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通過對國內(nèi)截齒損壞形式的調(diào)研和對一些國內(nèi)外截齒的解剖分析及抗沖擊性能試驗,截齒失效原因主要有以下幾方面:
1　抗沖擊性能低
通過大量觀察損壞的截齒,發(fā)現(xiàn)多數(shù)截齒的損壞不是正常磨損失效,尤其在硬巖截割中更為嚴重。原因如下。
(1)合金刀頭的性能差。國產(chǎn)合金中有石墨雜質(zhì),晶粒分布不均勻,部分合金中有裂紋,這是造成硬質(zhì)合金頭崩裂的主要原因;其次是國產(chǎn)合金壓制工藝比較落后,合金上下密度差大、孔隙多、硬度低。
(2)合金頭釬焊殘余應力大。由于合金刀頭與齒體材料的熱膨脹系數(shù)相差較大,且冷卻時的收縮差隨釬焊溫度的增大而增大。國產(chǎn)截齒多采用銅鋅釬料,其焊接溫度達950℃以上,焊接殘余應力較大。
(3)截齒齒體頭部崩裂和偏磨使合金頭過早失去保護支撐。其原因主要是國產(chǎn)原材料性能不穩(wěn)定,部分原材料中心疏松嚴重,使截齒體內(nèi)部有潛在裂紋。有的截齒在工作時不能自轉,往往造成齒體的偏磨。
2　耐磨性差
耐磨性是指合金刀頭和齒頭部的耐磨性能。國產(chǎn)截齒合金一般含鈷量偏高,組織不完整,密度低,硬度不高,致使截齒合金刀頭耐磨性能差。而截齒頭部則是由于原材料質(zhì)量性能不穩(wěn)定和截齒熱處理工藝不當?shù)仍?造成截齒頭部有裂紋,硬度偏低,影響其耐磨性。
3　掉合金頭
截齒掉合金頭是截齒失效的主要形式之一。截齒掉合金頭現(xiàn)象分為早期、中期和后期掉合金頭。其中早期掉合金頭所造成的危害最大,截齒在很短的工作時間里,釬焊在截齒體上的硬質(zhì)合金刀頭便從截齒體上掉下,致使截齒提前報廢。截齒的早期和中期掉合金頭的原因主要是焊縫質(zhì)量差,強度低,截齒體加工尺寸控制不嚴,造成焊縫間隙過大或過小,致使焊料流動困難,從而造成合金頭“擠死”或“缺焊”。為此我國頒發(fā)的煤炭行業(yè)標準MT246 -1996《煤礦用截齒》中對截齒的焊縫提出了要求,要求釬焊焊縫的剪切強度 ≥180 MPa ,優(yōu)質(zhì)截齒的釬焊焊縫的剪切強度 ≥230 MPa ,另外要求焊縫內(nèi)焊料充盈度不小于80 %。截齒掉合金頭另外的原因就是合金頭釬焊工藝不當和焊前處理不好。截齒的后期掉合金頭是因為截齒體前端的過度磨損使得硬質(zhì)合金刀頭過分突出,焊縫面積減小,從而導致焊縫強度不夠造成截齒掉合金頭。因此,要解決截齒后期掉合金頭,除了提高釬焊質(zhì)量和焊縫強度外,更重要的是提高截齒體前端的耐磨性。