引言
截齿套是用来装夹煤炭行业中截割煤层的采煤机、掘进机刀具―截齿的矿用零件,由于工矿条件复杂,截齿不断地冲击和磨损截齿套,导致截齿套折断及过度磨损失效,且截齿套更换困难、增大成本、消耗时间、耽误生产。长期以来,截齿套生产厂家一直都在努力提高截齿套的质量,从而提高截齿套的寿命,重点就是提高冲击韧性及增加耐磨性。利用传统的整体调质处理,采用合适的淬火和回火温度,可以提高截齿套的韧性,明显改善截齿套的抗冲击能力,但由于工艺的局限,随着截齿套韧性的提高,不可避免地使截齿套的硬度降低,这样一来,截齿套的内孔耐磨性就会下降,这就从另一个方面降低了截齿套的使用寿命。
1 截齿套的基本形状、材料及技术要求
该型号截齿套材料要求为30crmnsia,内孔及顶端面淬硬层深度≥2mm,基体调质硬度hrc38~42,内孔表面硬度≥50hrc,基体冲击强度≥49j/cm2。
2 中频感应淬火设备及淬火参数
设备型号与名称:gck10120感应淬火机,淬火介质:专用淬火液,冷却方式:水冷,截齿套淬火部位:φ64圆端面及φ35内孔,将截齿套放在回转台上并固定,开启回转台进行匀速旋转,将感应圈放置到位并开启加热,加热时间20秒,停止加热后迅速冷却。
3 感应淬火后截齿套性能
3.1 端面、内孔表面淬硬层深度和硬度
将淬火后的截齿套切割取样制备,进行硬度及淬硬层深度检测,其结果见表1,从表1可以看出,端面的淬硬层深度比内孔的淬硬层深度要大,这是由于内孔感应器和端面感应器同时加热造成的,端面获得的热量比内孔获得的热量要多,所以淬硬层比较深。其硬度硬度值都大于技术要求的50hrc,说明淬火的效果比较理想。
3.2 淬硬层、基体和过渡区的金相组织
按标准取样并制备,进行金相组织观测,淬硬层、基体和过渡区的显微组织如图2。
从图2的金相组织照片上可以看出,淬硬层的金相组织为:马氏体 少量残余奥氏体,组织很细微;基体的金相组织为:回火索氏体,组织较细;过渡区的金相组织为:淬硬层组织 基体组织,界线分明。淬硬层以马氏体为主,其硬度大于50hrc,基体组织为回火索氏体,说明其韧性十足,而过渡区界线分明,很窄,这是一种非常理想的组织状态。
3.3 截齿套基体的冲击功和硬度
为了检验截齿套经感应淬火产生一定厚度的硬层后,冲击韧性是否发生变化,按标准取样制备,进行冲击功和基体硬度试验,结果如表2。
从试验结果来看,经中频感应淬火的截齿套冲击强度在50j/cm2以上,而用通常工艺调质处理后,如果硬度达到表面要求的50hrc,其冲击强度要远远低于50j/cm2,从而易出现断裂的情况,不能保证截齿套的使用要求。而经过中频感应淬火的截齿套的基体硬度也能保证在hrc38~42这个范围之内,其原因是当截齿套端面和内孔同时进行高频淬火加热时,内孔壁距离感应器最近,此处的温度最高,达到淬火温度,由于强烈的热传递,使得外层也被加热到一定的温度,从而使这部分受到热影响的区域产生组织转变,且基体硬度处于要求范围之内,故在不影响冲击韧性的前提下提高了内孔及端面的硬度。
4 结论
通过以上试验数据得知,经高频感应淬火后的截齿套的硬度、冲击韧性及金相组织都非常理想,截齿套的端面和内孔都有一定深度的高硬层,可以提高截齿套的耐磨性,而基体的韧性相对于普通调质处理的截齿套有明显提高,保证截齿套能承受更大的冲击力而不会断裂,这样就保证了截齿套有良好的使用性能,且寿命也会提高,其经济效益是显而易见的。