CN1040247A

CN1040247A - 截断机的截齿

Info

Publication number: CN1040247A
Application number: CN89104926A
Authority: CN
Inventors: 史蒂芬·P·斯蒂弗尔; 微尼·H·比奇; 卓尼·J·皮里兹
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1990-03-07
Anticipated expiration: 2004-07-20
Also published as: ATE117049T1; US4940288A; EP0428599A4; JPH03503430A; EP0428599B1; PL161730B1; AU4050089A; DE68920585T2; CA1313382C; KR900702170A; EP0428599A1; CN1028662C; DE68920585D1; AU617517B2; ES2015173A6; WO1990001106A1

Abstract

本发明提供一种用于建筑和/或挖掘的截断机截齿，该截齿有一个焊接到钢柄上的耐磨损的齿尖。该耐磨齿尖是相对于纵轴对称的，并有一个带有承窝的后端，钢柄前端的凸起部就焊在承窝内。齿尖后端的承窝和外部最后表面都有各自的多个第一小凸块和第二小凸块，这些小凸块在上述表面上形成并凸起，用来在齿身上对准中心和隔一定间距安置齿尖，以助于在齿尖与齿身之间形成所要求的截面厚度的钎焊缝。

Description

本发明涉及一种用于建筑和挖掘施工的截断机截齿的设计，更具体来说，涉及一种在尖部带有烧结碳化物的截断机截齿的结构。

过去，在建筑和挖掘施工中，使用过各种类型的截断机截齿，这些截齿一般在其尖部点上一种碳化钨-钴的嵌镶物，这种嵌镶物被钎焊到截断机截齿的钢柄上。

在上述用途中，既采用过转动式的截齿，又采用过非转动式的截齿。早期的一种转动式的截断机截齿的结构含有一个烧结碳化物尖部，该尖部有一个带有承窝的环形后表面，截齿的钢柄前端就钎焊在上述承窝内。钢柄的前端有一个环形的前表面，该表面带有一个前凸起部，它的一部分伸入上述承窝内（就是说，承窝的深度大于前凸起部的高度）。因此，钢柄与烧结碳化物尖部之间的钎焊接缝不均匀，在钢柄前凸起部的前端处焊缝很厚，而在对着烧结碳化物和钢柄的环形表面上焊缝则很薄。虽然上述的转动式截断机截齿已被批生产应用，但是，它们的尖部烧结碳化物在使用过程中容易断裂。

上述结构已被另一种转动式截断机截齿结构所代替，在这种结构中，烧结碳化物之后部是平坦的，或者有一个称为阀座的结构，被钎焊到钢柄前端的承窝内。（实例可参见美国专利No.4，497，520和4，216，832以及西德专利No.2846744）。

下列专利或发明公开过在碳化物的后部带有承窝的截断机截齿的实例：南非专利No.82/9343;苏联发明证书No.402655;瑞典专利申请公开说明书No.8400269-0;美国专利No.4，547，020。

本发明的申请人设计出一种改进的截断机截齿，在其前端钎焊一种烧结碳化物尖部，该碳化物尖部有一个容纳位于钢柄或齿身前端的黑色金属（例如：钢）的凸起部的承窝。我们认为，根据本发明的这种设计，同时兼有改善的碳化物的断裂抗力和改善的碳化物与钢柄之间的焊接强度。

根据本发明所提供的一种改进的截断机截齿带有一个黑色金属的齿身，它与一个烧结碳化物尖部焊接在一起。黑色金属齿身有一个纵轴和一个前端。该前端有一个第一前表面和一个第二前表面，第二前表面径向地位于第一前表面之内，并且位于该第一前表面之间一个距离H。

上述烧结碳化物尖部有一个带有承窝的第一后表面，该承窝向前延伸并有一个与第一后表面相隔距离D的第二后表面。距离H和D的确定，要使H大于D。另外，碳化物尖部的第一后表面与黑色金属齿身的第一前表面连接，而碳化物尖部的第二后表面则与黑色金属齿身的第二前表面连接。

这样，碳化物与钢柄之间的接缝或焊缝（最好是钎焊接缝）在碳化物第一后表面与钢柄第一前表面之间要比在碳化物第二后表面与钢柄第二前表面之间厚一些。

而且，根据本发明，为了基本上保持凸起部表面周围焊缝厚度的均匀性，改进的截断机截齿设有以多个第一小凸块和多个第二小凸块形式的凸块装置。多个小凸块位于碳化物尖部与齿身前端之间，它们在其中一边形成并向另一边凸起，以便与另一边接合，按照相对于齿身有一定间距的关系来安置齿尖部，有利于形成带有预定要求厚度的钎焊缝。

更具体地，上述第一小凸块是在碳化物尖部的承窝上形成的，并从承窝凸起，它们是彼此相隔一定间离的。该第一小凸块最好是三个，在圆周上彼此相隔约120°。第二小凸块则是在碳化物尖部的第一后表面形成的，并由此凸起，彼此有一定间距。该第二小凸块最好是四个，在圆周上分布，彼此相隔约90°。

下面结合附图详细叙述本发明。附图中：

图1示出根据本发明的一个截断机截齿实施例的正视图，图中带有局部剖视图;

图2是图1局部剖视图中钎焊缝的放大视图;

图3是图1和图2所示实施例齿尖部后端的后平面视图;

图4是齿尖部实施例的正视图，带有局部剖视图;

图5是图4所示实施例的半个齿尖部的正视图;

图6是与图2相似的但表示另一种齿尖部实施例的视图;

图7是与图3相似的但表示另一种齿尖部实施例的视图;

图8是与图4相似的但表示另一种齿尖部实施例的视图;

图9是另一种齿尖部实施例的放大的纵轴剖视图;

图10是另一种截齿齿身实施例的局部放大的纵剖视图。

图1示出转动式截断机截齿的一个实施例，该截齿有一个烧结碳化钨-钴尖部3，通过钎焊缝7与一个黑色金属（此处是钢）齿身5连接。钢齿身5沿纵轴X-X延伸，并且好友相对于该轴是可转动对称的，纵轴X-X在齿身5的前端9与后端11之间延伸。齿身5的后端11可由一弹性的夹持器零件宽松地夹住，以便使截断机截齿可在普通的建筑和挖掘机器（未示出）的安装座的孔内松快地转动。本发明可用的这种和其他类型的弹性夹持装置在美国专利No.3，519，309和4，201，421公开叙述过。

黑色金属齿身5的前端9，有一个最好是位于垂直于纵轴的平面内的第一环形前表面15，这个第一前表面15的径向向里是一个向前伸出的凸起部17，在凸起部17的前端是一个第二前表面19，它最好位于与纵轴垂直的平面内。上述第一前表面和第二前表面由一个向前逐渐变小的外向表面21来连接，该外向表面21最好是截头锥形，并且相对于纵轴X-X是可转动地对称的。所有尖锐的内角和外角最好都除掉，而代之以圆角或倒角。

第二前表面19的高度比第一前表面15的高度最好大约高0.178至0.188英寸。更重要的是，高度H要大于深度D，（D是烧结碳化钨-钴尖部3内的一般与齿身前端是有互补形状的承窝23的深度），因此，当凸起部17钎焊到承窝23时，所得到焊缝厚度在紧接第二前表面19处要小于紧接环形前表面15处的焊缝厚度。

上述各点在图2看得更清楚。烧结碳化物尖部3有一个面对着钢齿身前端9的环形的最后部表面25，更确切地说，该表面25面对着钢齿身的前表面15。一个第二后表面27径向地置于环形后表面25的内部和前面。表面25和27最好基本上是平的，并且最好位于与纵轴X-X垂直的平面内。一个从环形最后部表面25向前延伸但向内逐渐变小（或者最好是截头锥形）的内向表面29最好位于两个后表面25和27之间并且连接这两个后表面。由表面27和29确定的承窝23的深度D最好为0.170至大约0.176英寸，但是，更重要的是承窝23的深度D要小于高度H。承窝23和凸起部17的尺寸应当这样确定，即在没有钎焊金属的情况下，尖部能座落到钢齿身的表面19上而不接触钢齿身的表面15。

这样得到焊缝7，它在齿尖部的环形后表面25与齿身环形前表面15之间的平均厚度T₁，大于齿尖部的后表面27与齿身前表面19之间的平均厚度T₂。厚度T₁最好约为0.008至0.024英寸，更好的是约0.010至0.016英寸厚。厚度T₂最好约为0.001至0.006英寸，更好的是约0.002至0.004英寸厚。在碳化物尖部承窝上的内向锥形表面29与钢齿身前凸部17上的表面21之间的最佳平均焊缝厚度T₃也是大约0.008至0.024英寸，更好的是大约0.010至0.016英寸。T₁和T₃最好分别至少为T₂的两倍，更好的是，至少为T₂的三倍。

为了大致保持凸起部表面17周围的焊缝厚度T₃的均匀性，最好在齿身前端9与尖部3之间设置多个第一小凸块31形成的凸块装置。第一小凸块31最好位于尖部3的后端，在向内锥形表面29上形成，并从该表面凸起，以便与齿身凸起部的锥形表面21接合。这样，第一小凸块31按照相对于齿身凸部有一定间距并对准中心的关系安置齿尖部3，以便促进形成具有上述剖面厚度的焊缝7。因此，第一小凸块31最好是齿尖部3的一部分，它从齿尖部承窝的内向锥形表面29向内径向地突出，并且沿圆周分布在这个表面上。最好设有三个第一小凸块31，彼此隔开120°。上述这些更清楚地示于图3（齿尖部的后平视图）。

而且，正如在图6～8的实施例所见，在凸块装置中设置多个第二小凸块32也是合适的。通常，第一小凸块31在齿尖部3与齿身9之间建立一种彼此有一定间距的关系，这就保证了沿焊缝7有理想的厚度形状。但是，由于齿尖部3在齿身9上的放置不精确或者齿尖或齿身的某端面存在超差情况，使第一小凸块容易发生翘起或偏位。设置上述第二小凸块32可以补偿这类意外情况。第二小凸块32形成在后表面25上，并从该表面凸起，以便按照对中的并在它们之间留一定间距的关系将齿尖部3安置在齿身端部9上，因此，它们各自的轴线一般是重合的。第二小凸块32最好是四个（参见图7），沿圆周分布，彼此相隔90°。

第一小凸块和第二小凸块的尺寸应当这样来确定，即它们的尺寸不能大到妨碍保持所要求的T₁、T₂和T₃之间的关系，但又有助于保证焊缝厚度T₃的大致均匀性。上述小凸块最好是球形的，小凸块31应高出表面29约0.005至0.008英寸的高度，以便保持T₂大于T₃的要求。我们相信，通过保证上述的T₂与T₃的关系，可以使齿尖在使用中的断裂减到最小，并由于提供了齿尖与齿身间强有力的长寿命的接合，从而使齿尖的损失减到最少。

在另一个实施例中（未示出），齿尖的环形表面25和钢柄的环形表面15可以是倾斜的，如同它们从纵轴X-X径向向外延伸从而形成截头锥形表面那样。在这种情况下，倾斜的角度要小于表面21和29的倾斜角度，并且，与垂直于纵轴X-X的平面的交角不大于30°。在该实施例中，深度D可以从表面25的最后边确定的平面开始算起，表面25的最后边就是该表面与圆柱表面65（见图4）相交的边。同理，在此情况下的钢齿身凸起部的高度H则从表面15与齿尖部表面65（见图4）的外径D_R3相交处确定的平面开始算起。

最好采用一种高温钎焊材料将齿尖部焊到黑色金属齿身上，从而在一个宽的温度范围内保持其焊缝强度。优先选用的钎焊材料是：Handy Hi-temp 548，Trimet 549，080和655。Handy Hi-temp-548合金的成分（按重量百分比）是：Cu55±1.0%，Ni6±0.5%，Mn4±0.5%，Si0.15±0.05%，余量为Zn，杂质总含量不超过0.5%，Handy Hi-temp-Trimet 549是一种比例为1-2-1的Hi-temp 548两边包铜的Trimet包层带材。在Handy & Harman技术数据表No。D-74可得悉有关Handy Hi-temp 548和Trimet 549的更多信息。上述钎焊合金由Handy & Harman公司（859 Third Avenue，New York，NY1002）制造和出售。Handy Hi-Temp和Trimet是Handy & Harman公司的注册商标。

本发明申请人发现，采用Handy Hi-temp-549盘材获得了令人满意的焊缝，这种盘材已做成在齿尖的承窝和齿身的凸起部之间吻合的杯子形状，然后采用普通的感应钎焊技术进行钎焊，这种焊接不仅将齿尖部与齿身钎焊在一起，而且使得用作转动式截断机截齿齿身的任何标准钢发生硬化，钢齿身在钎焊和硬化之后，要进行回火，使硬度回火到洛氏硬度RC40-45。烧结碳化物齿尖部可以是通常用于建筑和挖掘施工用途的标准碳化钨-钴组分。申请人发现，采用含钴约为5.7%，洛氏硬度R_A约为88.2的标准碳化钨在沥青回收中获得了满意的结果。

齿尖部的工作表面可采用现有技术常用的尺寸和形状，但是在图1～5（以及图6～8）示出了最佳的结构。在所示的结构中，该工作表面的前端有一个半径为R_T的球形凸头45，它与离开转动对称轴X-X延伸的截头锥形表面50连接，当它向后延伸一个角度（90-A_T）时，就在从凸头45的前端起的一个距离L₂处，出现最大直径D_F。一个具有凹形工作表面60的钟形截面55与截头锥形表面50连接。在表面60之后端连接一个等直径的防护表面65。上述的凹形工作表面60是由一系列凹形表面60A、60B、60C组成的，各有不同的曲率半径，当沿着齿尖部向后移动时，曲率半径减小，（也就是说，60A＞60B＞60C）。虽然可取任何数目的半径R_N或弧A_N，但最好采用至少三个半径（或弧）组成光滑而连续的工作表面60，这里用R₁，R₂和R₃以及A₁，A₂和A₃表示。凹形工作表面60的后端连接圆柱形表面65，该圆柱形表面65的直径D₃最好要不仅大于D_F，而且足于完全地或者至少大致地盖住与齿尖部钎焊的钢齿身的整个前表面（即，大于前表面直径的98%），因此，烧结碳化物尖部提供了钢柄前端最高的抗磨损性能，从而降低了钢齿身前端的磨损速率。

采用上述各种半径组成的凹形工作表面60，可使制成的齿尖部有较大的长度L₁，而保持着最高的强度以及在使用过程中有大致均匀的应力分布，因而大大减少在使用中的齿尖部断裂。

齿尖部承窝的内径D_R1和D_R2以及它的形状都可选择，以提供一个大致均匀壁厚的表面，特别是在凹形截面60这个部位。在承窝前端的平坦圆形表面27有一个大的面积用来与钢齿身上前凸部的前端面钎焊在一起。这种结构，在该部位兼有薄的焊缝厚度，故可保证在使用过程中加在尖部的最大负荷会使尖部处于受压状态而不是受拉状态。表Ⅰ列出申请人认为满意的尺寸实例。这些尺寸应当与上面提供的有关齿尖部承窝、钢齿身前凸部和焊缝厚度方面的尺寸一起应用。

表Ⅰ 典型的齿尖部尺寸

符号	半径（英寸）	直径（英寸）	角度（°）	长度（英寸）
					R₁R₂R₃A₁A₂A₃R_TA_TL₁L₂L₃D_FD_RID_R2D_R3	1.1791.0470.3630.125	0.4250.2850.5310.750	3.70811.63053.67250	0.6930.1840.070

这里涉及到的所有专利和文件都作为本发明的参考文献。

正如普通技术熟练的人所熟知的那样，在所述碳化物齿尖部上的各部分表面的接合处，可设置圆角、倒角和/或受压平面，如果合适的话，将有助于制造和/或对这种结构提供额外的强度。

图9和图10分别示出截断机截齿的齿尖部3A和齿身5A的改型实施例。这两个改型实施例（3A和5A）仅仅是从图2和图6所示齿尖部3和齿身5的实施例稍作变化而来，所以下面只叙述二者之间的差异。图2和图6中，齿身5的前凸部17上的外向表面21和齿尖部3的承窝23上的内向表面29是截头锥形的;与此相反，齿身5A和齿尖3A的各自的凸起部17A和承窝23A上的相应的表面21A和29A分别是凹形的和凸形的，齿尖承窝23A上的凸形表面29A有一个大约等于0.487英寸的半径R₄，并与齿尖3A的外表面55A的半径R₃同心，半径R₃与前面所述的相同。另外，在凸形表面29A与表面27之间的过渡区67的半径R₅等于0.12英寸。齿身凸起部17A上的凹形表面21A，和在凹形表面21A与表面19之间的过渡表面69与齿尖承窝23A的表面互补。带有截头锥形表面29的齿尖部3的承窝23的形状（图2和图6）改变为带有凸形表面29A的齿尖3A的承窝23A的形状（图9），就可在围绕承窝的齿尖部的环形截面内产生更均匀的厚度，从而强化了这一部分的齿尖材料。在这实施例中，第一小凸块31是形成在齿尖部承窝23A的内向形表面29A上，并从该表面凸起，以便与齿身前凸部17A上的外向凹形表面21A相接合。

技术熟练的人从考虑已公开的本发明的说明书或实践将会明白其他的实施例，应当指明，所考虑的说明书和实例仅仅是作为示范性的，下面的各项权利要求将指出本发明的真正范围及其精神。

Claims

1、一种截断机的截齿，包括：

一个带有纵轴和一个前端的黑色金属齿身；

一个烧结碳化物齿尖部，该烧结碳化物尖部有：

一个圆形的最前部分；

一个上述圆形的最前部分的向外向后逐渐变小的第二部分；

一个面对着上述的黑色金属齿身的上述前端的环形最后表面，该表面的方位在垂直于上述纵轴的第一平面内；

一个从上述环形最后表面向前向内延伸的内向表面；和

一个径向地处于上述内向表面内和上述环形表面前面的后向表面；

一个将上述后向表面、上述向内表面和上述环形最后表面连接到上述黑色金属齿身的上述前端的钎焊缝；

其中，上述的钎焊缝在贴近上述后向表面处的平均厚度小于在贴近上述最后环形表面处的上述焊缝的平均厚度。

2、根据权利要求1的截断机截齿，其特征在于，所述的后向表面是平的，并位于与上述纵轴垂直的一个第二平面内。

3、根据权利要求1的截断机截齿，其特征在于，上述的内向表面是截头锥形的。

4、根据权利要求1的截断机截齿，其特征在于，上述的内向表面是凸形表面。

5、一种截断机的截齿，它包括：

一个带有一个纵轴和一个前端的黑色金属齿身;

一个烧结碳化物齿尖部，该烧结碳化物尖部有：

一个面对着上述黑色金属齿身的上述前端的环形最后表面;

一个从上述环形最后表面向前向内地延伸的内向表面;和

一个径向地位于上述内向表面之内和上述环形最后表面之前的后向表面;

一个将上述后向表面、上述内向表面和上述环形表面连接到上述黑色金属齿身的上述前端的钎焊缝;

其中，上述的钎焊缝在贴近上述后向表面处的平均厚度小于在贴近上述最后环形表面处的上述钎焊缝的平均厚度。

6、根据权利要求5的截断机截齿，其特征在于，上述的后向表面是平的，并位于与上述纵轴垂直的一个平面内。

7、根据权利要求5的截断机截齿，其特征在于，上述的内向表面是截头锥体形的。

8、根据权利要求5的截断机截齿，其特征在于，上述的内向表面是凸形的。

9、根据权利要求5的截断机截齿，其特征在于它还包括设置在上述齿尖与上述齿身之间的凸块装置，该凸块装置在其中一边形成并向另一边凸起，以及与另一边相接，并可按照一种相对于上述齿身有一定间距的关系来安置上述齿尖部，以促进形成带有预定要求厚度的上述钎焊缝。

10、根据权利要求9的截断机截齿，其特征在于，上述的凸块装置包括多个第一小凸块，该第一小凸块在上述齿尖部的上述内向表面上形成并凸起，而且彼此相隔一定间距。

11、根据权利要求10的截断机截齿，其特征在于，上述多个第一小凸块是三个，它们在圆周上彼此相隔大约120°。

12、根据权利要求10的截断机截齿，其特征在于，上述凸块装置包括多个第二小凸块，该第二小凸块在上述齿尖部的上述最后表面上形成并凸起，而且彼此相隔一定间距。

13、根据权利要求12的截断机截齿，其特征在于，上述多个第二小凸块是四个，它们在圆周上彼此相隔大约90°。

14、根据权利要求9的截断机截齿，其特征在于，上述凸块装置包括多个第二小凸块，该第二小凸块在上述齿尖部的上述最后表面上形成并凸起，而且彼此相隔一定间距。

15、根据权利要求14的截断机截齿，其特征在于：上述的多个第二小凸块是四个，它们在圆周上彼此相隔约90°。

16、一种截断机的截齿，它包括：

一个带有一个纵轴和一个前端的黑色金属齿身;

一个烧结碳化物尖部，该尖部有一个带有一个承窝的第一后向表面，该承窝有一个与上述第一后向表面相距一个距离D的第二后向表面;

上述的黑色金属齿身的上述前端有一个第一前表面和一个第二前表面;

其中，上述的第二前表面径向地位于上述第一前表面之内，并在上述第一前表面之前面一个距离H;上述烧结碳化物尖部的上述第一后向表面与上述黑色金属齿身的上述第一前表面连接，上述烧结碳化物尖部的上述第二后向表面与上述黑色金属齿身的上述第二前表面连接;上述距离H大于上述距离D。

17、根据权利要求16的截断机截齿，其特征在于，上述第二后向表面是平的;上述的第二前表面是平的。

18、根据权利要求16的截断机截齿，其特征在于它还包括在上述齿尖部与上述齿身之间设置的凸块装置，该装置在其中一边形成，并向另一边凸起，以便同另一边接合，按照相对于上述齿身成一定间距的关系安置上述齿尖部，以助于上述齿尖部和上述齿身的上述各自的表面按上述所要求的距离D和H彼此配置。

19、根据权利要求18的截断机截齿，其特征在于，上述凸块装置包括多个第一小凸块，该第一小凸块在上述齿尖部的上述承窝上形成并凸起，它们彼此相隔一定距离。

20、根据权利要求19的截齿机截齿，其特征在于，上述的多个第一小凸块是三个，它们在圆周上彼此相隔大约120°。

21、根据权利要求19的截断机截齿，其特征在于，上述的凸块装置包括多个第二小凸块，该第二小凸块在上述齿尖部的上述第一后向表面上形成并从该表面凸起，它们彼此有一定间距。

22、根据权利要求21的截断机截齿，其特征在于，上述的多个第二小凸块是四个，它们在圆周上彼此相隔大约90。

23、根据权利要求18的截断机截齿，其特征在于，上述凸块装置包括多个第二小凸块，该千二小凸块在上述齿尖部的上述后向表面上形成，并从该表面凸起，它们彼此有一定间距。

24、根据权利要求23的截断机截齿，其特征在于，上述的多个第二小凸块是四个，它们在圆周上彼此相隔大约90°。