Высокопрочная пика отбойного молотка

 

Изобретение относится к производству пик отбойных молотков, применяемых для разрушения крепких и особо крепких материалов, и может быть использовано в строительной индустрии, дорожном строительстве и в мостостроении. Пика выполнена из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости и состоит из конической стержневой части, цилиндрического опорного бурта, цилиндрической хвостовой части, твердость которой после обработки составляет HRC 50, и рабочей части в виде четырехгранной призмы, угол заточки острия α которой составляет 60^o, а твердость после обработки HRC 55. Рабочая часть выполнена из стали Х6ВФ, при этом угол клина четырехгранной призмы составляет 20-25^o. Рабочая и стержневая части соединены между собой сваркой в твердой фазе, например сваркой трением. Твердость после обработки по всей длине пики плавно увеличивается от HRC 40-45 в стержневой части до 55<HRC≤ 60 - рабочей части и до 50<HRC≤58 в хвостовой части. Изобретение обеспечивает повышение износостойкости острия пики, повышение усталостной прочности стержневой и хвостовой части пики. 3 ил.

Изобретение относится к производству пик отбойных молотков, применяемых для разрушения крепких и особо крепких материалов, и может быть использовано в строительной индустрии, дорожном строительстве и в мостостроении.

Известны монометаллические пики Р-2552, выполненные из стали 45, имеющие стержневую часть, цилиндрическую хвостовую часть и рабочую часть в виде четырехгранной призмы с углом заточки 60^o. Твердость после термообработки в пределах HRC 61,5 - 65,5 ( аналог ТУ 35-530-85).

Недостатком данных пик является вероятность хрупкого разрушения стержневой части в условиях ударного изгиба.

Известны монометаллические пики, выпускаемые Томским инструментальным заводом, выполненные из легированной стали ХВСГ, имеющие стержневую часть, цилиндрическую хвостовую часть и рабочую часть в виде четырехгранной призмы с углом клина 18^o и с углом заточки 60^o. Твердость после термообработки - в пределах HRС 45-51 (копия чертежа IШ/393 Томского инструментального завода от 12.03.90).

Недостатком этих пик является низкая износостойкость острия, что приводит к необходимости их частой переточки и выходу из строя из-за уменьшения длины в результате абразивного износа. С увеличением же твердости до HRC 51-55 износостойкость острия несколько возрастает. Но при этом возрастает вероятность хрупкого разрушения стержневой части в условиях ударного изгиба.

Известна пика отбойного молотка, выполненная из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости и состоящая из конической стержневой части, цилиндрического опорного бурта, цилиндрической хвостовой части, твердость которой после термической обработки составляет HRC 50, и рабочей части в виде четырехгранной призмы, угол заточки острия α которой составляет 60^o, а твердость после термической обработки HRC 55. (Книга Кусницин Г.И. и др. Пневматические ручные машины, Ленинград, Машиностроение, 1986, с. 123 - прототип).

Недостатком данной пики является вероятность хрупкого разрушения стержневой части в условиях ударного изгиба.

Задачей изобретения является повышение износостойкости острия пики при разрушении крепких и особо крепких материалов с одновременным повышением усталостной прочности стержневой и хвостовой части пики, стойкости к хрупкому разрушению в условиях ударного изгиба в средней части.

Пика отбойного молотка, выполненная из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости и состоящая из конической стержневой части, цилиндрического опорного бурта, цилиндрической хвостовой части, твердость которой после термической обработки составляет HRC 50, и рабочей части в виде четырехгранной призмы, угол заточки острия α которой составляет 60^o, а твердость после термической обработки HRC 55, по изобретению рабочая часть выполнена из стали Х6ВФ, при этом угол клина четырехгранной призмы составляет 20-25^o, а угол заточки острия находится в пределах 45^o≤ α <60, при этом стержневая и хвостовая части выполнены из конструкционной легированной стали c высоким пределом усталости, например 40ХН, а рабочая и стержневая части соединены между собой сваркой в твердой фазе, например сваркой трением, причем конусность стержневой части составляет 1,2-2,4%, а твердость после термической обработки по всей длине пики плавно увеличивается от HRC 40-46 в стержневой части до 55<HRC≤60 - рабочей части и до 50<HRC≤58 в хвостовой части.

Такое конструктивное решение позволяет повысить: - износостойкость острия в 3-4 раза за счет увеличения содержания углерода 1,05-1,15 и сложнолегированных карбидов, а также повышенной твердости рабочей чести HRC 55-60; - усталостную прочность стержневой и хвостовой частей пики в 4-5 раз в результате использования конструкционной стали с высокой ударной вязкостью в закаленном состоянии HRC 50-58; - стойкость к хрупкому разрушению в стержневой части из-за снижения твердости до HRC 40-45 и существенного увеличения ударной вязкости.

Перечисленные преимущества позволяют использовать пики для разрушения твердых, крепких и сверхкрепких бетонов до f=8 по шкале Протодьяконова. К тому же на основании экспериментальных исследований установлено, что геометрические параметры рабочей и стержневой части пики имеют важное значение для оптимизации условий ее работы. Так, угол клина четырехгранной призмы оказывает существенное влияние на скорость внедрения пики в разрушаемый материал. Экспериментально установлено, что при угле клина менее 20^o ухудшаются условия отбойки разрушаемого материала при достаточной скорости внедрения инструмента. С увеличением угла клина более 25^o существенно возрастает сопротивление внедрению инструмента, что приводит к резкому уменьшению скорости внедрения и повышению нагрузки на инструмент.

Таким образом, установлены предельные значения угла клина 20-25^o.

Аналогичное влияние оказывает угол заточки острия. Экспериментально установлен оптимальный интервал угла заточки 45-60^o. При угле заточки менее 45^o увеличивается вероятность отколов острия при HRC 55-58. С увеличением угла более 60^o существенно снижается скорость внедрения инструмента.

Конусность стержневой части пики оказывает также существенное влияние на способность к выемке инструмента из разрушаемого материала после его полного заглубления, что установлено экспериментально. Так, при цилиндрической форме стержневой части способность к удалению инструмента из разрушаемого материала практически равна нулю. Установлено, что при конусности стержневой части более 1,2% заглубленный инструмент достаточно легко удаляется из разрушаемого материала, а при конусности более 2,4% существенно возрастает сопротивление внедрению инструмента. Таким образом, оптимальный интервал конусности стержневой части пики составляет 1,2-2,4%.

Сравнительный анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".

Анализ признаков предложенного решения с известным не выявил решений, совпадающих полностью с признаками предложенного решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1-3 изображен общий вид пики с разрезом А-А и выносным элементом I.

Высокопрочная пика отбойного молотка состоит из конической стержневой части 1, цилиндрического опорного бурта 2, цилиндрической хвостовой части 3 и рабочей части 4, выполненной в виде четырехгранной призмы из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости (разрез А-А), например Х6ВФ, при этом угол клина составляет 20-25^o, а угол заточки острия 45-60^o (выносной момент I); стержневая часть 1 и хвостовая часть 3 выполнены из конструкционной легированной стали с высоким пределом усталости, например 40ХН, причем конусность стержневой части составляет 1,2-2,4%. Рабочая и стержневая части соединены между собой сваркой в твердой фазе, например сваркой трением. Кроме того, твердость после термической обработки по всей длине пики плавно увеличивается от HRC 40-45 в стержневой части до HRC 55-60 в рабочей части и до HRC 50-58 в хвостовой части.

Работа высокопрочной пики осуществляется следующим образом. Пика своей хвостовой частью 3 скользит в гильзе отбойного молотка, опираясь буртом 2 на пружину, острием же рабочей части 4 внедряется в твердый материал, разрушая его. При этом угол клина четырехгранной призмы 20-25^o и угол заточки острия 45-60^o оказывает существенное влияние на увеличение скорости внедрения пики в разрушаемый материал. Выполнение рабочей части 4 из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости, например Х6ВФ, дает возможность повысить износостойкость острия в 3-4 раза, что особенно важно при работе в жесткой абразивной среде. Стержневая часть 1 пики при работе подвергается воздействию нагрузок ударного характера с изгибом, что приводит к хрупкому разрушению. Выполнение стержневой части 1 из конструкционной легированной стали с высоким пределом усталости, например 40XH, а также снижение твердости до HRC 40-45 повышает стойкость к хрупкому разрушению в условиях ударного изгиба, причем конусность стержневой части 1,2-2,4% дает возможность достаточно легко удалять заглубленный инструмент из разрушаемого материала.

Такое выполнение пики отбойного молотка способствует резкому повышению износостойкости острия, усталостной прочности стержневой и хвостовой части, стойкости к хрупкому разрушению, особенно при отбойке сверхтвердых бетонов.

Формула изобретения

Пика отбойного молотка, выполненная из инструментальной легированной стали повышенной износостойкости и состоящая из конической стержневой части, цилиндрического опорного бурта, цилиндрической хвостовой части, твердость которой после термической обработки составляет HRC 50 и рабочей части в виде четырехгранной призмы, угол заточки острия α которой составляет 60^o, а твердость после термической обработки HRC 55, отличающаяся тем, что рабочая часть выполнена из стали Х6ВФ, при этом угол клина четырехгранной призмы составляет 20-25^o, а угол заточки острия находится в пределах 45^o≤α<60, при этом стержневая и хвостовая части выполнены из конструктивной легированной стали с высоким пределом усталости, например, 40ХН, а рабочая и стержневая части соединены между собой сваркой в твердой фазе, например, сваркой трением, причем конусность стержневой части составляет 1,2-2,4%, а твердость после термической обработки по всей длине пики плавно увеличивается от HRC 40-45 в стержневой части до 55<HRC≤60 - рабочей части и до 50<HRC≤58 в хвостовой части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3