[發明專利]一種強化截齒的制備方法

在審

• 申請號: 201710036674.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106835121A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張云江;付宇明;王祺;張揚
• 申請（專利權）人: 唐山市豐南區天澤科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/44;C22C38/02;C22C26/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 劉建年

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，特別涉及一種強化截齒的制備方法。

背景技術

隨著煤礦生產機械化程度的提高，綜采設備截割刀具的選擇和使用顯得尤為重要，截齒是綜采機組上直接切割煤巖的關鍵零部件，其服役條件惡劣，工作時直接與煤層接觸，不僅要能有效破碎煤和軟巖，而且還要在中等硬度的半煤巖中進行掘進，因而磨損嚴重。在生產過程中，大量的截齒消耗不僅增加了開采成本，而且降低生產效率。

截齒的失效形式分別為：截齒齒頭磨損后硬質合金齒尖脫落、齒尖破碎、齒體彎曲或折斷，其中截齒齒頭磨損造成齒尖脫落失效約占所有失效形式的85％。為了提高截齒的使用壽命，首先要保證截齒齒頭表面有足夠的耐磨、耐腐蝕、抗沖擊性能。故而，研制一種工藝先進，技術穩定，并能顯著提高截齒齒頭的耐磨、耐腐蝕、抗沖擊性能，進而延長截齒使用壽命的表面強化處理技術具有非常重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種工藝先進、無污染、成本低、能夠成倍提高截齒齒頭的耐磨、耐腐蝕、抗沖擊性能和使用壽命的強化截齒的制備方法。

本發明的技術方案如下：

(1)截齒表面預處理：對截齒表面進行除油污處理，并用酒精清洗干凈；

(2)配制金屬陶瓷合金粉末：金屬陶瓷合金粉末各成分的質量百分比為：鎳包金剛石4-6％、Cr 12-14％、Si 2-3.5％、Mo 3-5％，余量為Fe，粉末粒度為100～320目；

(3)將配制好的金屬陶瓷合金粉末放入機械式三維混粉器中充分混合，混合時間為3小時；

(4)將截齒固定于變位器上，在大功率半導體激光加工工裝平臺上進行激光熔覆；熔覆過程采用重力預置送粉，金屬陶瓷合金粉末厚度為1.5～2mm；用大功率半導體激光器輸出的高能量光束，掃描輸送到位的步驟(3)的金屬陶瓷合金粉末，使得金屬陶瓷合金粉末與截齒表面金屬發生快速冶金反應，獲得均勻的耐磨抗蝕陶瓷合金層；大功率半導體激光熔覆工藝參數為：半導體激光器功率P＝2000～3000W、矩形光斑2.5mm×11.5mm、搭接率10～50％、掃描速度V＝300～700mm/min；

(5)將熔覆后的截齒放入緩冷箱進行緩冷，避免在冷卻過程中因熱應力與組織應力造成裂紋。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、在金屬陶瓷合金粉末中添加了鎳包金剛石粉末作為增強相使得熔覆層的耐磨性及抗沖擊性能成倍提高，從而大大提高的截齒齒頭強度。

2、可以獲得超細晶組織，具有優異的性能，特別是稀有合金Mo的添加，細化了熔覆合金層中的碳化物顆粒，起到了細化晶粒作用，達到了彌散強化效果，使截齒具有更好的耐磨及耐腐蝕性能。

3、所選擇的稀有金屬合金粉末在大功率半導體激光掃描下獲得的合金層，與截齒表面金屬基材為冶金結合，具有結合強度大，熔覆層不易因工作環境惡劣而脫落，保障了工作時的穩定性。

4、生產過程無污染、成本低，激光作為清潔能源不會對對環境造成污染，同時在基材金屬表面熔覆一層特殊性能的熔覆層可以減少截齒更換檢修時間、提高生產效率，同時又能節約大量的資金。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制備的激光熔覆合金層的金相組織圖。

具體實施方式

實施例1

(1)對截齒表面進行除油污處理，并用酒精清洗干凈；

(2)配制金屬陶瓷合金粉末，金屬陶瓷合金粉末各成分的質量百分比為：鎳包金剛石4％，Cr 13％，Si 2％，Mo 3％，余量為Fe，粉末粒度為100～320目；

(3)將配制好的金屬陶瓷合金粉末放入機械式三維混粉器中充分混合，混合時間為3小時；

(4)將截齒固定于變位器上，在大功率半導體激光加工工裝平臺上進行激光熔覆，熔覆過程采用重力預置送粉，金屬陶瓷合金粉末厚度為1.5mm；用大功率半導體激光器輸出的高能量光束，掃描輸送到位的步驟(3)的金屬陶瓷合金粉末，使得金屬陶瓷合金粉末與截齒表面金屬發生快速冶金反應，獲得均勻的耐磨抗蝕陶瓷合金層；大功率半導體激光熔覆工藝參數為：半導體激光器功率P＝2000W、矩形光斑2.5mm×11.5mm、搭接率10％、掃描速度V＝300mm/min；

(5)將熔覆后的截齒放入緩冷箱進行緩冷，避免在冷卻過程中因熱應力與組織應力造成裂紋。

如圖1所示，激光熔覆后金屬陶瓷合金相均布在軟基體上，明顯提高了熔覆層的耐磨性能。