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抗磨損新型激光強化截齒技術資料

背景技術

截齒是采掘機組上直接切割煤巖的關鍵零件，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，導致合金頭剝落。一般的國內普通截齒抗磨損性能較差和較短的使用壽命較短的特點，從而加大了井下作業的強度，降低了生產效率。因此，研制一種工藝先進、技術穩定，并能提高截齒端部的耐磨性，進而延長使用壽命的表面處理技術是十分必要的。

技術內容

針對上述問題，由本公司和西安交通大學聯合開發研制的抗磨損新型激光強化截齒，其技術是目前提高截齒耐磨性、延長使用壽命的最新表面處理技術。

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，有效保護硬質合金刀頭，從而大幅度延長截齒的使用壽命。

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行重熔，使金屬陶瓷顆粒與基體實現冶金級結合，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，對截齒錐形面42CrMo基體進行掃描，使基體表面瞬間升溫并迅速自然降溫，對截齒錐形面進行淬火處理, 淬硬層厚度約1mm。

分析測試方法：將實驗獲得的試樣做成金相試塊，對耐磨層截面在金相顯微鏡上進行金相分析，用顯微硬度計測量耐磨層的顯微硬度。

通過檢測可以看出：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合，結合強度高。 工業應用實驗激光強化截齒在新礦集團協莊煤礦掘進工作面進行工業應用實驗。

實驗巷道203運輸巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為9.8m2；1403回風巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為11 m2。

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

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

經試驗，激光強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。與普通截齒相比，激光熔覆截齒壽命延長了3-4倍，表面合金化截齒壽命延長5-8倍。

激光技術在截齒表面工程技術上的應用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣環境下進行無污染操作，在廉價金屬材料表面形成一層硬度高、無裂紋，且與基體呈冶金結合的高性能涂層，將金屬良好的堅韌性和涂層材料的高硬度、高化學穩定性、高耐磨性結合起來，創新了高性能涂層的生產工藝。

應用抗磨損新型激光強化截齒，可以減少截齒更換檢修時間、提高生產效率，同時又能節約大量的資金，對于建設節約性社會有著廣泛而深遠的意義。