截齒工藝的發展
時間：2015-06-13 作者 ：admin
就我國截齒工藝的發展過程而言，最初制造工藝是：鍛造→不完全退火（球化退火）→機加工→熱處理（調質）→酸洗除銹→釬焊硬質合金→磨齒→涂油保護。這種工藝是先調質而后進行釬焊，焊后不進行任何處理?；w因退火致使距齒尖30mm內硬度下降到20HRC以下，并出現粗大魏氏體組織甚至產生過燒組織，導致其綜合機械性能大幅度下降。為了提高截齒工作部分硬度，有關部門提出了全面改革生產工藝的方案：齒體下料→鍛造→機械加工→釬焊硬質合金齒尖→截齒整體調質熱處理或鹽浴等溫淬火→表面防腐處理。截齒整體調質熱處理或鹽浴等溫淬火是提高齒體強韌性與齒體頭部表面耐磨性能的必要步驟。但是調質熱處理（即淬火+高溫回火）及鹽浴等溫淬火過程中的加熱和冷卻，會在釬焊縫及硬質合金中產生顯微裂紋，損害截齒使用壽命。釬焊過程對齒體頭部的劇烈加熱，也會引發硬質合金內部裂紋增生，并導致齒體頭部產生過熱組織。另外，截齒整體調質熱處理或等溫淬火對提高包覆硬質合金的齒體頭部表面的耐磨性十分有限，因此在使用過程中齒體頭部表面早期磨損，使硬質合金過早暴露出來并脫落，導致了截齒的急劇磨損破壞。
目前國內截齒的生產工藝一般為以下2種：
（1）截齒體加工成形→釬焊硬質合金頭→鹽爐加熱→硝鹽等溫淬火→回火。
（2）截齒體加工成形→鹽爐加熱→硝鹽等溫淬火→清洗→釬焊硬質合金頭→回火。
第1種生產工藝，釬焊硬質合金頭后鹽爐加熱再硝鹽等溫淬火，截齒體的硬度得到了保證，但硬質合金頭在釬焊和硝鹽等溫淬火這一過程中，都經過了兩次加熱，從而使硬質合金頭脆化，使截齒在使用過程中因硬質合金頭崩裂和硬質合金頭與截齒體焊接的開裂而大大縮短截齒的使用壽命。第2種生產工藝，硝鹽等溫淬火后釬焊硬質合金頭，雖然焊縫的質量和硬質合金頭的質量得到了保證，但截齒體頭部的硬度卻下降了，導致截齒體頭部耐磨性大大降低，使得截齒在使用過程中硬質合金頭過早脫落，同樣也縮短了截齒的使用壽命。
采用截齒真空爐釬焊與熱處理同時一次加熱，截齒的真空釬焊工藝流程為：清洗截齒體待焊部分、釬料和硬質合金刀頭→烘干→裝填焊料、硬質合金刀頭→將截齒裝入夾具內→入爐加熱→冷卻，使釬焊好的截齒直接進行淬火的工藝。
為了適應煤炭生產發展的要求，滿足新型采掘機械的要求，截齒性能應具有比能耗低、煤屑塊度大、煤塵少、強度高、耐磨性高、自旋轉、工作可靠、壽命長等特點。目前常用的提高截齒的耐磨性和延長使用壽命的工藝[20]措施如下:
（1）采用可實現轉動的截齒 增大刀頭直徑D與固定軸直徑d的比值，使得截割中刀齒在齒座中自動旋轉，刀齒的旋向使刀尖自動刃磨，提高截齒的壽命。
（2）利用熱噴涂技術對截齒進行處理 熱噴涂是利用一種熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態，并通過氣流吹動使其霧化高速噴射到零件表面，以形成噴涂層的表面加工技術。熱噴涂技術可在金屬基體上沉積陶瓷涂層，將陶瓷耐高溫、耐磨、耐蝕等特性與金屬材料的強韌性、可加工性、導電導熱性等特性結合起來，以獲得理想復合涂層制品，已成為當今復合材料及制品研制領域的一個重要發展方向。熱噴涂技術是一個涉及多學科，諸如金屬學、陶瓷學、高分子科學、表面物理學、表面化學、流體力學、傳熱學、等離子物理學等學科的邊緣科學。采用熱噴涂工藝，在采煤機截齒體頭部噴焊一層高硬度耐磨合金，該合金層與截齒體具有良好的冶金結合，具有高硬度耐磨不脆裂的特點，其壽命比傳統的鑲嵌硬質合金截齒高0.5~1倍左右，且制備工藝簡單。
（3）利用堆焊技術對截齒進行處理 在傳統鑲嵌硬質合金頭位置的截齒頭部，利用堆焊技術，按截齒形狀要求分層堆焊出截齒頭部。堆焊涂層的主要合金元素為鎢、鉻、釩，且合金元素含量與鎢系高速鋼基本一致，涂層處于熔融狀態，因此涂層結構類似鑄造高速鋼組織，其組織由骨骼狀的共晶萊氏體和奧氏體的轉變產物組成，保證涂層具有較高的硬度與耐磨性。涂層硬度為660.6 HV，雖然不如硬質合金的高，但是相比之下，涂層的抗沖擊性能要優于硬質合金，較適合于煤層中含有夾矸或有斷層的情況。
（4）利用等離子束表面冶金對截齒進行處理
等離子束表面冶金技術本質上是一種快速非平衡冶金反應過程，原則上可不受組成物的相溶性、熔點、密度等性質的限制，可利用任意粉末的任意配比，獲得通常冶金方法不能得到的合金層。它是在噴涂、熔覆、堆焊之后發展起來的涂層技術，在傳統的熱處理工藝基礎上，對截齒齒體進行等離子束表面冶金可以獲得耐磨抗沖擊涂層，與用傳統工藝生產的同型號截齒相比，壽命提高2倍以上，制造成本降低了20%，具有十分顯著的推廣應用價值。
（5）采用鑲鑄工藝制造截齒 鑲鑄截齒是采用在鑄型型腔中放硬質合金，然后澆注鐵液一次成型。解決了釬焊截齒所存在的問題，通過調整鑄件合金元素的加入量，使截齒體具有較好的耐磨性和韌性，同時使硬質合金和截齒體之間達到冶金結合，顯著提高硬質合金和截齒體之間結合力。而且簡化了工藝，降低了成本，并顯著提高了使用壽命，與鍛造釬焊截齒相比，綜合壽命提高4倍以上。
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