硬质合金截齿小科普

硬质合金截齿是由硬质合金球齿钎焊与截齿齿座构成的，一般用于采煤机直接切割、采掘煤炭，因此也被称为硬质合金煤截齿。

一、原理

截齿以冲击回转的方式在煤层中推进切割，需要同时承受高压应力和剪切弯曲应力。而这是周期性与交变性的冲击载荷，在施工过程中截齿与煤层还会发生剧烈的摩擦而产生摩擦热，在整个磨损过程中还有可能伴随着局部屈服、接触疲劳、腐蚀以及断裂等多种力学行为。

二、 失效

在煤层掘进的过程中，由于冲击载荷的作用表面处于高压应力状态，硬质合金截齿发生崩块。因为煤层地质的不确定性，齿头在掘进时不能够与煤层保持完全良好的接触状态，且煤层中夹杂着一定的矸石，这也会使得接触不良甚至是不发生接触的区域不可避免地增多。因此这样的应力状态在交变载荷的作用下，容易产生冲击疲劳和热疲劳裂纹。此外，齿头表面或内部的微缺陷也会造成应力集中而使硬质合金截齿发生损坏。

三、优化

针对硬质合金截齿的失效形式与其所产生的原因，可以通过调整合金的粒径、成分以及配比来提高其使用性能。首先，Co的含量不能太低，因为其能有效提高抗热疲劳能力、增强合金的可塑性、松弛应力等。而且Co含量的增加在一定程度上会影响耐磨性，根据煤层的硬度，一般控制在8%-13%之间，质地硬时Co含量适当增加。其次是WC粒径的选择以及配比，细晶WC颗粒总表面积减小，比表面积增大，其Co的平均自由程得到提高，相当于提高了Co含量，有利于合金断裂韧性的改善。为了强化Co相，采用适当的热处理工艺也是一种相对有效的方法，利用Co所存在的多型性转变产生其他物相来增强面心立方钴，从而达到强韧化硬质合金截齿的目的。