如何提高截齒的性能？
來源：森工機(jī)械 發(fā)布時(shí)間：2020-11-25
采煤機(jī)截齒是直接破碎煤體的刀具，是實(shí)現(xiàn)煤炭現(xiàn)代化施工的主要設(shè)備。它在工作中經(jīng)常受到強(qiáng)烈的沖擊和磨損，更換截齒的工作也很頻繁，在使用的過程中能夠減少勞動(dòng)力，提高員工的安全，在采煤機(jī)施工的過程中截齒工作作為主要的承力者，它消耗量的大小直接關(guān)系到采煤成本的高低，因此，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、選材正確的截齒具有重要意義。
鎬形截齒撞擊煤巖體的過程中，截齒齒尖以一定的角度鍥入煤巖體內(nèi)，從而使煤巖體被壓部位逐漸粉碎。隨著截齒鍥入深度的增加，煤巖體內(nèi)部的壓張力逐漸增大，使被粉碎的煤巖體的截面不斷擴(kuò)大。同時(shí)，被壓部位表面會(huì)產(chǎn)生大的彈性變形，從而使煤巖體斷裂，并形成扇形落煤。
提高截齒性能的技術(shù)途徑
1 抗沖擊、耐磨、無裂紋的硬質(zhì)合金刀頭研制 在硬質(zhì)合金研究方面,與株洲硬質(zhì)合金廠合作,對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行了研究。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外硬質(zhì)合金刀頭的解剖分析,得出國(guó)外合金與國(guó)產(chǎn)合金的3項(xiàng)性能(磁力、比重、硬度)基本接近。在合金的顯微結(jié)構(gòu)上,也很難看出兩者有很大差距。但是國(guó)外刀頭的耐沖擊性和耐磨性比較明顯地優(yōu)于國(guó)產(chǎn)刀頭合金,主要是由于國(guó)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(duì)硬質(zhì)合金新材質(zhì)新工藝進(jìn)行了研究。研制的截齒刀頭選用了優(yōu)質(zhì)原料,改進(jìn)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(shù)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。
2 耐磨層的堆焊
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(gè)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)等。從機(jī)理上講，截齒耐磨堆焊層的作用是：1、彌補(bǔ)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(jìn)一步優(yōu)化或強(qiáng)化刀頭部分使用性能。當(dāng)然，采用先釬焊刀頭后整體熱處理截齒的制造工藝時(shí)，后者的作用更為突出。然而，實(shí)際情況并不簡(jiǎn)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(gè)接觸體材料的特性及其匹配行為，同時(shí)還受到采煤過程中諸多因素的影響。
3 刀體材質(zhì)的研究
目前國(guó)內(nèi)掘進(jìn)機(jī)截齒刀體的材料多為合金結(jié)構(gòu)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(jī)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(jìn)行了用42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為截齒體材料的研究。42CrMo同樣屬于中淬透合金鋼,該鋼無回火脆性,調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,與35CrMnSiA合金鋼相比,更適合截齒的受力特性,試驗(yàn)結(jié)果表明,該鋼制作的齒體頭部的抗裂性能和沖擊韌性要比35CrMnSiA鋼種好。因此,42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼比35CrMnSiA合金結(jié)構(gòu)鋼更適宜作截齒材料。
4 焊縫間隙的研究
截齒釬焊焊縫間隙的大小是影響焊縫致密性和焊縫強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。間隙太小,妨礙釬焊料流入;間隙過大,破壞釬焊縫的毛細(xì)管作用,使釬料不能填滿焊縫間隙。截齒的釬焊,是鋼與硬質(zhì)合金的異種材料焊接,考慮硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)是鋼的1Π2～1Π3 ,因此釬焊縫間隙應(yīng)比鋼對(duì)鋼焊接時(shí)稍小。
