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截齒作為煤礦采掘設備中的關鍵部件,其磨損問題主要由磨粒磨損和熱疲勞磨損兩方面引起。
1.磨粒磨損:
在截齒工作中,煤矸石等磨粒與截齒表面產(chǎn)生顯著的壓應力。當磨粒具備適當?shù)匿h利度和正確的迎角時,它們能有效切割截齒表面,形成微小的切削痕跡。若磨粒不夠銳利或者切入截齒的角度不適宜,則會在截齒表面留下犁溝。隨著工作時間的累積,這些磨粒會反復對截齒表面施加壓力,引發(fā)嚴重的塑性變形。這種變形使得截齒表層下部的材料發(fā)生相互作用,導致該區(qū)域內(nèi)位錯密度增加。隨著時間的推移,材料表面逐漸產(chǎn)生裂紋,并沿裂紋擴展,最終導致截齒表面形成薄片狀的磨屑。此外,煤層中的腐蝕性物質(zhì)與截齒表面發(fā)生化學反應,不僅加速了表面的腐蝕,降低了材料的機械性能,還削弱了表層金屬與基體材料之間的結(jié)合力,從而加速截齒材料表面的磨損過程。
2.熱疲勞磨損:
截齒在截割煤巖的過程中,由于磨損產(chǎn)生的熱效應,刀頭表面溫度可達到600至800攝氏度的高溫。但由于截齒的回轉(zhuǎn)運動,這一溫度是周期性變化的。當?shù)额^接觸煤巖時,溫度升高;當離開煤巖時,溫度下降。這種溫度的周期性變化導致截齒齒頂處于高溫回火狀態(tài),其內(nèi)部組織通常表現(xiàn)為回火索氏體和鐵素體,硬度顯著下降約50%。這種情況下,截齒的磨損速度明顯加快。由于材料表面溫度持續(xù)變化,截齒表層的材料不斷軟化,使得塑性變形區(qū)域內(nèi)的位錯密度增加,并在表層產(chǎn)生波浪狀的塑性流動。這種反復的彈塑性變形會導致位錯聚集,進而表層出現(xiàn)橫向微裂紋。因此,不同礦場的截齒失效模式有所不同,軟煤或夾矸較少的礦場以多次磨損為主,而硬煤或夾矸較多的礦場則更傾向于合金頭的崩碎、丟失以及截齒桿的斷裂問題。