1.一种用于覆盖或切割有机物的覆盖工具的切割齿，所述切割齿包括：基材，所述基材具有形成于基材上的切割刃；以及熔合到基材上的耐磨护条，所述耐磨护条沿切割刃平行地延伸并具有一宽度和厚度，所述耐磨护条的宽度与厚度之比为至少约5：1，所述基材和耐磨护条具有不同的成分，所述耐磨护条通过以下步骤被熔合到基材上：激活激光二极管，以产生热并熔化耐磨材料；
移动激光二极管和基材中的至少一个，使得熔融的耐磨材料沿着切割刃平行地沉积；
固化熔融的耐磨材料，以便形成沿着切割刃平行地熔合到基材上的耐磨护条。
2.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，耐磨护条在切割刃处熔合到基材上，以便覆盖切割刃的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，切割刃具有一长度，耐磨护条在切割刃的整个长度上延伸。
4.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述耐磨护条具有小于大约3mm的平均厚度。
5.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述耐磨护条包括碳化钨。
6.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述基材包括钢。
7.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述耐磨护条具有一宽度，所述宽度为至少约2.5毫米。
8.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述宽度和厚度之比为至少约10：1。
9.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述基材包括用于将切割齿安装到覆盖工具的切割头上的安装开口。
10.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述切割齿具有臂部分和本体部分，所述切割刃形成于所述臂部分上。
11.根据权利要求1所述的切割齿，其特征在于，所述切割齿的尺寸和形状设置成用于安装在推进覆盖设备的切割头上。
12.一种用于覆盖或切割有机物的切割头，所述切割头包括：适于围绕轴线旋转的圆柱形滚筒；以及
一个或多个切割齿，所述切割齿附接到圆柱形滚筒上，用于在所述圆柱形滚筒旋转时粉碎有机物，所述切割齿包括：基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃；以及熔合到所述基材上的耐磨护条，所述耐磨护条沿切割刃平行地延伸并具有一宽度和厚度，所述耐磨护条的宽度与厚度之比为至少约5：1，所述基材和耐磨护条具有不同的成分，所述耐磨护条通过以下步骤被熔合到基材上：激活激光二极管，以产生热并熔化耐磨材料；
移动激光二极管和基材中的至少一个，使得熔融的耐磨材料沿着切割刃平行地沉积；
固化熔融的耐磨材料，以便形成沿着切割刃平行地熔合到基材上的耐磨护条。
13.根据权利要求12所述的切割头，其特征在于，所述耐磨护条具有小于大约3mm的平均厚度。
14.根据权利要求12所述的切割头，其特征在于，所述耐磨护条在切割刃处熔合，以便覆盖切割刃的至少一部分。
15.根据权利要求12所述的切割头，其特征在于，所述切割刃具有一长度，耐磨护条在切割刃的整个长度上延伸。
16.根据权利要求12所述的切割头，其特征在于，还包括剪切杆，在圆柱形滚筒旋转的过程中，剪切杆和切割齿的切割刃对准并彼此相邻，从而在切割齿旋转经过剪切杆时粉碎有机物。
17.根据权利要求12所述的切割头，其特征在于，包括至少约5个齿，所述齿可释放地附接到圆柱形滚筒上。
18.一种用于覆盖或切割有机物的推进设备，所述推进设备包括：推进机构；以及
附接到推进机构的切割头，所述切割头包括用于切割有机物的切割齿，所述切割齿包括；
基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃；以及熔合到所述基材上的耐磨护条，所述耐磨护条沿切割刃平行地延伸并具有一宽度和厚度，所述耐磨护条的宽度与厚度之比为至少约5：1，所述基材和耐磨护条具有不同的成分，所述耐磨护条通过以下步骤被熔合到基材上：激活激光二极管，以产生热并熔化耐磨材料；
移动激光二极管和基材中的至少一个，使得熔融的耐磨材料沿着切割刃平行地沉积；
固化熔融的耐磨材料，以便形成沿着切割刃平行地熔合到基材上的耐磨护条。
19.根据权利要求18所述的推进设备，其特征在于，所述耐磨护条具有小于大约3mm的平均厚度。
20.根据权利要求18所述的推进设备，其特征在于，推进机构选自包括滑动转向器、挖掘机、锄耕机、平地机或专用的原动机的组。
21.根据权利要求18所述的推进设备，其特征在于，所述切割头可释放地附接至推进机构。
22.根据权利要求18所述的推进设备，其特征在于，所述切割头包括用于安装切割齿的滚筒。
23.一种生产用于覆盖工具的切割齿的方法，所述切割齿包括基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃，所述切割齿还包括沿切割刃平行地延伸的护条，所述方法包括：激活激光二极管并熔化耐磨材料；
移动激光二极管和基材中的至少之一，使得熔融的耐磨材料沿切割刃平行地沉积；以及固化熔融的耐磨材料，以便形成沿切割刃平行地融合到基材上的耐磨护条。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述切割齿的尺寸和形状设置成安装在推进覆盖设备的切割头上。
耐磨切割齿、切割头及相关设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年1月11日提交的、申请号为61/585,501的美国临时申请的权益，该临时申请的全部内容通过参考结合在本申请中。
技术领域
[0003] 本申请的领域涉及用于覆盖以及清除有机物诸如灌木丛、树木和树枝的设备。在特定实施例中，本申请的领域涉及在这种设备中所使用的切割齿，所述切割齿包括用于增加齿的耐磨性的包覆部，并且还涉及结合这种齿的切割头以及车辆。
背景技术
[0004] 灌木丛和其他有机物的清除通常涉及使用重型自推进表土疏松机(其也被本领域内的技术人员称为“林业割草机”)。这种表土疏松机包括切割头，所述切割头具有固定到其上的切割齿，该切割头以高速旋转以便切割或粉碎有机材料。切割头可安装到用于操纵所述切割头的多种车辆的任意一种上。例如，切割头可被附接到滑动转向器、挖掘机、锄耕机、平地机或专用的原动机，这些机器帮助将所述切割头朝向所述有机材料定位并且也可驱动所述切割头的旋转。
[0005] 在使用覆盖设备的过程中，切割齿磨损且变得不那么锋利，并且该设备在清除材料方面变得不太有效和高效。齿在附接到设备的同时必须被定期地磨锋利或甚至从所述切割头取下并磨锋利。经过一段时间的使用之后，切割齿必须由先前磨锋利的齿来替换。这些重新磨锋利和/或替换的操作导致损失很大的设备停机时间以及增加的成本。
[0006] 持续地需要这样的切割齿、以及包括这种齿的切割头和推进的覆盖设备，这种切割齿在使用过程中较耐磨。
[0007] 该部分将向阅读者介绍本领域与本申请各方面相关的各方面，其中本申请的各方面在下文进行描述和/或要求保护。该讨论被认为在给阅读者提供背景信息、从而便于更好地理解本申请的各方面上有帮助。因此，应当理解这些陈述要以该角度来阅读，而不是引入现有技术。
发明内容
[0008] 本申请的一个方面涉及用于覆盖工具的切割齿。切割齿包括基材，所述基材具有形成于基材上的切割刃。耐磨护条(bead)熔合到基材上。耐磨护条沿切割刃平行地延伸。基材和耐磨护条具有不同的成分。
[0009] 本申请的另一方面涉及用于覆盖有机物的切割头。切割头包括适于绕轴线旋转的圆柱形滚筒。一个或多个切割齿附接到滚筒上，用于在所述滚筒旋转时粉碎有机物。所述齿包括基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃和熔合到所述基材上的耐磨护条。基材和耐磨护条具有不同的成分。
[0010] 本申请的还一方面涉及用于覆盖有机物的推进设备。所述推进设备包括推进机构和附接到推进机构上的切割头。切割头具有用于切割有机物的切割齿。切割齿包括基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃和熔合到所述基材上的耐磨护条。基材和耐磨护条具有不同的成分。
[0011] 本申请的再一方面涉及制造用于覆盖工具的切割齿的方法。切割齿具有基材，所述基材具有形成于所述基材上的切割刃以及沿切割刃平行地延伸的护条。激光二极管被激活以熔化耐磨材料。激光二极管和基材中的至少之一移动，使得熔融的耐磨材料沿切割刃平行地沉积。熔融材料固化以便形成耐磨护条，所述耐磨护条沿切割刃平行地熔合到基材上。
[0012] 本申请的上述方面的特征存在各种改进。进一步的特征也可以结合到本申请的上述方面内。这些改进和另外的特征可以独立地或以任意组合的方式存在。例如，下文关于本申请的任意所示实施例所论述的各种特征可以单独地或以任意组合的方式结合到本申请的任意上述方面内。
附图说明
[0013] 图1是推进的覆盖装置的透视图；
[0014] 图2是推进的覆盖装置的切割头的透视图；
[0015] 图3是切割头的转子组件的前视图；
[0016] 图4是切割齿和安装块的透视图；
[0017] 图5是切割齿的侧视图；
[0018] 图6是切割齿的透视图；
[0019] 图7是切割齿的透视图；
[0020] 图8是切割齿的侧视图；
[0021] 图9是切割齿的侧视图；以及
[0022] 图10是切割齿的侧视图。
[0023] 在全部附图中，相应的附图标记指代相应的部件。
具体实施方式
[0024] 参照图1，示出覆盖设备10(在下文其可被称为“覆盖工具”)，其由滑动转向器15来驱动。覆盖装置10也可由车辆或除了滑移转向器之外的推进机构来驱动，所述推进机构诸如挖掘机、锄耕机、平地机或专用的原动机。在该方面，本文关于滑动转向器15所述的原理也适用于其它类型的机构或车辆。
[0025] 覆盖设备10包括切割头20，其例如通过本领域技术人员可了解到的任何已知方法而可释放地附接到滑动转向器15。使得切割头20可释放地附接也使得该滑动转向器15可用于除了覆盖之外的其它应用。推进机构(即，如图1中所示的滑动转向器15)可选地包括一个或多个液压马达(未示出)，所述液压马达用于使得切割头20降低和/或升高以及用于使得转子组件旋转(图3)。
[0026] 图2中示出与滑动转向器分开的切割头20。在该实施例中，切割头20包括灌木控制组件22，其用于将灌木向外推动离开覆盖设备(如箭头所示)并使得有机物更好地暴露于转子组件30。灌木控制组件22包括用于接合灌木的灌木杆16和灌木杆支承件18。可通过使用单独的控制件(例如，液压控制件)来升高和降低灌木控制组件22。在其它实施例中，切割头20不包括灌木控制组件22。
[0027] 切割头20包括转子组件30，所述转子组件30旋转以便导致如下面进一步描述的切割/覆盖。切割头20可包括用于使得所述转子组件30旋转的一系列滑轮和皮带(未示出)。旋转可通过液压系统或动力输出(PTO)系统或对于本领域技术人员可知道的任何其它合适方法来驱动。转子组件30(图3)包括适于围绕轴线旋转的圆柱形滚筒33和附接到滚筒的多个盘形件28。
[0028] 应当注意到本文中所使用的术语“滚筒”并不表示任何特定的尺寸或形状，且不应以限制意义来考虑。通常来说，部分地延伸在切割头(一个或多个齿直接或间接地附接到该切割头上)长度上的任何装置都可被认为是“滚筒”，除非本文另外说明。滚筒33可以是空心的或实心的(filled)。此外，滚筒33可包括多个部件或部分，上述部件或部分组合起来以便形成围绕轴线操作的单元。在其它实施例中，转子组件30不包括盘形件或者盘形件以不同于如图3中所示的方式布置。
[0029] 盘形件28具有多个切口部，其沿着盘形件的外周边缘形成以便促进从转子组件30去除材料。盘形件28还具有形成于其中的多个开口，其有助于平衡所述转子组件30。
[0030] 多个安装块34在相邻的盘形件28之间附接到滚筒33。切割齿26可释放地附接到每个安装块34。切割齿26(图4)和安装块34各自具有形成于其中的两个开口，用于将齿螺栓连接到安装块。齿开口49可具有螺纹，而所述安装块中的开口(未示出)可以是通孔，用于螺栓穿过而固定齿。齿26可以其它方式附接到安装块34，例如通过本领域技术人员所知的任何方法。
[0031] 在覆盖设备的使用过程中以及在一个或多个齿26磨损之后，可将磨损的齿从安装块34拆卸下来并用磨锋利的齿26来替换。可选地，齿26可在附接到安装块34的同时被磨锋利。在一些实施例中，可去除安装块34，齿26直接附接到滚筒33。
[0032] 切割头20(图2)可以包括一个或多个剪切杆(未示出)。剪切杆和齿的切割刃对准并相邻，从而在滚筒的旋转过程中，有机物被捕获于齿和剪切杆之间，使得材料(例如，像树枝和灌木丛的小材料)被粉碎。剪切杆也用于从齿26清除材料。一些有机材料也可以在与剪切杆接触之前被粉碎(例如，固定的材料，诸如固定在地面中的较大的树木和树桩)。切割头20也可包括一个或多个保护性的齿防护件(未示出)。
[0033] 齿26布置于滚筒33上，从而齿围绕滚筒33“成螺旋形”。这允许仅仅几个或甚至一个齿26在某一时刻下接合材料，这有助于覆盖并减少转子组件30上的应力。在不脱离本申请范围的情况下可以使用除了图1-3中所示之外的齿布置(例如，纵向间距，圆周方向间距，齿数等)。典型地，切割头包括多个齿，例如至少约5个齿，至少约10个齿或甚至至少约15个齿。
[0034] 图5中示出用于覆盖设备中的一种示例性的切割齿26。齿26包括基材46，所述基材具有包括第一表面40和第二表面42的多个表面。第一表面40和第二表面42朝向彼此成一定角度以便在第一和第二表面的端部处形成切割刃45。材料护条50沿着切割刃45熔合到基材46以便改善齿26的耐磨性。通常，基材46和护条50具有不同的成分(即，由不同的材料制成或包括相同的材料但含量不同)。在一些实施例中，护条50包括相对于基材46更耐磨的材料。应该注意图5-9中的护条50并未按比例绘制。如下所述，护条50可相对平且薄。
[0035] 护条50可熔合到基材46的前表面(即，在操作过程中首先接合材料的表面，该表面在图5和图7中标记为42，在图8-10中标记为40)。在其它实施例中，护条50熔合到后表面(即，在图5和图7中的表面40以及在图8-10中的表面42)，或可熔合到前表面和后表面两者以便具有耐磨性。
[0036] 现在参照图6，耐磨护条50是整体和连续的，沿着切割刃45且基本平行于切割刃地延伸。该平行方位(与横向或部分横向方位或多件式布置相反)防止齿26的护条或切割刃45形成碎屑和锯齿。在使用过程中，齿的切割刃45磨损(即，变得不那么锋利)。该实施例中具有耐磨护条50的齿26能够较长时间地保持可接受的锋利度。这降低了用锋利的齿来替换磨损齿所涉及的停机时间。例如，在齿磨损到覆盖设备不能有效操作的程度之前，所述覆盖设备可使用至少约25小时或以上，或者如在其它实施例中，所述覆盖设备可使用至少约50小时或以上，或甚至至少约75小时或以上。
[0037] 该实施例的齿26包括熔合到基材46的仅一个耐磨护条50(即，所述耐磨材料在一个焊道(welding pass)中施加)。然而，在其它实施例中，齿26可包括沿着切割刃45的一个以上的耐磨护条50。
[0038] 在覆盖设备的使用过程中，开始的切割刃会被磨损掉，这就导致连续地形成新的切割刃(未示出)。在使用一段时间之后，新的切割刃可由基材46、护条50或基材和护条的结合来限定。在一些实施例中，护条50和基材46以使得齿26自锋利的不同速率磨损。
[0039] 如图6的实施例中所示，所述耐磨护条50在切割刃45处熔合到基材(例如，护条50至少部分地覆盖切割刃45)。然而，护条50也可以与切割刃45间隔开。在这种实施例中，在操作过程中切割刃45可朝向护条磨损，并在反复使用之后磨损到护条50内。在其它实施例中，护条50延伸经过基材46的切割刃45，且护条本身形成切割刃。齿26具有用于将齿固定到安装块34的安装开口49。
[0040] 典型地，护条50熔合到基材46(即，护条冶金方式结合到基材而不是仅仅例如通过热喷涂粘附到基材)。在该实施例中，护条50通过焊接熔合。
[0041] 在一些实施例中，护条50通过激光包覆工艺以及特别是通过使用激光二极管的激光包覆而焊接到基材46。这种方法涉及将耐磨材料(例如，碳化钨)在激活的激光二极管附近引入到基材，激活的激光二极管使得耐磨材料熔融到基材上。激光二极管和基材中的至少之一移动，使得熔融的耐磨材料沿着基材的切割刃平行地沉积。熔融的材料固化以便形成熔合到基材46上的耐磨护条50。基材46可在激光包覆工艺之前被预先加热。
[0042] 激光二极管包覆工艺在基材46上形成相对均匀和连续的护条50，其也相对较宽。这种宽护条50有助于防止切割刃变成锯齿状，变成锯齿状增加齿的磨损。此外，相对宽的护条50相对于多个较窄护条更经济，并允许齿26被替换之前磨损得更多。这种激光二极管包覆护条50也可相对薄，这就允许齿保持较锋利的边缘并在操作过程中导致拖动减少。此外，这种薄的护条50允许减少包覆量。在一些实施例中，护条宽度与厚度之比为至少约5：1，或者，如在其它实施例中那样，至少约10：1，或甚至至少约25：1。护条50的平均宽度可为至少约2.5mm，至少约7.5mm，或甚至至少约10mm(例如，从约2.5mm至约15mm)。护条50的平均厚度可为小于约3mm，小于约2mm，小于约1mm，或小于约0.5mm(例如，从约0.1mm到约2.5mm或从约
0.1mm至约1mm)。
[0043] 在激光包覆工艺之前和在该工艺过程中，用于形成护条50的耐磨材料可为颗粒形式。在一些实施例中，在激光包覆过程中所使用的耐磨材料的平均尺寸的范围从约10微米到约500微米，或如在其它实施例中那样，从约25微米至约500微米，从约50微米至约500微米，从约50微米至约250微米，从约50微米至约170微米，或从约100微米至约400微米。在该方面，可使用在上述范围内的任意颗粒尺寸分布而没有限制。在其它实施例中，所述耐磨材料在通过激光包覆工艺施加到基材之前呈线或带的形式。
[0044] 典型地，护条50包括比基材46更耐磨的材料。在一些实施例中，护条包括碳化物(例如，FeC，TiC，ZrC，VC，SiC，TaC，NbC，HfC，CrC，MoC和WC)，氮化物(如TiN，ZrN，VN，BN，AlN或SiN)，碳氮化物(例如，TiCN)，硼化物(例如，TiB2或SiB4)，硼化钛(TiB)，硼化硅(SiB)，氧化铝，金刚石(包括合成物)，其它陶瓷或相对于所述基材耐磨的任何其它材料。应当指出的是所列的化合物是示例性的，可以使用另外的材料而没有限制。耐磨化合物可与填充材料(例如，镍，钴，铁或它们的合金)组合以便形成施加到基材上的由耐磨材料构成的基体。填料可改善耐磨材料的性能和/或降低材料成本。
[0045] 当用于处理有机物时，护条50相对于基材46通常更耐磨。护条50可比基材46硬。在其它实施例中，护条50的特征在于，硬度与基材的硬度相似或甚至低于所述基材的硬度。
[0046] 在一些实施例中，被熔合的护条50包括碳化钨。护条50可包括至少约20％重量百分比的碳化钨，或如在其它实施例中，为至少约30％重量百分比，至少约50％重量百分比，至少约60％重量百分比或至少约70％重量百分比(例如，从约20％重量百分比至约80％重量百分比，约30％重量百分比至约80％重量百分比，或从约50％重量百分比至约70％重量百分比的碳化钨)。耐磨材料的其余部分可为填料。基材46可由任意数量的材料构成，并且在一些实施例中，基材为碳钢(例如，SAE系列41XX)。
[0047] 图7中示出可选的切割齿126。齿126具有用于安装到滚筒上的臂部分56和本体部分58。如图7中所示，臂部分56渐缩。在其它实施例中，臂部分并不渐缩。臂部分56具有形成切割刃45的第一表面40和第二表面42。齿126包括沿着切割刃45的耐磨护条50。
[0048] 图8中示出示例性的切割齿226，以及图9中示出齿326的另一示例。每个齿226，326都包括形成切割刃45的第一表面40和第二表面42。齿226，326包括沿着切割刃45延伸的耐磨护条50，如上面关于齿26所述(图5和图6)。
[0049] 图10中示出切割齿426，其包括用于将齿426铰接到安装块34上(图4)或者直接铰接到滚筒33上(图3)的开口84。齿426包括形成切割刃45的第一表面40和第二表面42。齿326包括沿着切割刃45延伸的耐磨护条50。
[0050] 应当指出，图4-10中所示的齿是示例性的，可以使用其它的设计而没有限制。通常而言，在旋转时用于接触有机物的任何装置(其尺寸和形状设置成用于安装到推进覆盖设备的切割头上)可以被认为是此处所使用的“切割齿”。可以使用任何类型的切割齿，包括平的、刀或锤式齿。
[0051] 此外，如图1-3中所示，齿可相对于转子组件为固定的，或可以被铰接(例如图10中)以便允许齿相对于所述转子组件运动。
[0052] 示例
[0053] 由下列示例进一步阐述本申请的过程。这些示例并不应被视为是限制性的。
[0054] 示例1：用于具有碳化钨包覆切割齿的覆盖设备相对于具有未进行包覆的齿的覆盖设备的耐磨测试
[0055] 市场上可以得到的滑动转向覆盖设备安装有形状类似于图7中所示齿的切割齿。通过使用激光二极管沿着齿的切割表面施加碳化钨包覆部。以可接受的覆盖能力操作激光包覆齿100小时，而不将其磨锋利。未包覆的齿在使用4小时之后需要磨锋利，且在约20小时之后不能被进一步使用。
[0056] 如本文中所使用的术语“切割机”和“切割”并不表示覆盖材料的特定方法。对于切割可选地或除了切割之外，切割齿可对材料进行粉碎、捣成浆状、撕裂、切片、切碎或磨碎。此外，应当指出，本文所用的术语“附接”，“连接”和“熔合”并不表示两个相应部分的直接附接、连接或熔合，而是表示还包括例如通过中间部分的间接附接、连接或熔合。
[0057] 当介绍本申请或其实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”用于表示有一个或多个元件。术语“包括”，“包含”和“具有”是指包括性的，并且表示除了所列元件之外还有其它元件。使用表示特定方位(例如，“顶部”，“底部”，“侧部”等)的术语是为了便于描述，并不需要所述部件的任何特定方位。
[0058] 因为在不脱离本申请范围的情况下可对上述的结构和方法作出各种改变，表示包含于上面所述和附图中所示的所有内容应被解释为是说明性的而非限制性的。
