提高截齒性能的技術(shù)途徑

根據(jù)對(duì)國(guó)產(chǎn)截齒損壞形式的調(diào)查以及國(guó)內(nèi)外部分截齒的解剖分析和抗沖擊性能試驗(yàn)，提高截齒性能的技術(shù)途徑主要包括以下幾點(diǎn)。

1.抗沖擊、耐磨、無(wú)裂紋硬質(zhì)合金刀頭的研制

在硬質(zhì)合金的研究方面，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外硬質(zhì)合金刀具的解剖分析，得出國(guó)外合金的三大性能（磁力、比重、硬度）與國(guó)內(nèi)合金基本相似的結(jié)論。在合金的微觀結(jié)構(gòu)中，很難看出它們之間有很大的差距。但國(guó)外刀頭的抗沖擊性和耐磨性明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)刀頭合金，這主要是由于國(guó)內(nèi)刀頭合金純度低，粉末成形工藝落后。因此我們對(duì)硬質(zhì)合金新材料和新工藝進(jìn)行了研究。開(kāi)發(fā)的截齒刀頭選用優(yōu)質(zhì)原材料，通過(guò)改進(jìn)成型工藝和合金制備工藝（高純鎢粉、高溫還原和高溫碳化）等三項(xiàng)技術(shù)措施，提高了截齒刀頭的使用年限。開(kāi)發(fā)出來(lái)的合金具有高韌性、高耐磨性和高抗沖擊性。

2.耐磨層堆焊

為了解決截齒在采煤過(guò)程當(dāng)中快速磨損失效的問(wèn)題，在截齒錐頂（硬質(zhì)合金刀頭）下方的齒體上，通過(guò)堆焊（或其他冶金方法）沿圓周方向沉積一條寬度約為20-30mm、厚度為2-3mm的環(huán)形帶。這種環(huán)形帶稱(chēng)為耐磨堆焊層。常用的硬面材料有馬氏體硬面合金，高鉻鐵鉻碳合金體系，碳化鎢，碳化鈮等。在機(jī)理上，截齒堆焊層的作用如下:1 .彌補(bǔ)或改變合金刀頭釬焊工藝在齒體圓周上形成的性能劣化現(xiàn)象。2.進(jìn)一步優(yōu)化或加強(qiáng)刀頭的使用性能。當(dāng)然，后者在采用先釬焊刀頭再整體熱處理截齒。但是，實(shí)際情況并不簡(jiǎn)單。截齒耐磨堆焊層的出現(xiàn)和應(yīng)用，將截齒刀盤(pán)與切削煤巖之間的摩擦和沖擊轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為堆焊層與切削煤巖之間的摩擦和沖擊。它們之間的摩擦、磨損和沖擊損傷不僅取決于兩種接觸材料的特性和匹配行為，而且在煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中受到多種因素的影響。

3.刀體材料的研究

目前國(guó)內(nèi)掘進(jìn)機(jī)截齒刀體材料多為合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)低溫淬火或等溫淬火后綜合力學(xué)性能較高，但該材料的橫向性能不如縱向性能，存在回火脆性等明顯缺點(diǎn)。因此，開(kāi)展了42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為截齒車(chē)身材料的研究。42CrMo也是一種中等可硬化合金鋼，沒(méi)有回火脆性，調(diào)質(zhì)后具有較高的疲勞極限和耐多次沖擊性能。與以前的合金鋼相比，更適合截齒。試驗(yàn)結(jié)果表明，該鋼制成的齒頭的抗裂性和沖擊韌性?xún)?yōu)于以前的合金鋼。因此，42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼比35CrMnSiA合金結(jié)構(gòu)鋼更適合作為截齒材料。

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，阻礙釬料流入；間隙過(guò)大，破壞了釬焊縫的毛細(xì)作用，阻礙了釬料填充焊縫間隙。截齒的釬焊是鋼和硬質(zhì)合金之間異種材料的焊接?？紤]到硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)為鋼的釬焊間隙應(yīng)略小于鋼對(duì)鋼焊接。通過(guò)對(duì)幾組不同間隙焊縫的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明截齒焊縫間隙一般為0.08-0.15 mm，最好使用帶錐面的合金頭和截齒帶錐面的體孔，以保證硬質(zhì)合金刀頭周?chē)缚p間隙均勻。