1.截齒的失效分析

截齒在切割煤巖時(shí)承受高的壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷，煤的硬度雖不很高，但其中經(jīng)常會(huì)遇到煤桿石等硬的礦料，并且在采煤和鑿巖過程中，截齒還有升溫問題，導(dǎo)致齒頂材質(zhì)軟化，加速了截齒的失效過程。 

1.1刀頭脫落 

當(dāng)截齒磨損到特定程度后，其齒尖的硬質(zhì)合金（刀形齒為合金片，鎬形齒為合金頭）將脫落。刀頭脫落的原因主要有兩個(gè)方面：

（1）釬焊質(zhì)量問題，如焊接處存在夾砂、微裂紋以及虛焊等缺陷；

（２）截齒在切到煤巖時(shí)承受的強(qiáng)大沖擊負(fù)荷，致使缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中，反復(fù)的沖擊，必然導(dǎo)致合金刀頭的松動(dòng)，Z至脫落。脫落硬質(zhì)合金刀頭的截齒已經(jīng)完全失效。 

1.2刀頭碎裂（崩刃）

截齒切割煤巖時(shí)在沖擊載荷作用下，刀頭處于高壓應(yīng)力狀態(tài)。若遇到煤巖中堅(jiān)硬的礦料，在齒刃與煤巖接觸不良處承受高的剪應(yīng)力，處于拉應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)拉應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度到某些程度時(shí)即發(fā)生碎裂，對(duì)于刀形齒來說表現(xiàn)為合金片的斷裂，而鎬形齒為鑲嵌刀尖的折斷。合金刀頭碎裂——崩刃后，截齒缺乏銳利的合金齒尖，使切割阻力劇增，Z接影響生產(chǎn)效率的提高，且加劇了截齒的磨損。 

1.3截齒的磨損 

1.3.1磨粒磨損 

截齒在工作過程中，磨粒（煤桿石等）與截齒表面間產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，帶有銳利棱角并具有合適的迎角的磨粒能切削截齒表面形成顯微切削；如果磨粒不夠尖銳或刺入截齒表面角度不適當(dāng)，則在截齒表面擠出犁溝，隨著截齒工作時(shí)間的延長(zhǎng)，磨粒反復(fù)對(duì)截齒表面推擠，產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形流動(dòng)，使得表面下層塑性發(fā)生相互作用，導(dǎo)致望變區(qū)內(nèi)位錯(cuò)密度增加，導(dǎo)致變形材料表面產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)晨，截齒表面形成薄片狀磨屑。而且煤層中存在腐蝕性介質(zhì)與截齒表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而造成表層材料腐蝕，機(jī)械性能下降，并使表層金屬與基體材料結(jié)合力降低，加快了截齒材料表層的磨損。

1.3.2熱疲勞磨損 

截齒在切割煤巖時(shí)，承受高的間歇式的沖擊載荷，為了分析其對(duì)截齒表層的破壞，可將沖擊載荷分解成法向力和切向力。法向力和切向力通過接觸點(diǎn)作用傳遞到截齒次表層，在這些力的作用下，截齒表面上較硬的微凸點(diǎn)將變形，反復(fù)擠壓導(dǎo)致附近軟表面產(chǎn)生塑性流動(dòng)并在截齒亞表層形成積累。同時(shí)截齒在切削煤巖時(shí)，由于磨損熱使刀頭磨損表面產(chǎn)生６００－８００Ｃ的高溫，而截齒切削煤巖是周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故升溫是交變的，當(dāng)?shù)额^接觸煤巖時(shí)升溫，離開煤巖時(shí)降溫，使截齒齒頂產(chǎn)生高溫回火，其組織一般為回火索氏體和鐵素體，其硬度下降５０％，力０速了截齒的磨損。由于截齒表層溫度的不斷變化，材料表層進(jìn)一步軟化，導(dǎo)致望變區(qū)內(nèi)出現(xiàn)波浪式塑性流動(dòng)和位錯(cuò)密度增加，反復(fù)的彈望變形，又使位錯(cuò)集中，繼而在表層出現(xiàn)橫向微裂紋。

大量的調(diào)研表明，各礦用截齒的失效各不相同，軟質(zhì)煤或夾好少的各礦，截齒失效以多次磨損為主，硬質(zhì)煤或夾好多的各礦多以合金頭崩碎、丟失和刀桿折斷為主。

一般來說，被磨材料的硬度與抗磨料磨損性能成正比，但在復(fù)雜的工況的條件下，高硬度不特定對(duì)應(yīng)高的不易磨損性，尤其在受沖擊載荷時(shí)更是這樣。同時(shí)在截齒的磨損失效過程，材料的硬度和磨料的硬度都不是一個(gè)準(zhǔn)確值，因?yàn)椴牧现锌赡艽嬖谲浀牟糠郑ㄈ缬操|(zhì)合金中的粘結(jié)相，刀體中的鐵素體相），軟磨料中也可能存在硬的粒子（如煤中的黃鐵礦、石英等），煤實(shí)際上是一種混合磨料，其中軟磨料對(duì)截齒表面反復(fù)擠壓導(dǎo)致材料的疲勞磨損，而硬磨料則Z接犁切截齒表面。 

2、那么針對(duì)這些問題都有什么應(yīng)對(duì)辦法呢，下面就讓我們一起來探討一下：

（1）由于截齒在切割煤巖時(shí)承受高壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷，因此，在保證截齒表面足夠的不易磨損性的同時(shí)，要注意截齒材料的韌性，以提高截齒的綜合機(jī)械性能，延長(zhǎng)截齒的使用壽命。

 （２）改進(jìn)截齒齒體與齒頭的復(fù)合形式。傳統(tǒng)的截齒采用釬焊工藝，存在齒體與齒頭的硬度梯度較大（ＨＲＣ３０—７０）和釬焊焊縫強(qiáng)度低等缺陷。采用鎮(zhèn)鑄工藝，刀頭硬質(zhì)合金與截齒體產(chǎn)生熔合層，解決了硬質(zhì)合金與截齒體間的聯(lián)接問題，大大提高了固接強(qiáng)度，而且鑄鋼往往具有二次硬化效應(yīng)，在保持齒頭高硬度的同時(shí)，基體具有較高沖擊韌性，能夠滿足整體性能要求。

 （３）正確的選用截齒的類型。鎬型齒適用于層理、節(jié)理發(fā)達(dá)或含夾石的脆性煤巖，而刀形齒適用于切割堅(jiān)韌以及層理和節(jié)理不發(fā)達(dá)的煤巖。同時(shí)在煤質(zhì)軟和夾杯少的地方，使用齒體硬度高些（如ＨＲＣ５２），幾值相應(yīng)低些的截齒，相反，則應(yīng)考慮提高材料的塑性和韌性（凡９８０—１００）／ｃｍ‘），稍微降低一些硬度（如ＨＲＣ３８—４３）。 

（４）采用塑、韌性較好的硬質(zhì)合金刀頭。為了防止截齒的碎裂和提高不易磨損性，昊泉截齒以韌性較好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金為刀頭材料采用電弧焊將刀頭焊在刀體上的新工藝，經(jīng)使用試驗(yàn)，刀頭沒有發(fā)現(xiàn)碎裂以及崩刃，焊縫的抗剪切強(qiáng)度大大提高