截齒工藝的發(fā)展
時(shí)間：2015-06-13 作者 ：admin
就我國(guó)截齒工藝的發(fā)展過(guò)程而言，最初制造工藝是：鍛造→不完全退火（球化退火）→機(jī)加工→熱處理（調(diào)質(zhì)）→酸洗除銹→釬焊硬質(zhì)合金→磨齒→涂油保護(hù)。這種工藝是先調(diào)質(zhì)而后進(jìn)行釬焊，焊后不進(jìn)行任何處理。基體因退火致使距齒尖30mm內(nèi)硬度下降到20HRC以下，并出現(xiàn)粗大魏氏體組織甚至產(chǎn)生過(guò)燒組織，導(dǎo)致其綜合機(jī)械性能大幅度下降。為了提高截齒工作部分硬度，有關(guān)部門(mén)提出了全面改革生產(chǎn)工藝的方案：齒體下料→鍛造→機(jī)械加工→釬焊硬質(zhì)合金齒尖→截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理或鹽浴等溫淬火→表面防腐處理。截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理或鹽浴等溫淬火是提高齒體強(qiáng)韌性與齒體頭部表面耐磨性能的必要步驟。但是調(diào)質(zhì)熱處理（即淬火+高溫回火）及鹽浴等溫淬火過(guò)程中的加熱和冷卻，會(huì)在釬焊縫及硬質(zhì)合金中產(chǎn)生顯微裂紋，損害截齒使用壽命。釬焊過(guò)程對(duì)齒體頭部的劇烈加熱，也會(huì)引發(fā)硬質(zhì)合金內(nèi)部裂紋增生，并導(dǎo)致齒體頭部產(chǎn)生過(guò)熱組織。另外，截齒整體調(diào)質(zhì)熱處理或等溫淬火對(duì)提高包覆硬質(zhì)合金的齒體頭部表面的耐磨性十分有限，因此在使用過(guò)程中齒體頭部表面早期磨損，使硬質(zhì)合金過(guò)早暴露出來(lái)并脫落，導(dǎo)致了截齒的急劇磨損破壞。
目前國(guó)內(nèi)截齒的生產(chǎn)工藝一般為以下2種：
（1）截齒體加工成形→釬焊硬質(zhì)合金頭→鹽爐加熱→硝鹽等溫淬火→回火。
（2）截齒體加工成形→鹽爐加熱→硝鹽等溫淬火→清洗→釬焊硬質(zhì)合金頭→回火。
第1種生產(chǎn)工藝，釬焊硬質(zhì)合金頭后鹽爐加熱再硝鹽等溫淬火，截齒體的硬度得到了保證，但硬質(zhì)合金頭在釬焊和硝鹽等溫淬火這一過(guò)程中，都經(jīng)過(guò)了兩次加熱，從而使硬質(zhì)合金頭脆化，使截齒在使用過(guò)程中因硬質(zhì)合金頭崩裂和硬質(zhì)合金頭與截齒體焊接的開(kāi)裂而大大縮短截齒的使用壽命。第2種生產(chǎn)工藝，硝鹽等溫淬火后釬焊硬質(zhì)合金頭，雖然焊縫的質(zhì)量和硬質(zhì)合金頭的質(zhì)量得到了保證，但截齒體頭部的硬度卻下降了，導(dǎo)致截齒體頭部耐磨性大大降低，使得截齒在使用過(guò)程中硬質(zhì)合金頭過(guò)早脫落，同樣也縮短了截齒的使用壽命。
采用截齒真空爐釬焊與熱處理同時(shí)一次加熱，截齒的真空釬焊工藝流程為：清洗截齒體待焊部分、釬料和硬質(zhì)合金刀頭→烘干→裝填焊料、硬質(zhì)合金刀頭→將截齒裝入夾具內(nèi)→入爐加熱→冷卻，使釬焊好的截齒直接進(jìn)行淬火的工藝。
為了適應(yīng)煤炭生產(chǎn)發(fā)展的要求，滿(mǎn)足新型采掘機(jī)械的要求，截齒性能應(yīng)具有比能耗低、煤屑?jí)K度大、煤塵少、強(qiáng)度高、耐磨性高、自旋轉(zhuǎn)、工作可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前常用的提高截齒的耐磨性和延長(zhǎng)使用壽命的工藝[20]措施如下:
（1）采用可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的截齒 增大刀頭直徑D與固定軸直徑d的比值，使得截割中刀齒在齒座中自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，刀齒的旋向使刀尖自動(dòng)刃磨，提高截齒的壽命。
（2）利用熱噴涂技術(shù)對(duì)截齒進(jìn)行處理 熱噴涂是利用一種熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過(guò)氣流吹動(dòng)使其霧化高速?lài)娚涞搅慵砻妫孕纬蓢娡繉拥谋砻婕庸ぜ夹g(shù)。熱噴涂技術(shù)可在金屬基體上沉積陶瓷涂層，將陶瓷耐高溫、耐磨、耐蝕等特性與金屬材料的強(qiáng)韌性、可加工性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特性結(jié)合起來(lái)，以獲得理想復(fù)合涂層制品，已成為當(dāng)今復(fù)合材料及制品研制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。熱噴涂技術(shù)是一個(gè)涉及多學(xué)科，諸如金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)、表面物理學(xué)、表面化學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、等離子物理學(xué)等學(xué)科的邊緣科學(xué)。采用熱噴涂工藝，在采煤機(jī)截齒體頭部噴焊一層高硬度耐磨合金，該合金層與截齒體具有良好的冶金結(jié)合，具有高硬度耐磨不脆裂的特點(diǎn)，其壽命比傳統(tǒng)的鑲嵌硬質(zhì)合金截齒高0.5~1倍左右，且制備工藝簡(jiǎn)單。
（3）利用堆焊技術(shù)對(duì)截齒進(jìn)行處理 在傳統(tǒng)鑲嵌硬質(zhì)合金頭位置的截齒頭部，利用堆焊技術(shù)，按截齒形狀要求分層堆焊出截齒頭部。堆焊涂層的主要合金元素為鎢、鉻、釩，且合金元素含量與鎢系高速鋼基本一致，涂層處于熔融狀態(tài)，因此涂層結(jié)構(gòu)類(lèi)似鑄造高速鋼組織，其組織由骨骼狀的共晶萊氏體和奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組成，保證涂層具有較高的硬度與耐磨性。涂層硬度為660.6 HV，雖然不如硬質(zhì)合金的高，但是相比之下，涂層的抗沖擊性能要優(yōu)于硬質(zhì)合金，較適合于煤層中含有夾矸或有斷層的情況。
（4）利用等離子束表面冶金對(duì)截齒進(jìn)行處理
等離子束表面冶金技術(shù)本質(zhì)上是一種快速非平衡冶金反應(yīng)過(guò)程，原則上可不受組成物的相溶性、熔點(diǎn)、密度等性質(zhì)的限制，可利用任意粉末的任意配比，獲得通常冶金方法不能得到的合金層。它是在噴涂、熔覆、堆焊之后發(fā)展起來(lái)的涂層技術(shù)，在傳統(tǒng)的熱處理工藝基礎(chǔ)上，對(duì)截齒齒體進(jìn)行等離子束表面冶金可以獲得耐磨抗沖擊涂層，與用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的同型號(hào)截齒相比，壽命提高2倍以上，制造成本降低了20%，具有十分顯著的推廣應(yīng)用價(jià)值。
（5）采用鑲鑄工藝制造截齒 鑲鑄截齒是采用在鑄型型腔中放硬質(zhì)合金，然后澆注鐵液一次成型。解決了釬焊截齒所存在的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整鑄件合金元素的加入量，使截齒體具有較好的耐磨性和韌性，同時(shí)使硬質(zhì)合金和截齒體之間達(dá)到冶金結(jié)合，顯著提高硬質(zhì)合金和截齒體之間結(jié)合力。而且簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，并顯著提高了使用壽命，與鍛造釬焊截齒相比，綜合壽命提高4倍以上。
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