截齒是煤礦采煤機(jī)及礦山巷道掘進(jìn)機(jī)械中使用的刃具，截齒質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響采掘機(jī)的效率和企業(yè)的生產(chǎn)成本，隨著人們對(duì)能源特別是煤炭需求的增加，為了提高采掘效率，采煤機(jī)功率不斷增大，對(duì)截齒的質(zhì)量要求越來越高，作為采煤機(jī)截齒材料，要求其具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性、高的彎曲強(qiáng)度及耐腐蝕性，以防止截齒使用過程中產(chǎn)生斷裂、彎曲、變形和早期磨損失效。從對(duì)國內(nèi)外截齒產(chǎn)品調(diào)查情況，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的截齒消耗率，綜采一般為80~200把/萬噸，而國外截齒綜采損耗率20把/萬噸。2011年中國煤炭產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到38億噸以上，可以看出，作為機(jī)械化采煤的刀具，截齒的消耗量非常大，因此，為降低采煤機(jī)截齒消耗，研究新型的高強(qiáng)度截齒材料，提高截齒的使用壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有重要的意義。本文論述了采煤機(jī)截齒材料選擇及其生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，為采煤機(jī)截齒的選材及制定制造工藝提供依據(jù).

截齒的工作原理及失效形式

   采煤機(jī)工作時(shí)是借助于安裝在旋轉(zhuǎn)滾筒上的截齒實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層切割和開采工作，在截割煤巖的過程中，截齒承受煤層高的周期性壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和沖擊載荷，截齒的失效形式主要有[2] ~[5]: 齒體的磨損、變形、斷裂齒頭硬質(zhì)合金破碎及脫落等。影響截齒使用壽命的因素較多，如截齒的幾何形狀、齒尖的角度、裝夾情況、采煤條件等，但主要的影響因素是截齒材料。截齒的主要失效形式主要有以下幾種。

(1) 磨損與斷裂失效

   截齒在切割煤層過程中與煤層產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和磨料磨損，分析了鎬型截齒應(yīng)力分布規(guī)律，截齒受力最大的應(yīng)力點(diǎn)是在截齒工作部分的頭部，此處磨損最為嚴(yán)重，導(dǎo)致截齒褲體產(chǎn)生磨損而失效，實(shí)際煤炭生產(chǎn)中截齒約有50%的截齒失效是由磨損造成的[7]。圖1a是安裝在滾筒上磨損失效截齒形貌，可以看出，截齒褲體產(chǎn)生較大的磨損，導(dǎo)致截齒頭部硬質(zhì)合金顯露。圖1b是截齒斷裂失效的照片，可以看出，和圖1a相比，雖然截齒磨損較少，但會(huì)產(chǎn)生截齒的斷裂，產(chǎn)生截齒斷裂的原因是截齒截割煤巖時(shí)在沖擊載荷的作用下，刀頭處于高壓應(yīng)力狀態(tài)，若遇到煤巖中堅(jiān)硬的煤奸石等，在齒刃與煤巖接觸時(shí)承受高的剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生斷裂，產(chǎn)生斷烈的原因有截齒材料的強(qiáng)度較低，或截齒材料內(nèi)部或表面存在缺陷，工作時(shí)這些缺可以作為裂紋源，在應(yīng)力的作用下，導(dǎo)致烈紋擴(kuò)展而發(fā)牛斷烈，從斷烈照片可以看出，截貨斷烈裂紋源在截齒表面，裂紋形成后向內(nèi)部擴(kuò)展，因此作為截齒材料應(yīng)該具有較高的強(qiáng)度和韌性，截齒加工時(shí)要避免內(nèi)部和表面存在缺陷，提高截齒表面加工質(zhì)量可以避免截齒的斷裂

(2) 硬質(zhì)合金齒頭的破碎及脫落

   截齒截割煤巖時(shí)，若遇到煤巖中堅(jiān)硬的礦料，刀頭處于高壓應(yīng)力狀態(tài)，在齒刃與煤巖接觸不良處會(huì)承受高的剪應(yīng)力，處于拉應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)拉應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時(shí)即發(fā)生刀頭的碎裂。截齒在使用過程中，當(dāng)截齒磨損到一定程度后，其齒尖的硬質(zhì)合金將脫落，硬質(zhì)合金脫落分為早期脫落和后期脫落，其中早期脫落的危害最大，截齒在很短的工作時(shí)間里，舒焊在齒體上的硬質(zhì)合金刀頭便從齒體上掉下，致使截齒提前報(bào)廢，圖1c是片狀截齒硬質(zhì)合金脫落及磨損失效的照片，硬質(zhì)合金的脫落與齒頭的釬焊質(zhì)量差有關(guān)，如焊接處存在夾砂，微裂紋等造成焊縫抗剪強(qiáng)度低。硬質(zhì)合金的脫落還與焊縫間隙的大小不合理有關(guān)，舒焊時(shí)焊料的使用量少，造成虛焊導(dǎo)致硬質(zhì)合金頭松動(dòng)，而發(fā)生齒頭脫落。從截齒褲體材料來看，產(chǎn)生硬質(zhì)合金刀頭脫落的原因與截齒庫體工作部分硬度偏低，耐磨性差有關(guān)，包持硬質(zhì)合金部分截齒過快的磨損，造成包持力不夠，硬質(zhì)合金脫落。因此通過提高截齒工作部分硬度和提高釬煤質(zhì)量，可以避免硬質(zhì)合金的脫落。

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