一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及采煤截齒，尤其是涉及一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒。
【背景技術(shù)】
[0002]采掘機(jī)械所用的采煤刀具稱為截齒，它是綜采機(jī)上直接切割煤巖的關(guān)鍵零件。截齒是易損件，對(duì)噸煤成本有一定的影響，所以提高截齒質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)提高采煤機(jī)工作效率和降低生產(chǎn)成本有重要意義。
[0003]截齒是直接截割煤和巖石的，它受到煤和巖石的磨粒磨損和沖擊，因此，對(duì)截齒的基本要求是:(1)高耐磨性；(2)高強(qiáng)韌性。當(dāng)遇到夾矸及斷層時(shí)不僅要求耐磨性好，而且耐沖擊，最好達(dá)到刀頭不崩裂，刀體不磨損。
[0004]一般的硬質(zhì)合金截齒生產(chǎn)工藝過(guò)程是:齒體鍛造一一熱處理一一釬焊硬質(zhì)合金頭，這樣的結(jié)果是釬焊硬質(zhì)合金的熱循環(huán)會(huì)使齒體退火而變軟，降低了截齒的耐磨性；還有生產(chǎn)廠家采取如下的生產(chǎn)工藝:齒體鍛造一一釬焊硬質(zhì)合金頭一一整體熱處理，這樣的結(jié)果是整體熱處理會(huì)影響到合金頭的性能，會(huì)在釬焊縫及硬質(zhì)合金頭中產(chǎn)生微裂紋，損害截齒使用壽命。這是一對(duì)很難解決的矛盾。針對(duì)截齒在使用中的難題，國(guó)內(nèi)外都采取了種種措施，但是目前使用的截齒仍不夠理想。
[0005]瓦斯和煤塵爆炸是嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害，此類事故一旦發(fā)生將造成群死群傷的嚴(yán)重后果，不僅嚴(yán)重影響礦井經(jīng)濟(jì)效益，而且會(huì)影響整個(gè)煤炭行業(yè)的整體形象，帶來(lái)嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。
[0006]瓦斯爆炸發(fā)生必須具備三個(gè)條件:(I)瓦斯?jié)舛仍诒O限范圍內(nèi)(5%—一16%)
(2)足夠能量的引火源(3)空氣瓦斯混合氣體中氧含量在12%以上。因此防止瓦斯爆炸事故發(fā)生的重點(diǎn)在兩個(gè)方面，其一是采取各種措施防止瓦斯聚集，目前采取的瓦斯抽采，通風(fēng)排放就是為了防止瓦斯聚集。而消除引起瓦斯爆炸的能量源是瓦斯爆炸的另一重要技術(shù)手段。煤塵爆炸預(yù)防也有類似情況。
[0007]引起瓦斯和煤塵爆炸的引火源有:電器火花、放炮火源、機(jī)械摩擦、吸煙明火等，而機(jī)械與巖石摩擦、撞擊產(chǎn)生火花也是引起瓦斯爆炸的重要原因。有文獻(xiàn)報(bào)道了多起采煤截齒摩擦火花引發(fā)瓦斯爆炸的案例。根據(jù)對(duì)我國(guó)361起一次死亡3人以上的瓦斯事故引火源的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明:電器火花引燃占總次數(shù)的41.55%，放炮火源占29.92%，摩擦撞擊占8.59%，吸煙明火占1.94%，其它占18.00%。雖然摩擦和撞擊火花是引起瓦斯爆炸的重要原因之一，但是這一問(wèn)題還沒(méi)有引起人們的充分認(rèn)識(shí)，往往是在找不到其他火源的情況下，才會(huì)考慮摩擦撞擊火花的原因。實(shí)驗(yàn)室研究表明:在金屬與巖石撞擊或相互劇烈摩擦出的部分熱量，將導(dǎo)致熔化的顆粒沿著旋轉(zhuǎn)或飛散的軌跡飛濺，顆粒在離切削表面10-30cm處最先產(chǎn)生火花，這是其切削表面的溫度往往達(dá)到或超過(guò)1400°C，該溫度足以使瓦斯被點(diǎn)燃或引爆。
[0008]隨著我國(guó)煤礦向集約化生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，大量高速、重載采煤機(jī)械已投入使用，如德國(guó)生產(chǎn)的EDW450/1000L型采煤機(jī)，其功率高達(dá)1000KW。為發(fā)揮設(shè)備效力，一般滾筒直徑較大，截齒數(shù)量多，旋轉(zhuǎn)速度快，截齒作為其核心配件起著相當(dāng)重要的作用。從礦井安全角度看，當(dāng)遇到夾矸時(shí)極易產(chǎn)生火花，此類截齒的最大問(wèn)題是其本質(zhì)不具備防火花功能。在沒(méi)有及時(shí)停機(jī)的情況下，將產(chǎn)生二次火花，二次火花能量遠(yuǎn)高于一次火花，在瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸極限或恰逢瓦斯突出時(shí)，極易發(fā)生瓦斯爆炸。
[0009]鑒于上述情況，有必要研究開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命本安型煤礦截齒，此種截齒在遇到夾矸或堅(jiān)硬煤層時(shí)，截齒與煤巖撞擊不會(huì)產(chǎn)生火花或產(chǎn)生的火花不足以引燃瓦斯，這樣就可以從根本上消除瓦斯爆炸的可能性。同時(shí)，截齒壽命應(yīng)大大提高，以降低噸煤成本，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒，解決了采煤截齒使用中短壽命，同時(shí)截齒切割煤巖時(shí)，無(wú)火花，不能引燃瓦斯，確保截齒在全壽命周期中的使用安全。
[0011]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0012]本實(shí)用新型包括硬質(zhì)合金頭和采煤截齒齒體；本實(shí)用新型所述硬質(zhì)合金頭為蘑菇狀硬質(zhì)合金頭，除蘑菇狀硬質(zhì)合金頭裸露部分外，在采煤截齒齒體的錐體前部20?30mm打磨深度6?8 mm處，堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金層，蘑燕狀硬質(zhì)合金頭與采煤截齒齒體配合處用銅基釬焊層連接。
[0013]所述堆焊的耐磨合金層的厚度為7?9 mm。
[0014]所述耐磨合金層的復(fù)合粉末的材料配方，按質(zhì)量百分比分別為:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中，Co和WC的質(zhì)量百分比分別為:12%、88%。
[0015]所述蘑燕狀硬質(zhì)合金頭材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比分別為:11.5%的Co、87.5% 的 WC 和 0.5-1% 的 No
[0016]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型開(kāi)發(fā)了一種既有齒體表面的高硬度、高耐磨性，又保持釬焊縫及硬質(zhì)合金頭強(qiáng)度和韌性的加工工藝，消除了堆焊裂紋。從而解決了采煤截齒使用中短壽命的難題，平均壽命提高近I倍，同時(shí)截齒切割煤巖時(shí)，無(wú)火花，不能引燃瓦斯，確保截齒在全壽命周期中的使用安全。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖2是圖1的左視圖。
[0020]圖中:1、蘑菇狀硬質(zhì)合金頭；2、耐磨合金層；3、采煤截齒齒體。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括硬質(zhì)合金頭和采煤截齒齒體3 ;所述硬質(zhì)合金頭為蘑菇狀硬質(zhì)合金頭1，除蘑菇狀硬質(zhì)合金頭裸露部分外，在采煤截齒齒體3的錐體前部20?30mm打磨深度6?8 mm處，堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金層2，再鉆孔并釬焊蘑菇狀硬質(zhì)合金頭，蘑菇狀硬質(zhì)合金頭I與采煤截齒齒體3配合處用銅基釬焊層連接，最后進(jìn)行熱處理。。
[0023]熱處理工藝:釬焊好的截齒冷卻后，置于加熱爐內(nèi)，溫度控制在650-700°C，投入10%Na0H淬火劑中，淬火劑溫度160 °C (可控)，進(jìn)行淬火熱處理。在加熱過(guò)程中，截齒上部溫度高，下柄部溫度低。
[0024]所述堆焊的耐磨合金層2的厚度為7?9 mm。
[0025]所述耐磨合金層的復(fù)合粉末的材料配方，按質(zhì)量百分比分別為:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中，Co和WC的質(zhì)量百分比分別為:12%、88%。
[0026]所述蘑燕狀硬質(zhì)合金頭材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比分別為:11.5%的Co、87.5%的WC和0.5-1%的N。它是在國(guó)產(chǎn)YGllC硬質(zhì)合金頭材料的基礎(chǔ)上，添加少量N及其它微量元素，進(jìn)一步增加硬質(zhì)合金頭的硬度和耐磨性。其主要機(jī)械性能:硬度HRA86.5-87，強(qiáng)度 σ ,=23501/? 密度 14.3g/cm3。
[0027]耐磨合金復(fù)合粉末堆焊方法為:等離子弧堆焊，離子氣、送粉氣和保護(hù)氣均為99.99%的工業(yè)氬氣。
[0028]本實(shí)用新型的采煤截齒具體試驗(yàn)結(jié)果:
[0029](I)合金堆焊層與硬質(zhì)合金頭材料火花檢測(cè)及瓦斯引燃安全性試驗(yàn)結(jié)果
[0030]Ni60AA(80%) +Co-ff-C(20%)等離子堆焊層與Q235A碳鋼旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)總次數(shù)為16430次，引燃試驗(yàn)瓦斯氣體次數(shù)O次，且無(wú)明顯火花發(fā)生，最終的鑒定試驗(yàn)在國(guó)家煤炭科學(xué)研究院檢測(cè)中心進(jìn)行。
[0031]硬質(zhì)合金頭材料(Coll.5%+ffC87.5%+N0.5_1%)與Q235A碳鋼旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)總次數(shù)為17501次，引燃試驗(yàn)瓦斯氣體次數(shù)O次，且無(wú)明顯火花發(fā)生，最終的鑒定試驗(yàn)在國(guó)家煤炭科學(xué)研究院檢測(cè)中心進(jìn)行。
[0032](2)截齒的井下試驗(yàn)
[0033]2012年11月6日，試驗(yàn)加工的80件全壽命安全型刀形截齒安裝在采煤機(jī)上進(jìn)行井下試驗(yàn)，后滾筒全部安裝試驗(yàn)截齒，前滾筒全部安裝對(duì)比試驗(yàn)截齒。
[0034]截齒的井下試驗(yàn)結(jié)果表明:試驗(yàn)截齒平均壽命較長(zhǎng)(20.2天)，無(wú)火花，其技術(shù)水平居國(guó)際領(lǐng)先地位。與海德拉圓柱合金頭采煤截齒(平均壽命為10.5天)相比壽命提高92.4%，為其 1.924 倍。
[0035]試驗(yàn)地點(diǎn):山西潞安集團(tuán)五陽(yáng)煤礦。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒，包括硬質(zhì)合金頭和采煤截齒齒體；其特征在于:所述硬質(zhì)合金頭為蘑菇狀硬質(zhì)合金頭，除蘑菇狀硬質(zhì)合金頭裸露部分外，在采煤截齒齒體的錐體前部20?30mm打磨深度6?8 mm處，堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金層，蘑菇狀硬質(zhì)合金頭與采煤截齒齒體配合處用銅基釬焊層連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒，其特征在于:所述堆焊的耐磨合金層的厚度為7?9 mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒，其特征在于:所述耐磨合金層的復(fù)合粉末的材料配方，按質(zhì)量百分比分別為:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中，Co和WC的質(zhì)量百分比分別為:12%、88%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒，其特征在于:所述蘑菇狀硬質(zhì)合金頭材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比分別為:11.5%的Co、87.5%的WC和0.5_1%的N。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高耐磨全壽命安全型采煤截齒。包括蘑菇狀硬質(zhì)合除蘑菇狀硬質(zhì)合金頭裸露部分外，在采煤截齒齒體的錐體前部20~30mm打磨深度6~8mm處，堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金層，蘑菇狀硬質(zhì)合金頭與采煤截齒齒體配合處用銅基釬焊層連接。本實(shí)用新型的采煤截齒既有齒體表面的高硬度、高耐磨性，又保持釬焊縫及硬質(zhì)合金頭強(qiáng)度和韌性的加工工藝，消除了堆焊裂紋。從而解決了采煤截齒使用中短壽命的難題，平均壽命提高近1倍，同時(shí)截齒切割煤巖時(shí)，無(wú)火花，不能引燃瓦斯，確保截齒在全壽命周期中的使用安全。
【IPC分類】E21C35/183
【公開(kāi)號(hào)】CN204941538
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520589616
【發(fā)明人】杜洪奎
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日