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抗磨損新型激光強(qiáng)化截齒技術(shù)資料

背景技術(shù)

截齒是采掘機(jī)組上直接切割煤巖的關(guān)鍵零件，屬易損件。其失效方式主要是磨損失效，磨損失效的主要形式為截齒端部基體磨損，導(dǎo)致合金頭剝落。一般的國(guó)內(nèi)普通截齒抗磨損性能較差和較短的使用壽命較短的特點(diǎn)，從而加大了井下作業(yè)的強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率。因此，研制一種工藝先進(jìn)、技術(shù)穩(wěn)定，并能提高截齒端部的耐磨性，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命的表面處理技術(shù)是十分必要的。

技術(shù)內(nèi)容

針對(duì)上述問題，由本公司和西安交通大學(xué)聯(lián)合開發(fā)研制的抗磨損新型激光強(qiáng)化截齒，其技術(shù)是目前提高截齒耐磨性、延長(zhǎng)使用壽命的最新表面處理技術(shù)。

利用激光能量束高度集中的特性，采用激光熔覆、表面合金化和激光淬火等強(qiáng)化工藝，提高截齒端部錐形位置的硬度和耐磨性能，延緩磨損速度，有效保護(hù)硬質(zhì)合金刀頭，從而大幅度延長(zhǎng)截齒的使用壽命。

表面熔覆工藝為：以激光能量束，在一定功率、速度條件下，將含有耐磨材料的金屬粉末熔覆到截齒錐形面上，一次熔覆厚度約3mm。 表面合金化工藝為：將納米級(jí)金屬陶瓷顆粒采用特殊方法均勻涂敷與截齒錐形面上，采用一定功率的激光能量束，將金屬陶瓷顆粒與截齒進(jìn)行重熔，使金屬陶瓷顆粒與基體實(shí)現(xiàn)冶金級(jí)結(jié)合，形成耐磨層厚度約0.9mm。

表面淬火工藝為：以一定功率的激光能量束，以一定速度，對(duì)截齒錐形面42CrMo基體進(jìn)行掃描，使基體表面瞬間升溫并迅速自然降溫，對(duì)截齒錐形面進(jìn)行淬火處理, 淬硬層厚度約1mm。

分析測(cè)試方法：將實(shí)驗(yàn)獲得的試樣做成金相試塊，對(duì)耐磨層截面在金相顯微鏡上進(jìn)行金相分析，用顯微硬度計(jì)測(cè)量耐磨層的顯微硬度。

通過檢測(cè)可以看出：耐磨層厚度均勻，硬度分布梯次均勻，說明所選擇的工藝穩(wěn)定、可行。激光熔覆截齒平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為65HRC；激光合金化截齒的平均顯微硬度為HV1099，洛氏硬度為70HRC；激光淬火截齒的平均顯微硬度為HV750，洛氏硬度為62HRC。激光熔覆和合金化工藝涂層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高。 工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)激光強(qiáng)化截齒在新礦集團(tuán)協(xié)莊煤礦掘進(jìn)工作面進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)巷道203運(yùn)輸巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為9.8m2；1403回風(fēng)巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為11 m2。

激光熔覆截齒在203巷道掘進(jìn)90米，后在1403巷道掘進(jìn)60米，共開挖半煤巖1542m3。

表面合金化截齒在1403巷道掘進(jìn)260米，開挖半煤巖2860 m3。 表面淬火截齒在1403巷道掘進(jìn)約60－80米。

經(jīng)試驗(yàn)，激光強(qiáng)化截齒端頭表面硬度、耐磨度有明顯提高，截齒使用壽命顯著延長(zhǎng)。與普通截齒相比，激光熔覆截齒壽命延長(zhǎng)了3-4倍，表面合金化截齒壽命延長(zhǎng)5-8倍。

激光技術(shù)在截齒表面工程技術(shù)上的應(yīng)用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣環(huán)境下進(jìn)行無污染操作，在廉價(jià)金屬材料表面形成一層硬度高、無裂紋，且與基體呈冶金結(jié)合的高性能涂層，將金屬良好的堅(jiān)韌性和涂層材料的高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性結(jié)合起來，創(chuàng)新了高性能涂層的生產(chǎn)工藝。

應(yīng)用抗磨損新型激光強(qiáng)化截齒，可以減少截齒更換檢修時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)又能節(jié)約大量的資金，對(duì)于建設(shè)節(jié)約性社會(huì)有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義。