徑的取值范圍10mm～60mm之間。

上述方案中，所述齒頭部的半球形的半徑的取值范圍1mm～10mm之間。

上述方案中，所述截齒本體由硬質(zhì)合金基體和覆蓋在由硬質(zhì)合金基體上的至少一層聚晶金剛石層構(gòu)成。

上述方案中，所述聚晶金剛石層由在平行于硬質(zhì)合金基體上表面方向上的聚晶金剛石平行層和/或平行于水平面的橫向方向上聚晶金剛石橫向?qū)咏M成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的高抗沖擊聚晶金剛石截齒類似子彈頭形狀，其齒頭部是一個半徑較小的圓弧球面組成，齒腹部由另一較大的圓弧凸面組成，兩圓弧面的交叉點相切，并且平滑過渡。齒腹部的這種較大的圓弧凸面可以有效地分解巖石對聚晶金剛石表面切線方向的切削力，防止金剛石層整體較早脫落，大幅提高聚晶金剛石截齒的抗沖擊性能和使用壽命。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有聚晶金剛石截齒的軸向剖視圖。

圖2為本發(fā)明高抗沖擊聚晶金剛石截齒的軸向剖視圖。

圖中標號：1、齒頭部；2、齒腹部；3、齒底部；4、硬質(zhì)合金基體；5、聚晶金剛石層。

具體實施方式

高抗沖擊聚晶金剛石截齒，如圖2所示，包括截齒本體，所述截齒本體由半球形的齒頭部1、類圓臺形的齒腹部2和圓柱形的齒底部3組成。上述截齒本體的齒腹部2不同于現(xiàn)有截齒的齒腹部2是一個規(guī)則的圓臺形，本截齒本體的為一個類圓臺形，即在軸向剖視圖上，齒腹部2的外側(cè)壁為一個圓心位于截齒本體的軸線上、并呈外凸的圓弧形。此時齒頭部1和齒腹部2的表面形狀為子彈形，即從表面形態(tài)上來看，齒頭部1為一個半徑R1較小的圓弧球面，齒腹部2為另一半徑R2較大的圓弧凸面。在本發(fā)明中，所述齒腹部2的圓弧形的半徑R2的取值范圍10mm～60mm之間。齒頭部1的半球形的半徑R1的取值范圍1mm～10mm之間。齒腹部2的上緣與齒頭部1的半球形相交處相切于同一條直線，即齒腹部2與齒頭部1之間形成平滑過渡。齒腹部2的下緣與相切于齒底部3圓柱形，即齒腹部2與齒底部3之間形成平滑過渡。齒腹部2的這種較大的圓弧凸面可以有效地分解巖石對聚晶金剛石表面切線方向的切削力，防止金剛石層整體較早脫落，大幅提高聚晶金剛石截齒的抗沖擊性能和使用壽命。

在材質(zhì)的選擇上，整個截齒本體由硬質(zhì)合金基體4和覆蓋在由硬質(zhì)合金基體4上的至少一層聚晶金剛石層5構(gòu)成。為了提高聚晶金剛石層5的性能，所述聚晶金剛石層5由在平行于硬質(zhì)合金基體4上表面方向上的聚晶金剛石平行層和/或平行于水平面的橫向方向上聚晶金剛石橫向?qū)訕?gòu)成。其組合方式可以為如下幾種：

第一種方式是單獨平行分層方式。即：所述聚晶金剛石層5僅在平行于硬質(zhì)合金基體4上表面方向上，由至少2層硬度逐漸變化的聚晶金剛石平行層組成。而這些聚晶金剛石平行層的硬度分布方式可以由內(nèi)向外逐漸增加，也可以由內(nèi)向外逐漸降低。