三金屬自脹連接鋼釬的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種礦山工具，特別涉及一種鋼釬。
【背景技術】
[0002]隨著交通、鐵路、礦山、地下通道、核電站等的發展，以及城市化進程的推進，尤其是礦產業的發展，近十年來我國在礦產業領域每年以40%的增長率成為世界第三大礦產國家。同時，雖然經過20年的鉆研，我國工程機械終于登上了顯赫的世界舞臺，但與此配套的鑿巖工具卻不盡人意；再加上與采礦日愈向深層次、復雜地質構造拓展不相適應的是，在工業應用中，舊式的進口鑿巖工具及中外合資鑿巖工具仍占領了半壁江山，這些舊式鑿巖工具和最新的國際上同類產品相比其性價比有很大的差距。
[0003]總體而言，我國目前所采用的鑿巖工具品質低劣、生產率低下，同時還產生了大量的報廢器具，直接增加了產出成本。
[0004]在眾多鑿巖工具中，鋼釬是工程機械中使用最廣泛的鑿巖工具之一。目前已存在的鋼釬有兩代產品，其中，
[0005]1.第一代鋼釬產品所用的材料為42CrMo，該鋼釬產品在制作完成后需要分二段熱處理(請參見圖1)，每段熱處理對應不同硬度要求；但在同一產品中進行兩段熱處理的方式在實際中難以理想的實現，因此達不到熱處理過程期望的性能，而且兩段熱處理的實際操作困難。該材料42CrMo的淬透性差，表面淬深僅為4-6mm，且其頭部硬度通常僅為53-55HRC,最高可達57HRC，同時耐沖擊性一般，鋼釬尾部硬度為48-52HRC的理論數據，但通常僅為43HRC。所以，一支加工完全達到設計工藝要求的第一代鋼釬實際使用時間為0-8小時(不含裝拆時間)，再加上各種操作因素后使得其實際使用壽命可能更短；對于該第一代鋼釬，Φ 140鋼釬的價格約在2000元左右。另外，對于該第一代鋼釬，如果考慮更換性能更好的材料，假如，整根使用合金鋼全淬透的材料做鋼釬，生產一支Φ140的鋼釬，每支為145KG,每KG價格40元的話，就材料和熱處理計，每支Φ 140的鋼釬的造價就需6000元以上，因此，僅就第一代產品更換材料的方式對鋼釬產業而言不具有吸引力；
[0006]2.第二代鋼釬產品為鑲芯鋼釬(請參見圖2)，是國外引進產品。該鋼釬產品I中鑲入了鎢鋼芯桿2，使鎢鋼芯桿2的頭部作為鋼釬的頭部。該第二代鋼釬雖然結構設計和芯桿材料相比于第一代鋼釬進行了改進，但是第二代鋼釬的外套桿仍是42CrMo等中碳結構鋼材料，由于鎢鋼芯桿和中碳結構鋼材料外套桿這兩種材料的力學性能差別較大，外套桿經不起X、Y、Z軸三向圍壓和磨損，因此該第二代鋼釬在實際使用中與第一代產品相比沒有很大的改善；此外，由于該第二代鋼釬的制作過程中采用熱套方式鑲裝鋼芯時的溫度為該外套桿和芯桿材料的蘭脆區溫度，對最終產品的耐沖擊性非常不利，如鋼釬在使用時變形將會首先折斷芯棒，而該芯棒斷裂對于整個鋼釬產品將是破壞性的；再者，鋼釬尾部的受壓應力和扁銷部分受不起鎢鋼頭的反沖擊波及錘擊側應力。所以該第二代鋼釬產品正常的使用壽命為0.5-7天。此外，從成本角度考慮，單單一支直徑40mm,長300mm的媽鋼芯桿的價格至少在人民幣1200元以上，因此該第二代鋼釬產品的總價格比上述第一代鋼釬產品至少翻番，對于一支Φ 140鋼釬，其價格估計約為4000-6000左右；而且，該第二代鋼釬的外套桿的桿身部分的熱處理也是分兩段的要求，具有與上述的第一代鋼釬在兩段熱處理時的類似的問題，因此目前推廣面不大。
【實用新型內容】
[0007]在參與鋼釬設計、制造及使用的過程中，本發明人發現，一支鋼釬的頭部、中部和尾部在使用過程中需要達到的要求和承受的環境是不同的，具體地，鋼釬頭部要接受對各類巖石開鑿的高強度的沖擊和摩擦，而鋼釬中部需耐折彎，同時鋼釬尾部要耐擊打、脹鼓、折裂，再者，鋼釬的頭、中部、尾三段的熱處理要求不同，按照現有技術中鋼釬采用一整體材料制作之后進行熱處理的話，難以控制各自的技術要求。因此，本實用新型提供一種鋼釬，根據使用環境對鋼釬產品的頭部、中桿部和尾部的使用要求的不同，將鋼釬產品設置為頭部、中桿部和尾部的三段式結構并進行相互連接，從而克服了現有鋼釬產品上述的所有缺陷，使頭部、中桿部和尾部的針對性更強，頭部材料選用耐沖擊且強度性能優的材料制作，中桿部選用抗彎曲且強度性能優的材料制作，尾部選用抗折裂且抗彎曲的材料制作，從而使各部分的壽命更長，從而使整體鋼釬產品的壽命也更長，而且各段制作完成后先分別進行熱處理，之后再組裝，也進一步提高了各段的性能，滿足了各段對熱處理要求不同的要求，從而也進一步大大延長了鋼釬的使用壽命。
[0008]本實用新型的技術方案如下:
[0009]—種鋼釬，其由頭部、中桿部和尾部三段依次連接而成。
[0010]本實用新型的鋼釬的三段可采用任何牢固的連接方式，在本實用新型的優選實施方式中，所述中桿部分別與所述頭部和所述尾部自脹連接。
[0011]在本實用新型的優選實施方式中，由耐沖擊且強度性能優的頭部、抗彎曲且強度性能優的中桿部、抗折裂且抗彎曲的尾部依次自脹連接而成。
[0012]在本實用新型的優選實施方式中，由分別由不同金屬材料制成的頭部、中桿部和尾部三段依次自脹連接而成。本發明不對頭部、中桿部和尾部具體可選擇的材料進行限制，本領域技術人員可根據實際應用環境的需要選擇合適的材料，例如如果實際應用環境要求低，則可以選擇性能相對差且價廉的材料，如果實際應用環境要求高，則可以選擇性能優異的材料。
[0013]在本實用新型的優選實施方式中，所述頭部、中桿部和尾部的連接包括環焊連接。本實用新型中，通過使用自脹連接和環焊連接相結合的連接方式，不僅使鋼釬的各段連接牢固，而且所得鋼釬產品還能承受與其軸向成一定角度的力的沖擊。
[0014]在本實用新型的優選實施方式中，所述自脹連接為:所述中桿部的兩端分別設有柱體，所述頭部和所述尾部分別在相應所述兩個柱體的位置設有錐孔，將所述兩個柱體過盈裝配入所述相應的錐孔中形成自脹連接，其中所述柱體為底大頂小的錐柄，并且其錐度為2°以下。
[0015]在本實用新型的優選實施方式中，所述自脹連接為:所述頭部和所述尾部的分別與所述中桿部相連接的一端分別設有柱體，所述中桿部分別在相應所述兩個柱體的位置設有錐孔，將所述兩個柱體過盈裝配入所述相應的錐孔中形成自脹連接，其中所述柱體為底大頂小的錐柄，并且其錐度為2°以下。
[0016]在本實用新型的優選實施方式中，所述自脹連接為:所述頭部與所述中桿部相連接的一端設有第一柱體，所述中桿部在相應所述第一柱體的位置設有第一錐孔，所述尾部與所述中桿部相連接的一端設有第二錐孔，所述中桿部在相應所述第二錐孔的位置設有第二柱體，將所述兩個柱體過盈裝配入所述相應的錐孔中形成自脹連接，其中所述柱體為底大頂小的錐柄，并且其錐度為2°以下。
[0017]在本實用新型的優選實施方式中，所述自脹連接為:所述尾部與所述中桿部相連接的一端設有第一柱體，所述中桿部在相應所述第一柱體的位置設有第一錐孔，所述頭部與所述中桿部相連接的一端設有第二錐孔，所述中桿部在相應所述第二錐孔的位置設有第二柱體，將所述兩個柱體過盈裝配入所述相應的錐孔中形成自脹連接，其中所述柱體為底大頂小的錐柄，并且其錐度為2°以下。
[0018]與現有技術相比，本實用新型的有益效果如下:
[0019]本實用新型根據鋼釬在實際使用中其頭部、中桿部和尾部的不同使用環境提煉出實際應用過程對鋼釬產品的上述三部分的不同要求，提供了一種三金屬自脹連接鋼釬，由于可以將各部分分別進行選材、加工和處理，從而使本實用新型的鋼釬的頭部、中桿部和尾部的性能比現有的前二代鋼釬產品有了明顯的提高，大大延長了鋼釬的使用壽命，而且其造價與第二代鋼釬相比更低，真正實現了價廉物美。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型【背景技術】中提到的第一代鋼釬產品的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型【背景技術】中提到的第二代鋼釬產品的結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例的三金屬自脹連接鋼釬的結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例的三金屬自脹連接鋼釬的自脹連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型以國外(美、德、日)先進制造國家的鋼釬類產品作標桿，找差距，尋突破，從我國礦產國情中出發，對現有鋼釬產品進行了結構創新，并為產品的不斷提高留下發展空間。
[0025]本實用新型根據鋼釬在實際使用中其頭部、中桿部和尾部的不同使用環境提煉出實際應用過程對鋼釬產品的上述三部分的不同要求，提供了一種三金屬自脹連接鋼釬，由于可以將各部分分別進行選材、加工和處理，從而使本實用新型的鋼釬的頭部、中桿部和尾部的性能比現有的前二代鋼釬產品有了明顯的提高，大大延長了鋼釬的使用壽命，而且其造價與第二代鋼釬相比更低