高强度截齿新型加工工艺的研究

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1、高强耐磨截齿开发开发研制实施方案兖矿集团机电设备制造厂2009.4一、项目的必要性、目的及意义截齿是采掘机上直接切割煤炭的关键性零件。国产截齿经常发生刀头脱落、断裂、齿体磨偏、崩碎等失效形式(如下图)，损坏特别严重，既增加成本、浪费钢材，又影响生产效益。金明公司配件厂作为生产截齿的专业厂家，年产各类截齿4万余只。由于受加工工艺等因素限制，截齿质量与进口同类截齿相比存在着较大的差距，尤其是在割岩层吋，远不能满足要求。遇到岩层时，只能使用价格昂贵的进口截齿。因此，提高截齿的综合机械性能和质量具有重要意义。刀头脱落刀

2、头断裂刀体磨偏刀体崩碎目前，从截齿现场的使用情况来看，国产截齿经常发生的失效形式在进口截齿上很少出现。通过分析发现，齿体材料、热处理工艺、硬质合金刀头材质、形状以及齿头部位的硬度和强度是影响截齿的关键因素。改进目前截齿生产的工艺、设备、材料及合金刀头，是提高截齿的综合机械性能和使用寿命，缩短与进口产品差距的有效途径。作为生产厂家，通过工艺改进，能有效促进企业节能降耗、提高截齿质量、增强产品的市场竞争力，促进技术产业升级，对整个行业的发展都具有重要意义。二、项目研究开发的内容(1)齿体材料选择（2）刀头孔间隙确定

3、（3）硬质合金刀头材料选择及形状设计（4）一次性完成焊接、淬火工艺的研究（5）齿头熔覆工艺的可行性研究、项目关键技术、创新点及最终目标关键技术:（1）刀头焊接最佳温度和时间控制技术（单片机闭环控制）。（2）截齿淬火透热温度和时间的控制技术（单片机闭环控制）。（3）产晶最终理化性能的控制。（4）等离子熔覆工艺的控制。创新点:（1）焊接、淬火一次完成工艺，实现焊接、淬火温度和时间单片机闭环控制，消除人为因素对截齿质量的影响。（2）改变了原有截齿材料传统的热处理工艺理念。同时，突破了国家标准规定的截齿硬度分布形式。项

4、目最终目标：（1）实现热处理工艺自动化生产与单片机控制，使截齿的强度与韧性有机的结合，综合机械性能有明显提高，具有采掘f8以下岩层的能力。（2）截齿齿体的内外硬度控制在合理的范围内，使用寿命达到进口产品的90%以上。（3）实现焊后直接淬火，充分利用预热，节能降耗，焊接淬火一次性完成，提高生产效率，形成年产8万只截齿的能力。!1!四、研发的技术路线、实施步骤4.1技术路线：（如图所示）4.2研发实施步骤421截齿失效形式分析针对我厂截齿经常发生的失效形式，对比凯南麦特、山特维克等进口截齿，就截齿及硬质合金刀头进行

5、了解剖，经过分析发现：①我厂截齿硬度普遍偏低，且呈梯度分布，而进口截齿硬度比我厂截齿硬度高且分布均匀。②进口截齿硬质合金刀头焊接的焊缝充满度高、焊剂分布均匀，剪切强度高，而我厂截齿焊接由于排气不充分，焊缝充满度及焊接强度低。③我厂采用的硬质合金刀头晶粒细小，而进口截齿用的是粗大晶粒的硬质合金刀头。根据分析及截齿现场使用的情况可知：进口截齿的韧性与强度结合的更好，截齿的硬度和分布形式，以及所使用的粗大晶粒硬质合金刀头更能适应复杂的工况条件。综上可知，影响截齿质量的关键因素有：①齿体材料的选用。②刀头焊接质量。③硬

6、质合金刀头材质及形状的选用。④热处理吋间及温度的精确控制。4.2.2齿体材料的合理选用齿体材料指加工截齿主体部分所用的材料，截齿在工作时承受高的周期性压应力、切应力和冲击负荷。煤的硬度虽不很高，但其屮经常会遇到煤歼石等硬的矿料，切割煤岩过程中由于摩擦、冲击还会造成截齿温度升高。在如此复杂丁况条件下T作，就要求齿体既要耐磨乂应具有较好的耐冲击性能。由于截齿齿体的机械性能好坏直接影响截齿的使用寿命，所以合理选择截齿齿体的材质和有效的热处理方式，对减少截齿齿体的磨损折断、降低采煤机截齿消耗量、提高采煤机械运转率、增加

7、采煤生产的综合经济效益等都有积极的意义。从国内部分煤矿实际使用的进口、国产的截齿来看，齿体材质多为42CrMo>35CrMnSi等钢种，也有采用国内新研制的Si-Mn-Mo系准贝氏体钢。42CrMo钢强度高、淬透性高、韧性好、淬火变形小、在高温时有高的蠕变和持久强度等特点。经热处理后，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。35CrMnSi钢也是淬透性较好的材质，经适当的热处理后可得到强度、硬度、韧性和疲劳强度较好的综合力学性能，能适应采煤生产较复杂的工况条件。Si-Mn-Mo系准贝氏体钢是国内科研

8、单位研制的新型截齿齿体材料的一种，其特点是：经过合金成分的合理设计，使材质具有较好的热处理工艺性能，热处理后使钢的强度、韧性、耐磨性能满足截齿力学性能要求。通过对进口截齿解剖，结合我厂现有测量设备与检测手段，对进口截齿硬度值范围和分布情况测量分析。委托山东大学化验进口截齿化学成分、观察金相组织，在能满足截齿综合性能的前提下，选用合适的材料，并制定合理的热处理工艺。试制出产品解剖后，测量