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截齒簡介
采煤機工作環(huán)境十分惡劣，煤層中夾雜著大量煤矸石等雜質(zhì)，截齒在高沖擊、高應力、高磨損條件下工作，是采煤過程中大量使用的易損件。實際生產(chǎn)表明磨損是截齒失效的主要原因，為解決截齒的磨損失效問題，相關單位對截齒的齒體材料、強度、結(jié)構(gòu)尺寸、硬質(zhì)合金刀頭的材料性能和幾何尺寸及工作機構(gòu)的運動學參數(shù)等方面進行了大量的研究。

 截齒的磨損
目前截齒磨損失效的解決辦法多為對齒體材料、硬質(zhì)合金刀頭材料及釬焊工藝的改進。但是，我們發(fā)現(xiàn)齒體齒尖部分是截齒磨損失效的主要原因。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)(左圖)，因齒體齒尖部分引發(fā)的正常磨損、齒尖磨鈍、硬質(zhì)合金頭過早脫落占到截齒磨損失效原因的69%。

 截齒齒體材料
最常見的截齒齒體材料為35CrMnSi合金鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后其綜合性能硬度為HRC42-44。但是由于調(diào)質(zhì)處理先于焊接硬質(zhì)合金刀頭，導致截齒成品距離齒尖30mm內(nèi)的齒體硬度下降到HRC20以下并出現(xiàn)魏氏體組織，機械性能大幅下降，工作時由于兩側(cè)刃面硬度過低而迅速磨損失效。齒體齒尖部分磨損失效后無法形成對硬質(zhì)合金刀頭的保護，直接導致齒尖磨鈍和硬質(zhì)合金刀頭過早脫落。
左圖：齒體齒尖磨損失效后齒體頭部變鈍，截割面積變大截割阻力增加，導致截齒強度降低并產(chǎn)生大量粉塵。右圖：齒體齒尖磨損失效后無法保護硬質(zhì)合金頭，硬質(zhì)合金頭過早脫落。合金刀頭脫落后截齒只能使用刀體截割，磨損極其嚴重。

 傳統(tǒng)解決方法
傳統(tǒng)解決截齒齒體磨損的方法有兩種：一種是尋求性能更好的合金鋼用以制造截齒；另一種是對常見合金鋼進行熱處理以提升其性能。截齒硬質(zhì)合金刀頭過早脫落的原因，傳統(tǒng)上歸結(jié)于釬焊質(zhì)量不佳，解決方法為尋求更好的釬焊材料或改進現(xiàn)有釬焊工藝。但是，傳統(tǒng)解決截齒磨損失效的方法沒有考慮齒體齒尖部位，無法從根本上解決由于齒體齒尖硬度過低導致的齒尖磨鈍、齒體磨損和合金刀頭脫落問題。

卓力截齒耐磨強化方案
針對因齒體尖部硬度過低導致齒尖磨鈍、截齒磨損和硬質(zhì)合金頭過早脫落，最終導致截齒失效的問題。我們提出了兩種解決方案：TIG焊Ni60+WC，高頻感應熔覆WC增強Ni60合金涂層。


左圖：經(jīng)過耐磨強化的截齒成品。           右圖：耐磨強化涂層顯微結(jié)構(gòu)圖。


 耐磨截齒實際使用效果
在采煤機上同時安裝普通截齒及采用我們的解決方案進行耐磨強化的截齒，工作39小時后將截齒取下觀察使用效果。

左圖：普通截齒工作39小時后形貌。        右圖：耐磨強化截齒工作39小時后形貌。


左圖：工作39小時后形貌對比。              右圖：工作39小時后形貌對比。

 工程案例
2008年10月27日，開灤（集團）蔚州礦業(yè)公司崔家寨礦E12506工作面（該工作面煤層厚度約為3.6米，含煤矸石約5%），在綜采二隊MGTY300/730型雙滾筒采煤機上（截齒型號U92，單筒齒數(shù)為40，滾筒轉(zhuǎn)速為35.7r/m，截齒割深為0.7m）安裝使用了經(jīng)過我們的解決方案進行耐磨強化的U92截齒。截至2008年11月24日，過煤量約6萬噸，共消耗耐磨強化截齒16把，每萬噸煤消耗截齒約5.3把。同比未經(jīng)耐磨強化處理的截齒萬噸煤消耗13.3把。相對耐磨性提高2.5倍以上。