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专家对于截齿的失效原因分析及解决方案分享

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点击次数:  更新时间:2016-11-07 08:35:58  【打印此页】  【关闭
(1)硬质合金头脱落   当截齿磨损到一定程度后,其齿尖的硬质合金(刀形齿为合金片,镐形齿为合金头)将脱落。刀头脱落的原因主要有2个方面:       (a)钎焊质量问题。如焊接处存在夹砂、微裂纹以及虚焊等缺陷。截齿钎焊焊缝间隙的大小是影响焊缝致密性和焊缝强度的关键因素。如果间隙太小,会妨碍钎焊料流入。而间隙过大,则又会破坏钎焊缝的毛细管作用,使钎料不能填满焊缝间隙。截齿的钎焊是钢与硬质合金的异种材料焊接,考虑硬质合金的线膨胀系数是钢的1/2-1/3,因此钎焊缝间隙应比钢对钢焊接时稍小。通过对几种不同间隙焊缝的试验研究,结果表明,截齿钎焊缝间隙以0.09-0.16mm为宜。另外合金头和截齿体孔最好采用锥面配合,以保证硬质合金刀头周围焊缝间隙均匀一致。   (b)截齿在截到煤岩时承受的强大冲击负荷,致使缺陷产生应力集中,反复的冲击,必然导致合金刀头的松动,直致脱落。脱落硬质合金刀头的截齿已经完全失效。   
(2)硬质合金头碎裂(崩刃)   截齿截割煤岩时在冲击载荷的作用下,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。造成硬质合金头碎裂的原因主要有两个方面:一是硬质合金中含有石墨杂质,晶粒分布不均匀,部分合金中有裂纹;二是硬质合金压制工艺比较落后,合金上下密度差大、孔隙多、硬度低。合金刀头碎裂崩刃后,截齿缺乏锐利的合金齿尖,使截割阻力剧增,直接影响生产效率的提高,且加剧了截齿的磨损。 
(3)截齿的磨损  
(a)磨粒磨损   截齿在工作过程中,磨粒(煤矸石等)与截齿表面间产生较大的压应力,带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面形成显微切削;如果磨粒不够尖锐或刺入截齿表面角度不适当,则在截齿表面挤出犁沟,随着截齿工作时间的延长,磨粒反复对截齿表面推挤,产生严重的塑性变形流动,使得表面下层塑性发生相互作用,导致塑变区内位错密度增加,变形材料表面产生裂纹,裂纹扩展,截齿表面形成薄片状磨屑。而且煤层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀,机械性能下降,并使表层金属与基体材料结合力降低,加快了截齿材料表层的磨损。  
(b)热疲劳磨损   截齿截割煤岩时,由于磨损热使刀头磨损表面产生600-800°C的高温,而截齿截割煤岩是周期性的回转运动,故升温是交变的,当刀头接触煤岩时升温,离开煤岩时降温,使截齿齿顶产生高温回火,其组织一般为回火索氏体和铁素体,其硬度下降50%,加速了截齿的磨损。由于截齿表层温度的不断变化,材料表层进一步软化,导致塑变区内出现波浪式塑性流动和位错密度增加,反复的弹塑变形,又使位错集中,继而在表层出现横向微裂纹。大量的调研表明,各矿用截齿的失效各不相同,软质煤或夹矸少的各矿,截齿失效以多次磨损为主,硬质煤或夹矸多的各矿多以合金头崩碎、丢失和杆断为主。 
(4)齿身弯曲   当截齿承受很大的外力时,导致截齿的结构尺寸、刚度、布置方式等方面发生变化,引起齿身弯曲。齿身弯曲多发生在径向布置(弯矩较大)的刀形齿上。齿身弯曲后,截齿受力状态改变,就不能很好地完成截割任务。 
(5)齿身折断   由于截齿齿身强度不足,截齿截割坚硬岩石或包裹体夹杂物时,载荷加大,超过截齿许用强度时就容易引起齿身折断。 
(6)截齿丢失   在实际使用过程中,截齿的丢失现象也是普遍存在的问题。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。  
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