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硬質(zhì)合金截齒又稱為硬質(zhì)合金煤截齒,是由硬質(zhì)合金球齒釬焊與合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)成的一種用于采煤機(jī)等工程機(jī)械的切削工具,具有出色的熱力學(xué)和化學(xué)等性能,主要表現(xiàn)在硬度大、強(qiáng)度高、抗磨性好、耐高溫性能佳和耐腐蝕性優(yōu)異等。
在煤層開采過程中,硬質(zhì)合金截齒以沖擊回轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行切割工作,因此需要同時(shí)承受高壓應(yīng)力和剪切彎曲應(yīng)力,這些應(yīng)力是周期性的且交替作用。在挖掘過程中,截齒還會(huì)與煤層之間會(huì)發(fā)生劇烈的摩擦,進(jìn)而產(chǎn)生摩擦熱。另外,在整個(gè)挖掘過程中,截齒還可能出現(xiàn)局部屈服、接觸疲勞、腐蝕以及斷裂等多種力學(xué)行為。
值得一提的是,在煤層掘進(jìn)過程中,由于沖擊載荷的作用,硬質(zhì)合金截齒常常出現(xiàn)崩塊的現(xiàn)象。這主要是由于煤層地質(zhì)的不確定性導(dǎo)致齒頭無法與煤層完全接觸,并且煤層中還含有矸石等雜質(zhì),這也是齒頭與煤層接觸不良的原因之一。在交變載荷的作用下,截齒容易產(chǎn)生沖擊疲勞和熱疲勞的裂紋,因而損壞。
為了改善硬質(zhì)合金截齒的失效問題,我們可以通過調(diào)整合金的粒徑、成分和配比來提高它的使用性能。具體來說,可以適當(dāng)增加合金中的鈷含量(8%~13%)為鈷能有效提高合金的抗熱疲勞能力、可塑性和松弛應(yīng)力等;可以選擇合適的碳化鎢(WC)粉末粒徑和配比:一般來說,WC粉末的粒徑越小,表面積越大,這將能提高鈷的平均自由程,相當(dāng)于增加了鈷含量,有利于改善合金的韌性。此外,為了增強(qiáng)鈷相的效果,可以對(duì)截齒進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?/p>