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(yīng)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(guān)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(xué)參數(shù)等方面進(jìn)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(jìn)。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(dǎo)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(hù)，直接導(dǎo)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(dǎo)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(hù)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(yán)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)致齒尖磨鈍、截齒磨損和硬質(zhì)合金頭過早脫落，最終導(dǎo)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(yīng)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(jìn)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(jìn)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。