截齒失效原因分析
時間:2015-06-04 作者 :admin
截齒失效五大原因分析:
1. 硬質(zhì)合金頭質(zhì)量問題,國產(chǎn)硬質(zhì)合金頭中含有石墨雜質(zhì),晶粒分布不均勻,部分硬質(zhì)合金中有裂紋存在,在沖擊載荷的作用下,截齒刀頭處于高應(yīng)力狀態(tài),當遇到堅硬的煤巖,高壓應(yīng)力超過硬質(zhì)合金的強度極限時便發(fā)生脆裂。如果硬質(zhì)合金中Co元素含量不足,導(dǎo)致韌性不足,在沖擊載荷的作用下,硬質(zhì)合金刀頭也容易脆裂。
2. 釬焊殘余應(yīng)力大,國產(chǎn)截齒多采用銅鋅釬料,其焊接溫度達到920攝氏度以上,硬質(zhì)合金、釬料、基體金屬間膨脹系數(shù)差別很到,冷卻時3種材料收縮程度不同,其中銅收縮量最大,基體金屬次之,硬質(zhì)合金最小,這樣必然在硬質(zhì)合金與釬料,釬料與基體金屬間存在很大的拉應(yīng)力,導(dǎo)致焊縫強度下降,截割時受到強大的沖擊力負荷,導(dǎo)致硬質(zhì)合金頭脆裂。
3.磨料磨損。國產(chǎn)合金中有的合金元素含量達不到要求,含有石墨雜質(zhì),晶粒分布不均勻,孔隙多,組織不均勻,這是造成硬質(zhì)合金頭磨損的主要原因;齒體材料質(zhì)量性能不穩(wěn)定,熱處理過程控制不當是造成齒體磨損的原因。
4.紅硬性較低導(dǎo)致的磨損。紅硬性是指道具材料在高溫下保持高硬度的能力。理論上硬質(zhì)合金可以在800-1000℃的高溫下保持高硬度,但由于國產(chǎn)硬質(zhì)合金的生產(chǎn)存在一些現(xiàn)實問題使得截齒的紅硬性較低。截齒在截割煤巖時,刀頭表面溫度可達600-800℃,其硬度下降50%左右,材質(zhì)的軟化加速了截齒的磨損。
5.由于焊接和形狀設(shè)計的原因,導(dǎo)致合金頭脫落。
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 . 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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn),往往造成齒體的偏磨。
1 . 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。
1 . 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(dǎo)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。