煤矿用截齿失效研究现状及发展趋势.pdfVIP

煤矿用截齿失效研究现状及发展趋势 矿用截齿是煤炭工业采掘工程中采煤机、掘进机等矿用机械装备用来破岩落 煤用的刀具，截齿在工作过程中，由于地质条件复杂，造成失效，使得截齿消耗 量较大。截齿在煤机装备使用中属易损件，是更换量最大的煤矿机械零件之一。 目前，国内外使用的截齿主要有两类，割刀型截齿和镐形截齿，其中镐形截齿应 用较广。该两类截齿的共同特点，是在截齿前端中心孔中镶嵌硬质合金头，硬质 合金头采用钎焊技术镶焊在刀体头部的中心孔中。 1、截齿的失效形式 截齿在截割煤岩时，承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷，以及由于磨损热使 600 800 截齿刀头磨损表面产生 一 ℃的高温，使截齿齿顶产生高温回火，硬度下 50 ol 降 ％ ，加速了截齿的失效过程。 1 1 ． 截齿磨损 截齿在截割煤岩过程中，通过敲击摩擦实现破岩落煤的功能，磨损是截齿失效的 主要形式。根据磨损理论，煤岩对金属的磨损属于磨料磨损。在干摩擦状态下， 煤中的硬矿物 如石英、黄铁矿等 是造成截齿磨损的主要因素。由于井下环境介( ) 质的腐蚀作用，截齿的磨损还有少量的腐蚀磨损，在煤岩水浆腐蚀磨损中，介质 的腐蚀作用，也进一步加剧了截齿的磨损。截齿磨损失效主要有两种形式：刀头 (硬质合金 磨损和刀体 与硬质合金接触的锥体部分磨损。刀头磨损主要是硬质) ( ) 合金在疲劳载荷下产生破碎脱落，刀体磨损是由于截齿刀体本身合金元素含量较 低，耐磨性能差所至，其结果是容易造成合金头裸露脱落。磨损是截齿失效的主 要原因之一。 1 2 ． 硬质合金头脱落 当截齿刀体的锥体部分磨损到一定程度后，其齿尖的硬质合金割刀形截齿为合( 金片，镐形截齿为合金头将受弯曲应力导致脱落。刀头脱落的原因主要有：) (1)刀头和刀体间钎焊存在质量问题，未能达到要求的焊接强度，如焊接处存在 夹砂、微裂纹以及虚焊等缺陷； (2)刀体在使用过程中磨损过度，尤其是发生刀体的偏磨现象，容易造成刀头裸 露而脱落。脱落刀头的截齿将发生快速磨损，应及时更换，否则将造成齿座的磨 损。 1 3 ( ) ． 硬质合金头碎裂 崩刃 截齿截割煤岩时，在频繁的冲击载荷作用下，刀头处于高压应力状态。若遇到煤 岩中坚硬的矿料，在齿刃与煤岩接触不良处承受高的剪应力，处于拉应力状态， 当拉应力超过合金的强度极限时，即发生碎裂。对于刀形齿来说，表现为合金片 的断裂，而镐形齿为镶嵌刀尖的折断鹕。造成硬质合金头碎裂的原因主要有： (1)硬质合金中含有杂质，晶粒不均匀，部分合金中有裂纹； (2)硬质合金压制工艺比较落后，合金密度差大、孔隙多、硬度低。 合金头碎裂后，截齿缺乏锐利的合金齿尖，使得截割阻力加大，影响截割效率， 并加剧截齿齿体的磨损。 1 4 ． 截齿丢失 在实际使用过程中，截齿的丢失现象是普遍存在的问题。截齿丢失的主要原因， 在于截齿固定不可靠或固定装置磨损等等。 综合起 ，截齿的主要失效形式有：磨损包括硬质合金刀头、齿体 、硬质合金( ) ( ) 刀头脱落、刀头碎裂崩刃及截齿丢失等。研究证明，随着截齿截割煤岩条件的 不同，其失效形式也各不相同，对于软质煤岩或央矸少的地质环境，截齿失效以 磨损为主；对于硬质煤岩或夹矸多的地质条件，截齿失效多以硬质合金头崩碎、 丢失和杆断为主嘲。 2、提高截齿耐磨性的技术对策趋势 为了适应煤炭生产高效、安全的要求，尤其是掘进机向半煤岩巷、岩巷的挺进， 满足新型采掘机械装备对截齿的要求，截齿性能应具有低比能耗、大块度煤炭、 降低粉尘浓度、高强度、高耐磨性、自旋转、工作可靠、寿命长等特点。为了提 高截齿的耐磨性能，延长使用寿命，目前常用的工艺措施如下： 2 1 ． 采用可实现转动的截齿 D d 增大刀头直径 与固定轴直径 的比值，使得截割中刀齿在齿座中自动旋转， 刀齿的旋向使刀尖自动刃磨，提高截齿的寿命心 2 2 ． 利用热喷涂技术对截齿进行处理 热喷涂是利用一种热源，将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动，使其雾 化