王慧 高恩達(dá)

摘要：為了解決釬焊后熱處理出現(xiàn)的硬質(zhì)合金頭脆化和焊縫質(zhì)量下降問題，我們?cè)趯?duì)國內(nèi)截齒生產(chǎn)廠進(jìn)行了大量調(diào)研后，引進(jìn)了截齒硬質(zhì)合金釬焊—熱處理一體化生產(chǎn)線。

1.截齒硬質(zhì)合金釬焊—熱處理一體化生產(chǎn)流程：

（1）焊前準(zhǔn)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(tái)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(jìn)入感應(yīng)加熱區(qū)，自動(dòng)進(jìn)料節(jié)拍應(yīng)控制在12秒-14秒之間。特殊情況節(jié)拍時(shí)間以保證銅熔化為原則。

② 截齒進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)（以感應(yīng)器出口邊緣始算，鎬型齒向里100mm），首先向合金上部補(bǔ)撒硼砂，待銅熔化后應(yīng)輕晃合金數(shù)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(yīng)提示不得進(jìn)入熱處理工序，轉(zhuǎn)入待處理程序，集中補(bǔ)銅。

④補(bǔ)銅時(shí)中頻電源直流電壓調(diào)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(shí)輕推焊料，補(bǔ)足銅為止（補(bǔ)銅時(shí)應(yīng)同時(shí)加硼砂助焊）。

（3）等溫處理

①等溫槽實(shí)際溫度應(yīng)控制在240℃-270℃之間，鎬型齒如追求超高硬度時(shí)（HRC48-50）可降到230℃。每班開始工作時(shí)，等溫槽溫度大于230℃即可熱處理，進(jìn)出料平衡時(shí)溫度達(dá)到265℃，就應(yīng)迅速開始送水降溫。如追求超高硬度時(shí)，可根據(jù)試驗(yàn)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。可夾出位置，鎬型齒間距感應(yīng)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(yīng)全部入鹽液中）。

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

⑤達(dá)到等溫時(shí)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(jìn)“截齒硬質(zhì)合金釬焊—熱處理一體化生產(chǎn)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(shí)耐磨性差、合金刀頭脫落、脆化現(xiàn)象仍然很嚴(yán)

2 試驗(yàn)材料及方法

2.1 試驗(yàn)材料

① 分別選用我公司自制JGC80/30、JGC102/35兩種型號(hào)截齒，每種型號(hào)截齒取三個(gè)試樣;選用凱南麥特80/30、102/35兩種型號(hào)截齒，每種型號(hào)截齒取一個(gè)試樣。進(jìn)行焊縫充滿度、抗剪切強(qiáng)度、沖擊韌性、表面硬度、金相組織、化學(xué)成分等試驗(yàn)。

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(jìn)口焊料各一枚，進(jìn)行焊料化學(xué)成分分析試驗(yàn)。

③ 選擇德國、徐州、周口、平崗等國內(nèi)外四個(gè)截齒廠家的截齒各一個(gè)，進(jìn)行齒體用鋼振動(dòng)磨損特性研究，即做固定磨料磨損試驗(yàn)和散體磨料振動(dòng)磨損試驗(yàn)，通過對(duì)比，目的在于選出最優(yōu)齒體材料。

2.2試驗(yàn)內(nèi)容

①焊縫充滿度試驗(yàn);

②焊縫抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn);

③表面硬度試驗(yàn);

④沖擊韌性試驗(yàn);

⑤截齒化學(xué)成份試驗(yàn);

⑥截齒化學(xué)成份試驗(yàn);

⑦硬質(zhì)合金化學(xué)成份試驗(yàn);

⑧進(jìn)口焊料能譜分析;

⑨齒體磨損試驗(yàn);

2.3試驗(yàn)方法

2.3.1焊縫充滿度試驗(yàn)

① 取樣方法

縱向?qū)ΨQ截面和橫向?qū)ΨQ截面。

②焊縫充滿度測(cè)量方法

在5倍放大鏡下觀測(cè)截面上焊縫并測(cè)量實(shí)際長度，按公式（3-1）計(jì)算：

A=L/Lj×100%………………（3-1）

式中：

A—充滿度;

L—縱、橫兩截面上實(shí)測(cè)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(jì)算長度之和，單位為毫米（mm）;

2.3.2 焊縫抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)

①取樣方法

在截齒硬質(zhì)合金頭的圓柱部分截取長度H小于8mm、截面與硬質(zhì)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(yīng)小于硬質(zhì)合金頭直徑D，直徑差不大于2mm，支撐板孔徑D2應(yīng)大于硬質(zhì)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(yàn)方法

試樣裝置固定在精度為的材料試驗(yàn)機(jī)上后，材料試驗(yàn)機(jī)以10MPa/s的速率進(jìn)行加載直至破壞，讀取破壞瞬間載荷P，按公式（3-2）計(jì)算：

……………………………………（3-2）

式中：

τ—抗剪強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）;

P—載荷，單位為牛頓（N）;

D—硬質(zhì)合金頭直徑，單位為毫米（mm）;

H—截取的硬質(zhì)合金頭高度，單位為毫米（mm）。

2.3.3表面硬度試驗(yàn)

材料的硬度是由成分和熱處理工藝決定的。

① 測(cè)試范圍

表面硬度測(cè)試區(qū)如圖3-4所示。（單位為mm）

② 試驗(yàn)方法

按GB/T230.1—2004的規(guī)定進(jìn)行。

2.3.4 沖擊韌性試驗(yàn)

① 取樣方法

試樣按GB/T229—1994規(guī)定制備，缺口應(yīng)位于截齒受力面上。

②試驗(yàn)方法

按GB/T229—1994的規(guī)定進(jìn)行。

課題：2020年度黑龍江省省屬本科高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目：采煤機(jī)鎬型截齒耐磨性的研究，編號(hào)：2020-KYYWF-0520