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提高矿用挖掘机斗齿性能的研究
[2016/5/7]

  挖掘机斗齿是在采挖作业中磨损最严重的零件,由于其在使用过程中直接与矿石、砂土、岩石等接触,工作条件十分恶劣,使用寿命短、更换频繁,因而属于一种用量大,消耗快的易损件。

  传统的大型挖掘机斗齿材质多数为高锰钢,因高锰钢的特点是具有加工硬化性,冲击能量越大,硬化效果越好,但是如果加工硬化效果不充分,则会使表面硬度偏低、耐磨性差。所以对于那些冲击载荷不大的工况,由于它不能充分得到加工硬化,其硬度和耐磨性将无法提高,在这种工况条件下使用高锰钢是不合理的。

  研究发现,在冲击较大的工况下,高锰钢挖掘机斗齿也并非是最优越的耐磨材料。因为在凿削式磨损工况下,高锰钢的加工硬化峰也不再最表层,而在亚表层,此处的组织脆化萌生裂纹会引起磨损表面的剥落。另外,高锰钢加工硬化后,其屈服强度并不高,在较大的挖掘力作用下,挖掘机斗齿受到弯曲变形,有时也会产生开裂,难以达到预期的使用寿命。

  通过对挖掘机斗齿表面进行强化处理,来提高斗齿的性能。高锰钢或低碳合金钢本身具有很高的强韧性,用它们作挖掘机斗齿能满足强韧性的要求,如果在其表面上再进行表面强化技术,既使斗齿材料具有高的耐磨性,而且具有良好的塑韧性。目前采用的主要有锤击、喷丸、炸药爆炸等方法。研究人员根据复合材料的特点和斗齿的性能要求,通过不同的工艺,研制出镶块斗齿和电渣熔铸斗齿等,目的都是通过在斗齿表面形成耐磨层,而心部保持较高的塑韧性。该方法的主要优点是工艺简单,缺点是工艺质量要求高。另外,随着表面技术的发展,除了上述方法之外,目前热喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等均已成功应用在挖掘机斗齿上,使斗齿的性能有大幅度的提高。

  近年来,国外对斗齿材料、结构、制造工艺等研究的发展非常迅速,而国内这方面虽说也取得了一定的成绩,但与国外相比,还存在很大的差距。由于挖掘机斗齿用量大、磨损大、易消耗,所以国内科技人员应选择斗齿合适材料,优化其结构设计,确定稳定的工艺参数,采用表面强化技术等研制出于国外能媲美的同类产品,是实现挖掘机斗齿国产化急需解决的问题。

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