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查看更多>截齿耐磨堆焊药芯焊丝哪家性价比高提高截齿性能的技术途径
发布于 2018年11月24日
[摘要]截齿耐磨堆焊药芯焊丝哪家性价比高提高截齿性能的技术途径
经过对国内截齿损坏方法的调研和对一些国内外截齿的解剖分析及抗冲击功能实验,截齿失效原因首要有以下几方面:
1
抗冲击功能低
经过很多调查损坏的截齿,发现多数截齿的损坏不是正常磨损失效,尤其在硬岩截割中更为严重。原因如下。
(1)合金刀头的功能差。国产合金中有石墨杂质,晶粒散布不均匀,部分合金中有裂纹,这是形成硬质合金头崩裂的首要原因;其次是国产合金限制工艺比较落后,合金上下密度差大、孔隙多、硬度低。
(2)合金头钎焊残余应力大。因为合金刀头与齿体资料的热膨胀系数相差较大,且冷却时的收缩差随钎焊温度的增大而增大。国产截齿多选用铜锌钎料,其焊接温度达950℃以上,焊接残余应力较大。
(3)截齿齿体头部崩裂和偏磨使合金头过早失掉维护支撑。其原因首要是国产原资料功能不稳定,部分原资料中心疏松严重,使截齿体内部有潜在裂纹。有的截齿在作业时不能自转,往往形成齿体的偏磨。
2
耐磨性差
耐磨性是指合金刀头和齿头部的耐磨功能。国产截齿合金一般含钴量偏高,组织不完整,密度低,硬度不高,致使截齿合金刀头耐磨功能差。而截齿头部则是因为原资料质量功能不稳定和截齿热处理工艺不妥等原因,形成截齿头部有裂纹,硬度偏低,影响其耐磨性。
3
掉合金头
截齿掉合金头是截齿失效的首要方法之一。截齿掉合金头现象分为前期、中期和后期掉合金头。其间前期掉合金头所形成的损害最大,截齿在很短的作业时间里,钎焊在截齿体上的硬质合金刀头便从截齿体上掉下,致使截齿提前报废。截齿的前期和中期掉合金头的原因首要是焊缝质量差,强度低,截齿体加工尺度控制不严,形成焊缝空隙过大或过小,致使焊料流动困难,然后形成合金头“挤死”或“缺焊”。为此我国颁布的煤炭行业标准MT246 -1996《煤矿用截齿》中对截齿的焊缝提出了要求,要求钎焊焊缝的剪切强度≥180 MPa ,优质截齿的钎焊焊缝的剪切强度≥230 MPa ,别的要求焊缝内焊料充盈度不小于80%。截齿掉合金头别的的原因就是合金头钎焊工艺不妥和焊前处理欠好。截齿的后期掉合金头是因为截齿体前端的过度磨损使得硬质合金刀头过分杰出,焊缝面积减小,然后导致焊缝强度不行形成截齿掉合金头。因而,要处理截齿后期掉合金头,除了进步钎焊质量和焊缝强度外,更重要的是进步截齿体前端的耐磨性。
3
刀体原料的研讨
目前国内掘进机截齿刀体的资料多为合金结构钢35CrMnSiA ,这种资料在淬火低温回火或等温淬火后,有较高的归纳机械功能,但该资料横向功能比纵向功能差,有明显的回火脆性等缺点。为此,进行了用42CrMo合金结构钢作为截齿体资料的研讨。42CrMo相同属于中淬透合金钢,该钢无回火脆性,调质后有较高的疲劳极限和抗屡次冲击能力,与35CrMnSiA合金钢比较,更适合截齿的受力特性,实验结果标明,该钢制作的齿体头部的抗裂功能和冲击韧性要比35CrMnSiA钢种好。因而,42CrMo合金结构钢比35CrMnSiA合金结构钢更适宜作截齿资料。
4
焊缝空隙的研讨
截齿钎焊焊缝空隙的巨细是影响焊缝致密性和焊缝强度的关键要素。空隙太小,阻碍钎焊料流入;空隙过大,损坏钎焊缝的毛细管作用,使钎料不能填满焊缝空隙。截齿的钎焊,是钢与硬质合金的异种资料焊接,考虑硬质合金的线膨胀系数是钢的1Π2～1Π3,因而钎焊缝空隙应比钢对钢焊接时稍小。经过对几组不同空隙焊缝的实验研讨,实验结果标明截齿焊缝空隙一般为0. 08～0. 15 mm为宜,别的最好选用带锥面的合金头和带锥面的截齿体孔,以尽量确保硬质合金刀头周围焊缝空隙均匀一致。
5
堆焊及热处理工艺
堆焊及热处理工艺研讨截齿的堆焊及热处理工艺是确保强力截齿质量和寿数的关键技能之一。目前国内截齿的出产工艺一般为以下2种:
(1)截齿体加工成形→钎焊硬质合金头→盐炉加热→硝盐等温淬火→回火。
(2)截齿体加工成形→盐炉加热→硝盐等温淬火→清洗→钎焊硬质合金头→回火。
第1种出产工艺,堆焊硬质合金头后盐炉加热再硝盐等温淬火。截齿体的硬度得到了确保,但硬质合金头在钎焊和硝盐等温淬火这一过程中,都经过了2次加热,然后使硬质合金头脆化,使截齿在使用过程中因硬质合金头崩裂和硬质合金头与截齿体焊接的开裂而大大缩短截齿的使用寿数。第2种出产工艺,硝盐等温淬火后钎焊硬质合金头,虽然焊缝的质量和硬质合金头的质量得到了确保,但截齿体头部的硬度却下降了,导致截齿体头部耐磨性大大降低,使得截齿在使用过程中硬质合金头过早掉落,相同也缩短了截齿的使用寿数。为此,选用截齿真空炉钎焊与热处理一起一次加热,使钎焊好的截齿直接进行淬火的工艺。该工艺具有以下显著特点:
(1)选用真空炉加热钎焊,避免了钎焊过程中钎焊外表与空气触摸发生氧化,可使熔化的液态钎料与钎焊外表直触摸摸,发生湿润的填缝,以获得优质的钎焊质量。
(2)使钎焊好的截齿不经空冷直接淬火,避免了二次加热问题,又进步了齿体的归纳机械功能。截齿的真空钎焊工艺流程为:清洗截齿体待焊部分、钎料和硬质合金刀头→烘干→装填焊料、硬质合金刀头→将截齿装入夹具内→入炉加热→冷却。
结语
1
抗冲击功能低
经过很多调查损坏的截齿,发现多数截齿的损坏不是正常磨损失效,尤其在硬岩截割中更为严重。原因如下。
(1)合金刀头的功能差。国产合金中有石墨杂质,晶粒散布不均匀,部分合金中有裂纹,这是形成硬质合金头崩裂的首要原因;其次是国产合金限制工艺比较落后,合金上下密度差大、孔隙多、硬度低。
(2)合金头钎焊残余应力大。因为合金刀头与齿体资料的热膨胀系数相差较大,且冷却时的收缩差随钎焊温度的增大而增大。国产截齿多选用铜锌钎料,其焊接温度达950℃以上,焊接残余应力较大。
(3)截齿齿体头部崩裂和偏磨使合金头过早失掉维护支撑。其原因首要是国产原资料功能不稳定,部分原资料中心疏松严重,使截齿体内部有潜在裂纹。有的截齿在作业时不能自转,往往形成齿体的偏磨。
2
耐磨性差
耐磨性是指合金刀头和齿头部的耐磨功能。国产截齿合金一般含钴量偏高,组织不完整,密度低,硬度不高,致使截齿合金刀头耐磨功能差。而截齿头部则是因为原资料质量功能不稳定和截齿热处理工艺不妥等原因,形成截齿头部有裂纹,硬度偏低,影响其耐磨性。
3
掉合金头
截齿掉合金头是截齿失效的首要方法之一。截齿掉合金头现象分为前期、中期和后期掉合金头。其间前期掉合金头所形成的损害最大,截齿在很短的作业时间里,钎焊在截齿体上的硬质合金刀头便从截齿体上掉下,致使截齿提前报废。截齿的前期和中期掉合金头的原因首要是焊缝质量差,强度低,截齿体加工尺度控制不严,形成焊缝空隙过大或过小,致使焊料流动困难,然后形成合金头“挤死”或“缺焊”。为此我国颁布的煤炭行业标准MT246 -1996《煤矿用截齿》中对截齿的焊缝提出了要求,要求钎焊焊缝的剪切强度≥180 MPa ,优质截齿的钎焊焊缝的剪切强度≥230 MPa ,别的要求焊缝内焊料充盈度不小于80%。截齿掉合金头别的的原因就是合金头钎焊工艺不妥和焊前处理欠好。截齿的后期掉合金头是因为截齿体前端的过度磨损使得硬质合金刀头过分杰出,焊缝面积减小,然后导致焊缝强度不行形成截齿掉合金头。因而,要处理截齿后期掉合金头,除了进步钎焊质量和焊缝强度外,更重要的是进步截齿体前端的耐磨性。
耐磨层的堆焊
为了处理截齿在采煤过程中的快速磨损失效问题，选用堆焊方法（或其他冶金方法）在截齿锥顶（硬质合金刀头）以下齿体部位，沿圆周方向堆焊一个宽度约20-30mm、厚度2-3mm的环形带。此环形带即称之为耐磨堆焊层。常用的耐磨堆堆焊药芯焊丝（LQ582，LQ605等）、碳化钨、碳化铌等。从机理上讲，截齿耐磨堆焊层的作用是：1、补偿或改变因硬质合金刀头钎焊工艺在齿体圆周形成的功能劣化现象（指先热处理后钎焊工艺出产的截齿）。2、进一步优化或强化刀头部分使用功能。当然，选用先钎焊刀头后整体热处理截齿的制作工艺时，后者的作用更为杰出。然而，实际情况并不简略，截齿耐磨堆焊层的呈现和使用，将截齿刀头与被切开煤岩之间的磨擦、冲击等作用，转换为或部分转换为堆焊层与被切开煤岩之间的磨擦、冲击等作用。它们之间的磨擦磨损、冲击损害等，不只取决于两个触摸体资料的特性及其匹配行为，一起还遭到采煤过程中许多要素的影响。3
刀体原料的研讨
目前国内掘进机截齿刀体的资料多为合金结构钢35CrMnSiA ,这种资料在淬火低温回火或等温淬火后,有较高的归纳机械功能,但该资料横向功能比纵向功能差,有明显的回火脆性等缺点。为此,进行了用42CrMo合金结构钢作为截齿体资料的研讨。42CrMo相同属于中淬透合金钢,该钢无回火脆性,调质后有较高的疲劳极限和抗屡次冲击能力,与35CrMnSiA合金钢比较,更适合截齿的受力特性,实验结果标明,该钢制作的齿体头部的抗裂功能和冲击韧性要比35CrMnSiA钢种好。因而,42CrMo合金结构钢比35CrMnSiA合金结构钢更适宜作截齿资料。
4
焊缝空隙的研讨
截齿钎焊焊缝空隙的巨细是影响焊缝致密性和焊缝强度的关键要素。空隙太小,阻碍钎焊料流入;空隙过大,损坏钎焊缝的毛细管作用,使钎料不能填满焊缝空隙。截齿的钎焊,是钢与硬质合金的异种资料焊接,考虑硬质合金的线膨胀系数是钢的1Π2～1Π3,因而钎焊缝空隙应比钢对钢焊接时稍小。经过对几组不同空隙焊缝的实验研讨,实验结果标明截齿焊缝空隙一般为0. 08～0. 15 mm为宜,别的最好选用带锥面的合金头和带锥面的截齿体孔,以尽量确保硬质合金刀头周围焊缝空隙均匀一致。
5
堆焊及热处理工艺
堆焊及热处理工艺研讨截齿的堆焊及热处理工艺是确保强力截齿质量和寿数的关键技能之一。目前国内截齿的出产工艺一般为以下2种:
(1)截齿体加工成形→钎焊硬质合金头→盐炉加热→硝盐等温淬火→回火。
(2)截齿体加工成形→盐炉加热→硝盐等温淬火→清洗→钎焊硬质合金头→回火。
第1种出产工艺,堆焊硬质合金头后盐炉加热再硝盐等温淬火。截齿体的硬度得到了确保,但硬质合金头在钎焊和硝盐等温淬火这一过程中,都经过了2次加热,然后使硬质合金头脆化,使截齿在使用过程中因硬质合金头崩裂和硬质合金头与截齿体焊接的开裂而大大缩短截齿的使用寿数。第2种出产工艺,硝盐等温淬火后钎焊硬质合金头,虽然焊缝的质量和硬质合金头的质量得到了确保,但截齿体头部的硬度却下降了,导致截齿体头部耐磨性大大降低,使得截齿在使用过程中硬质合金头过早掉落,相同也缩短了截齿的使用寿数。为此,选用截齿真空炉钎焊与热处理一起一次加热,使钎焊好的截齿直接进行淬火的工艺。该工艺具有以下显著特点:
(1)选用真空炉加热钎焊,避免了钎焊过程中钎焊外表与空气触摸发生氧化,可使熔化的液态钎料与钎焊外表直触摸摸,发生湿润的填缝,以获得优质的钎焊质量。
(2)使钎焊好的截齿不经空冷直接淬火,避免了二次加热问题,又进步了齿体的归纳机械功能。截齿的真空钎焊工艺流程为:清洗截齿体待焊部分、钎料和硬质合金刀头→烘干→装填焊料、硬质合金刀头→将截齿装入夹具内→入炉加热→冷却。
结语
经过上述技能措施研发的矿用截齿被应用于EBJ-120TP型掘进机上,在平顶山煤业集团一矿进行的井下工业性实验中取得了好的作用。实验期间共掘进进尺792m,掘进断面13m2,其间岩巷进尺45m,半煤岩巷进尺40m,岩石硬度f=6～8的条件下,截齿共耗费5把,折合0. 0006把Πm3(实体)。截齿耗费低于原所用截齿的指标,其抗磨损功能和抗冲击功能有了较大的进步。研讨成果标明,我国截齿研讨制作水平上了一个新台阶,国产截齿的质量基本能达到进口截齿的质量水平,天津雷公生产的截齿堆焊药芯焊丝堆焊过后甚至可以完全替代进口截齿使用寿命。