矿用截齿的刀体材料及热处理方式
是采煤及巷道掘进机械中的易损件之一，是破碎和脱落岩层和煤层的主要工具。截齿主要由截齿柄、截齿头、合金刀头组成，常把截齿柄和截齿头和称截齿刀体。截齿刀体硬度为40 45HRC，冲击韧性不小于49J/cm2。矿用截齿的种类很多,一般结构是在经淬火、回火处理的低合金结构钢刀体上镶嵌硬质合金刀头。
在矿上作业时截齿撞击煤岩体的过程中，截齿齿尖以一定的角度锲入煤岩体内，从而使煤岩体被压部位逐渐粉碎。随着截齿锲入深度的增加，煤岩体内部的压张力逐渐增大，使被粉碎的煤岩体的截面不断扩大。同时，被压部位表面会产生大的弹性变形，从而使煤岩体断裂，并形成扇形落煤。截齿在切割煤岩时承受高的周期性压应力、切应力和冲击负荷，煤的硬度虽不很高，但其中经常会遇到煤矸石等硬的矿料，切割煤岩过程中由于摩擦、冲击还会造成截齿温度升高，在如此复杂工况条件下工作的截齿，就要求其刀体既要耐磨又应具有较好的耐冲击性能。矿用截齿主要失效形式为刀头脱落、崩刀和刀头、刀体磨损,在某些工况条件下也经常因为刀体折断造成截齿的失效。由于截齿刀体的机械性能好坏直接影响截齿的使用寿命,所以合理选择截齿刀体的材质和有效的热处理方式,对减少截齿刀体的磨损折断、降低采煤机截齿消耗量、提高采煤机械运转率、增加采煤生产的综合经济效益,都有积极的意义。
截齿刀体常用材质
在切割煤岩时承受高的周期性压应力、切应力和冲击负荷,煤的硬度虽不很高,但其中经常会遇到煤歼石等硬的矿料,切割煤岩过程中由于摩擦、冲击还会造成截齿温度升高,在如此复杂工况条件下工作的截齿,就要求其刀体既要耐磨又应具有较好的耐冲击性能。截齿刀体一般采用低合金结构钢制造。
从国内部分煤矿实际使用的进口、国产的截齿来看,刀体材质多为42CrMo、35CrMnsi等钢种,也有煤矿在采用国内新研制的Si一M”一MO系准贝氏体钢。
42CrMo钢强度高、淬透性高、韧性好、淬火变形小、在高温时有高的蠕变和持久强度等特点。42CrMo钢经热处理后,有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧性良好。
35CrMnsi钢也是淬透性较好的材质,经适当的热处理后可得到强度、硬度、韧性和疲劳强度较好的综合力学性能,能适应采煤生产较复杂的工况条件。
Si一Mn一MO系准贝氏体钢是国内科研单位研制的新型截齿刀体材料的一种,其特点是经过合金成分的合理设计,使材质具有较好的热处理工艺性能,热处理后使钢的强度、韧性、耐磨性能满足截齿力学性能要求。
能够适合截齿工况条件的钢种还有很多,截齿制造过程中可根据截齿种类及具体工况选择合适的截齿刀体材质。
截齿刀体生产过程中的林处理工艺
煤炭行业截齿生产标准规定:截齿刀体硬度为40一45HRC,冲击韧性不小于49)几m,。在生产过程中,截齿刀体材料应通过热处理达到或超过要求规定的力学性能指标。
42CrMo材质刀体的常规热处理工艺为:840℃油淬+360一400℃回火。
35erMnsi材质刀体的常规热处理工艺为:880℃油淬+380一430℃回火。有条件的生产厂家也可采用880oC加热保温+280一320oC等温淬火,然后空冷的热处理工艺。
Si一Mn一M。系准贝氏体钢采用的是:880℃正火+回火热处理工艺。热处理后可获得由贝氏体、铁素体和残留奥氏体组成的准贝氏体组织,具有良好的强韧性配合和高的耐磨性。
有效合理的热处理可使工件的使用寿命成倍的增长。所以热处理质量优良可避免工件早期失效，可避免工件热处理返修（正火，重新淬回火，校正，去应力回火）等一系列程序。
几点建议
(l)根据截齿工作过程中的受力状况,适合做截齿刀体材料的钢种很多,像铬铂结构钢、铬镍钥结构钢、铬钒结构钢、铬锰硅结构钢、硅锰铂系结构钢经适当的热处理后均可作为截齿刀体材料选用。
(2)有关单位对我国矿用截齿的情况调查表明,截齿消耗量各矿相差悬殊,刀体的失效形式各不相同。其原因除刀体本身质量外,主要是各矿的地质条件相差很大,因此建议应根据不同的工况条件,对刀体本身的力学性能进行相应的控制。
(3)截齿生产过程中,除选择合适的刀体材料外,还应对刀体的毛坯锻造及各种热处理工艺进行严格控制,确保刀体具有良好的综合力学性能。避免因刀体折断或耐磨性差而造成截齿的早期失效。
(4)截齿的堆焊材料要跟据具体矿工和刀体的材料，热处理工艺进行严格的控制，根据堆焊母体的厚度、焊丝材料、表面硬度要求来确定热处理的加热温度和保温时间，过长或过短会造成硬度偏软或偏硬，避免因时间短了应力未消除还会造成裂缝。