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煤截齿的失效分析
2017/7/17 10:03:43

 截齿在截割煤岩时承受的压应力、剪切应力和冲击负荷,煤的硬度虽不是高,但其中经常会遇到煤矸石等硬的矿料,并且在采煤和凿岩过程中,截齿还有升温的问题,导致齿顶材质软化,加速了截齿的失效过程。

(1)磨粒磨损

       截齿在工作过程中,磨粒(煤矸石等)与截齿表面间产生较大的压应力,带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面角度不适当,则在截齿的表面挤出梨沟,随着截齿工作时间的延长,磨粒反复对截齿表面推挤,产生严重的塑性变形流动,使得表面下层塑性发生相互作用,导致塑变区内位错密度增加,变形材料表面产生裂纹,裂纹扩展,截齿表面形成薄片状磨损,而且煤层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀,机械性能下降,并使表层金属与基体材料结合力降低,加快了截齿材料表层的磨损。

(2)热疲劳磨损

       截齿在截割煤岩时,承受的间隔式的冲击负荷,可将冲击负荷分解成法向力和切向力,法向力和切向力通过接触点作用传递到截齿次表层,在这些力的作用下,截齿表面上较硬的微凸点将变形,反复挤压导致附近软表面产生塑性流动并在截齿亚表面层形成积累,同时截齿截割煤岩时,由于磨损热使刀头磨损表面产生600-800摄氏度的高温,而截齿截割煤岩时周期性的回转运动,故升温是交变的,当刀头接触煤岩时降温,使截齿齿顶产生高温回火。

 大量的调研证明,各矿用截齿的失效各不相同,软质煤或夹矸少的各矿,截齿失效以多次磨损为主,硬质煤或夹矸多的各矿多以合金头崩裂丢失和杆断为主。

       一般来说,被磨损材料的硬度与抗磨性能成正比,但在复杂的工况条件下,高硬度比一定对应高的耐磨性,尤其是在受冲击载荷时更是这样,同时在截齿的磨损失效过程中,材料的硬度和磨料的硬度都不是一个准确值,因为材料中可能存在软的部分,软磨料中也可能存在硬的粒子,煤实际上是一种混合磨料,其中软磨料对截齿表面反复挤压导致材料的疲劳磨损,而硬磨料则直接梨切截齿表面。