采煤機鎬型截齒一體化生產線的方法研究

王慧 高恩達

摘要：為了解決釬焊后熱處理出現的硬質合金頭脆化和焊縫質量下降問題，我們在對國內截齒生產廠進行了大量調研后，引進了截齒硬質合金釬焊—熱處理一體化生產線。

1.截齒硬質合金釬焊—熱處理一體化生產流程：

（1）焊前準備

① 把合金放入30%硼砂水中煮沸20分鐘，然后自然冷卻到室溫，撈出晾干。

② 在Z516-1A臺鉆上用Ф16的鉆頭系上砂紙清理Ф16孔銹蝕。

③ 用無水酒精清洗Ф16孔。

（2）合金釬焊

①截齒逐次進入感應加熱區，自動進料節拍應控制在12秒-14秒之間。特殊情況節拍時間以保證銅熔化為原則。

② 截齒進入焊接區時（以感應器出口邊緣始算，鎬型齒向里100mm），首先向合金上部補撒硼砂，待銅熔化后應輕晃合金數下，以便合金下移、排渣，并輕壓合金到位，觀察焊縫圓周是否有銅液充滿。禁止重壓、擠壓合金，造成銅液被擠出。

③如焊縫銅液未充滿應提示不得進入熱處理工序，轉入待處理程序，集中補銅。

④補銅時中頻電源直流電壓調低，將片狀銅焊料剪成寬8mm左右200 mm以上長度或使用直徑1.5 mm以下銅焊絲，以端部橫截面緊靠合金上部或焊縫部加熱。待銅焊料端部熔化時輕推焊料，補足銅為止（補銅時應同時加硼砂助焊）。

（3）等溫處理

①等溫槽實際溫度應控制在240℃-270℃之間，鎬型齒如追求超高硬度時（HRC48-50）可降到230℃。每班開始工作時，等溫槽溫度大于230℃即可熱處理，進出料平衡時溫度達到265℃，就應迅速開始送水降溫。如追求超高硬度時，可根據試驗值在合適溫度值送水降溫。

②將焊好的截齒逐次夾出，裝入專用吊鉤?？蓨A出位置，鎬型齒間距感應器出口石棉板外緣向外30mm（含石棉板）

③迅速手提吊鉤將截齒浸入等溫槽鹽液中，深度以合金頭部露出為界。左右擺3次后掛上橫桿（截齒合金應全部入鹽液中）。

④ 截齒在等溫槽內恒定溫度帶（變化不超過20℃）狀態下，停留時間不少于45分鐘。

⑤達到等溫時間后將截齒提出液面，稍停片刻淋鹽，迅速投入清洗箱，清洗冷卻，然后提出并拆吊鉤。

引進“截齒硬質合金釬焊—熱處理一體化生產線”后，雖然在一定程度上避免了二次加熱造成的氧化和脫碳，但在井下使用時耐磨性差、合金刀頭脫落、脆化現象仍然很嚴

2 試驗材料及方法

2.1 試驗材料

① 分別選用我公司自制JGC80/30、JGC102/35兩種型號截齒，每種型號截齒取三個試樣;選用凱南麥特80/30、102/35兩種型號截齒，每種型號截齒取一個試樣。進行焊縫充滿度、抗剪切強度、沖擊韌性、表面硬度、金相組織、化學成分等試驗。

② 選用凱南麥特、菲利浦斯公司截齒合金刀頭焊接所用的進口焊料各一枚，進行焊料化學成分分析試驗。

③ 選擇德國、徐州、周口、平崗等國內外四個截齒廠家的截齒各一個，進行齒體用鋼振動磨損特性研究，即做固定磨料磨損試驗和散體磨料振動磨損試驗，通過對比，目的在于選出最優齒體材料。

2.2試驗內容

①焊縫充滿度試驗;

②焊縫抗剪切強度試驗;

③表面硬度試驗;

④沖擊韌性試驗;

⑤截齒化學成份試驗;

⑥截齒化學成份試驗;

⑦硬質合金化學成份試驗;

⑧進口焊料能譜分析;

⑨齒體磨損試驗;

2.3試驗方法

2.3.1焊縫充滿度試驗

① 取樣方法

縱向對稱截面和橫向對稱截面。

②焊縫充滿度測量方法

在5倍放大鏡下觀測截面上焊縫并測量實際長度，按公式（3-1）計算：

A=L/Lj×100%………………（3-1）

式中：

A—充滿度;

L—縱、橫兩截面上實測有效焊縫長度之和，單位為毫米（mm）;

Lj—縱、橫兩截面上焊縫理論計算長度之和，單位為毫米（mm）;

2.3.2 焊縫抗剪切強度試驗

①取樣方法

在截齒硬質合金頭的圓柱部分截取長度H小于8mm、截面與硬質合金頭軸線的垂直度小于0.02mm的試樣。

② 裝置要求

壓頭沿試樣的軸線方向施力，其端面與試樣完全接觸，壓頭直徑D1應小于硬質合金頭直徑D，直徑差不大于2mm，支撐板孔徑D2應大于硬質合金頭釬焊孔徑D’直徑差不大于2mm，壓頭和支撐板硬度不小于48HRC。

③試驗方法

試樣裝置固定在精度為的材料試驗機上后，材料試驗機以10MPa/s的速率進行加載直至破壞，讀取破壞瞬間載荷P，按公式（3-2）計算：

……………………………………（3-2）

式中：

τ—抗剪強度，單位為兆帕（MPa）;

P—載荷，單位為牛頓（N）;

D—硬質合金頭直徑，單位為毫米（mm）;

H—截取的硬質合金頭高度，單位為毫米（mm）。

2.3.3表面硬度試驗

材料的硬度是由成分和熱處理工藝決定的。

① 測試范圍

表面硬度測試區如圖3-4所示。（單位為mm）

② 試驗方法

按GB/T230.1—2004的規定進行。

2.3.4 沖擊韌性試驗

① 取樣方法

試樣按GB/T229—1994規定制備，缺口應位于截齒受力面上。

②試驗方法

按GB/T229—1994的規定進行。

課題：2020年度黑龍江省省屬本科高?；究蒲袠I務費專項資金項目：采煤機鎬型截齒耐磨性的研究，編號：2020-KYYWF-0520