采煤机截齿齿体材料及工艺分析
赵运才;唐果宁
【期刊名称】《矿山机械》 【年(卷),期】1999(027)012 【总页数】2页(P22-23)
【关键词】采煤机;截齿;齿体材料;工艺分析 【作 者】赵运才;唐果宁
【作者单位】湘潭工学院机械工程系;湘潭工学院机械工程系 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
国矿山机械 1999.12----… ，~，煤机工作环境十分恶劣，煤层 /I 、中夹杂着大量煤研石等杂质． 截齿在高冲击、高应力和高磨损条件 下，同时在截肩处受到很大的弯矩和 剪切应力。其主要失效形式为刀头脱 落、磨损和刀体折断．影响截齿失效 原因主要是齿体的材料[I］，齿体除应具有较高 的强韧性外，还要有效 地保护齿尖的正常工 作。为了提高截齿的寿 命，降低生产成本，本 文对采煤机截齿齿体材 料及工艺进行了分析和 探讨，提出了进一步开 展研究工作的方向．t卒火工艺，且成本降低。用空冷贝氏体钢40Mn2B 制造截齿［剖，经批量使用，使 用寿命比 35CrMnS i 铜截齿提高 30% 以 上，使用中无弯曲现象，也无合金刀头 脱落现象。1.3 系准贝氏体钢 Si-Mn-Mo系列准贝氏体钢（代号 BZ-30), 具有良好的强韧性配合 和高的耐磨性。 Si-Mn~ M o系列准贝氏体钢空 冷后，即可获得由贝氏 体
铁素体和残余奥氏体 组成的准贝氏体组织。 准贝氏体由于获得 由贝氏体铁素体和残余 奥氏体组成的准贝氏体 组织，它以残余奥氏体代替了典型贝氏体组织中的碳化物，所以塑性和韧性大大提高，克服了典型贝氏体钢综合力学性能低，尤其是冲击韧性低的缺点。 BZ-30 钢由于具有良好的强韧性配合，并且残余 奥氏体的存在本身具有抑制裂纹扩展的作用，而其应 力诱发马氏体转变导致了表面硬度的进一步提高，同 时也导致了相变塑性的出现，所以阻止和减少了磨损 裂纹的形核和扩展。其主要性能指标如表 3.论文编号： 1001-3954 (1999) 12-0022-23 军阻朋菌齿齿棚耐制度工艺扫而 赵运才唐果宁 湘潭工学院机械工程系 湖南
41120135CrMnSi 钢经调质处理后使用，截齿体的硬度一 般为 HRC42 左右，但是由于调质处理先于焊接硬质合 金刀头，造成距齿尖 30mm 内硬度下降到 HRC12 以下， 出现魏氏体组织，导致机械性能大幅度下降，工作时 由于两侧刃面硬度过低而迅速磨损失效． 空冷贝氏体钢热处理后获得良好的贝氏体／马氏 体组织，在4干焊合金刀头时距齿尖30mm 内硬度不会下 降。空冷贝氏体钢截齿的耐磨性显著高于35CrMnSi, 是由于贝氏体组织在相同的硬度条件下，其耐磨性显 著高于珠光体和马氏体组织。采用 ZG45Cr4SiMoVRE铸造截齿，尽管增加了一些用空冷贝氏体钢 40Mn2B 制造截齿，无论齿尖和齿 合金元素含量，相应增加了材料成本，但由于省去了 体，其性能明显优于低合金钢．其主要性能指标如表2.截齿的机加工过程和轩焊硬质合金齿头工序，使加工 空冷贝氏体钢热处理工艺特点是空冷自硬，省去 工序大大简化，生产成本降低。且采用 1030\卒火， 表240Mn2B 合金钢的综合性能对硬质合金齿头也同时进行了悴火强化［4］，使截齿性硬度抗拉强度冲击韧性E相对耐踏性能得到全面提高。1截齿齿体材料及工艺分析1.1 普通低合金钢在采煤工况条件下，截齿齿体材料的硬度和韧性 是同样重要的两项指标。硬度太高，韧性太低，容易产 生脆性失效：硬度太低，则易产生折弯、偏弯，只有良 好的强韧性配合，才能保持截齿的正常使用，故截齿齿 体钢
一般为加入 Cr 、 Mo 、 Mn 、 Si 等合金元素强化的中 碳合金钢，以 40Cr 、 35CrMnSi 、 30CrMnSi 等钢为主，低 合金钢有一定的硬度、很好的韧性和结合性能，特别在 抵抗意外冲击变形时十分可靠，且成本较低。 加入 Cr 可以提高钢的屈服强度，从而减少截齿的 塑性变形，并提高截齿的耐磨性．加入Cr不降低塑性， 但大大降低冲击韧性，因为随 Cr 盘的增加，品界碳化 物的析出倾向增大，故 Cr 加入盘一般为 1% ～ 2% 。加 入Mn 、 Si 元素可起到强化基体作用。绝大多数低合金钢目前仍采用等温悴火处理，组 织一般为回火马氏体，其主要性能指标如表 1 0表35CrMnSi 合金钢的综合性能热处理工艺抗拉强度冲击韧性相对耐磨性HRC ub (MP a）气(J/cm2)等温I卒火处J.ll 42~ 441600 60 1.2 空冷贝氏体钢臻 处艺 热工 HRC ub (MPa）气（J/cm2)45ODP 、 u aUAHVqdAU尖内心 齿 mμ ’ 距 mM 咄 ; AU4m 噜俨吨 U 如卜 ”。 火 回 温 高 +浮 空表 3 BZ- 30 合金钢的综合性能硬度抗校强匮 ！ 忡击韧性相对耐靡性ub (MPa)ak (J/c112) 交部＋高温回火 45～48 1652 62 生产性试验表明川 ，用准贝氏体铜生产截齿， 工艺 简单，其使用寿命比 35CrMnSi 钢截齿提高 1.5 ～2 倍。 1.4高韧性二次硬化型 ZG45Cr4SiMoVRE 钢 ZG45Cr4SiMoVRE 钢采用 1 030±10 ℃空冷＋ 580 ℃回火工艺，其综合性能优于 35CrMnS i 钢。锋 的加入以保证钢的碎透性及产生二次硬化硅有固 溶强化作用及提高钢的抗回火稳定性·锢则能有效 抑制高温回火脆性：饲和稀土具有细化晶粒的改善 冶金质量作用．采用35CrMnS i 钢所锻造的齿体，其韧性优于采用ZG45Cr4SiMoVRE 所锻造的齿体，但后者耐磨性远f 高于前者，特别是经 580 ℃回火后，组织稳定，在截 割煤岩强烈摩擦时，不会因温度升高而软化，保证使 用中仍保持原有性能，工作寿命大大提高．其主要性 能指标见表 4.表 4 ZG45Cr4SiMoVRE 钢的综合性能硬度抗拉强度洲击韧性相对耐磨性ub (MP a）♂t,0/cma) 交湾＋高温回火 50～52唱 1730 ‘56L54 截齿齿体材料及工艺的发展方向 目前，我国的采煤机截齿齿体材料基本上采用普hniot; &Proce‘，sin
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