《礦用截齒性能的技術途徑研究報告.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、羈礦用截齒性能的技術途徑研究報告螄張國棟(煤炭科學研究總院太原分院,太原030006)芄摘要:根據(jù)礦用截齒的損壞形式,分析其失效的原因,通過在硬質(zhì)合金、截齒體材質(zhì)、截齒體耐磨堆焊、焊縫間隙、釬焊及熱處理工藝等方面的研究,尋找出提高礦用截齒性能的技術途徑,為截齒的研制工作提供了參考。螁關鍵詞:掘進機;礦用截齒;性能;途徑蚇1截齒損壞形式分析螄通過對國內(nèi)截齒損壞形式的調(diào)研和對一些國內(nèi)外截齒的解剖分析及抗沖擊性能試驗,截齒失效原因主要有以下幾方面:蚅1.1抗沖擊性能低蒃通過大量觀察損壞的截齒,發(fā)現(xiàn)多數(shù)截齒的損壞不是正常磨損失效,尤其在硬巖

2、截割中更為嚴重。原因如下。(1)(2)螀合金刀頭的性能差。國產(chǎn)合金中有石墨雜質(zhì),晶粒分布不均勻,部分合金中有裂紋,這是造成硬質(zhì)合金頭崩裂的主要原因;其次是國產(chǎn)合金壓制工藝比較落后,合金上下密度差大、孔隙多、硬度低。(3)(4)襖合金頭釬焊殘余應力大。由于合金刀頭與齒體材料的熱膨脹系數(shù)相差較大,且冷卻時的收縮差隨釬焊溫度的增大而增大。國產(chǎn)截齒多采用銅鋅釬料,其焊接溫度達950℃以上,焊接殘余應力較大。袂(3)截齒齒體頭部崩裂和偏磨使合金頭過早失去保護支撐。其原因主要是國產(chǎn)原材料性能不穩(wěn)定,部分原材料中心疏松嚴重,使截齒體內(nèi)部有潛在裂紋

3、。有的截齒在工作時不能自轉(zhuǎn),往往造成齒體的偏磨。袀1.2耐磨性差蒈耐磨性是指合金刀頭和齒頭部的耐磨性能。國產(chǎn)截齒合金一般含鈷量偏高,組織不完整,密度低,硬度不高,致使截齒合金刀頭耐磨性能差。而截齒頭部則是由于原材料質(zhì)量性能不穩(wěn)定和截齒熱處理工藝不當?shù)仍?造成截齒頭部有裂紋,硬羄度偏低,影響其耐磨性。節(jié)1.3掉合金頭螞截齒掉合金頭是截齒失效的主要形式之一。截齒掉合金頭現(xiàn)象分為早期、中期和后期掉合金頭。其中早期掉合金頭所造成的危害最大,截齒在很短的工作時間里,釬焊在截齒體上的硬質(zhì)合金刀頭便從截齒體上掉下,致使截齒提前報廢。截齒的早期和

4、中期掉合金頭的原因主要是焊縫質(zhì)量差,強度低,截齒體加工尺寸控制不嚴,造成焊縫間隙過大或過小,致使焊料流動困難,從而造成合金頭“擠死”或“缺焊”。為此我國頒發(fā)的煤炭行業(yè)標準MT246-1996《煤礦用截齒》中對截齒的焊縫提出了要求,要求釬焊焊縫的剪切強度≥180MPa優(yōu),質(zhì)截齒的釬焊焊縫的剪切強度≥230MPa另,外要求焊縫內(nèi)焊料充盈度不小于80%。截齒掉合金頭另外的原因就是合金頭釬焊工藝不當和焊前處理不好。截齒的后期掉合金頭是因為截齒體前端的過度磨損使得硬質(zhì)合金刀頭過分突出,焊縫面積減小,從而導致焊縫強度不夠造成截齒掉合金頭。因此,

5、要解決截齒后期掉合金頭,除了提高釬焊質(zhì)量和焊縫強度外,更重要的是提高截齒體前端的耐磨性。芇2提高截齒性能的技術途徑莈2.1抗沖擊、耐磨、無裂紋的硬質(zhì)合金刀頭研制蚃在硬質(zhì)合金研究方面,與株洲硬質(zhì)合金廠合作,對硬質(zhì)合金進行了研究。通過對國內(nèi)外硬質(zhì)合金刀頭的解剖分析,得出國外合金與國產(chǎn)合金的3項性能(磁力、比重、硬度)基本接近。在合金的顯微結(jié)構上,也很難看出兩者有很大差距。但是國外刀頭的耐沖擊性和耐磨性比較明顯地優(yōu)于國產(chǎn)刀頭合金,主要是由于國產(chǎn)刀頭合金原料純度低,粉末成型工藝落后造成的。為此,對硬質(zhì)合金新材質(zhì)新工藝進行了研究。研制的截齒刀

6、頭選用了優(yōu)質(zhì)原料,改進成型工藝和合金制取工藝(高純鎢粉、高溫還原、高溫碳化)等3條技術措施,提高了截齒刀頭的壽命。研制的合金具有高韌性、高耐磨性和高沖擊性。肀2.2耐磨層的堆焊芀為了解決截齒在采煤過程中的快速磨損失效問題，采用堆焊方式（或其他冶金方式）在截齒錐頂（硬質(zhì)合金刀頭）以下齒體部位，沿圓周方向堆焊一個寬度約20-30mm、厚度2-3mm的環(huán)形帶。此環(huán)形帶即稱之為耐磨堆焊層。常用的耐磨堆焊材料為馬氏體堆焊合金（Ｄ３１７，Ｄ３２７，ＤＧ７等）、高鉻Fe-Cr-C合金系（Ｄ６８８，Ｄ６３８等）、碳化鎢、碳化鈮（北京固本牌KB515

7、）等。從機理上講，截齒耐磨堆焊層的作用是：1、彌補或改變因硬質(zhì)合金刀頭釬焊工藝在齒體圓周形成的性能劣化現(xiàn)象（指先熱處理后釬焊工藝生產(chǎn)的截齒）。2、進一步優(yōu)化或強化刀頭部分使用性能。當然，采用先釬焊刀頭后整體熱處理截齒的制造工藝時，后者的作用更為突出。然而，實際情況并不簡單，截齒耐磨堆焊層的出現(xiàn)和使用，將截齒刀頭與被切割煤巖之間的磨擦、沖擊等作用，轉(zhuǎn)換為或部分轉(zhuǎn)換為堆焊層與被切割煤巖之間的磨擦、沖擊等作用。它們之間的磨擦磨損、沖擊損傷等，不僅取決于兩個接觸體材料的特性及其匹配行為，同時還受到采煤過程中諸多因素的影響。蒈2.3刀體材質(zhì)的

8、研究肄目前國內(nèi)掘進機截齒刀體的材料多為合金結(jié)構鋼35CrMnSiA,這種材料在淬火低溫回火或等溫淬火后,有較高的綜合機械性能,但該材料橫向性能比縱向性能差,有明顯的回火脆性等缺陷。為此,進行了用42CrMo合金結(jié)構鋼作為截齒體材料的研