金刚石截齿技术前景

随着大型采掘机械在煤矿采掘、隧道盾构、沟槽挖掘、公路铺设以及航道疏浚等恶劣工况施工领域中的广泛应用，截齿作为切割岩层的关键工具而受到重视。按现有生产工艺生产的硬质合金截齿存在耐磨性差、齿头易脱落等问题，导致施工过程中截齿频繁更换，因此开发高性能截齿已成为一个重要的研究课题。

金刚石由于其高耐磨性、高硬度等优异的机械性能，作为高性能截齿材料具有广阔应用前景。金刚石截齿是通过特殊的工艺处理在原有硬质合金的基础上加上一层金刚石层，使其具有更高的性能。河南省亚龙金刚石制品有限公司联合中国地质大学研发的金刚石截齿在美国矿业局在油母岩矿中进行的切割试验表明，聚晶金刚石复合片截齿比常用的硬质合金截齿寿命长10~20倍，在硬岩和磨蚀性岩石中掘进的耐用性为硬质合金基体的100倍。2002年山东省地质探矿机械厂成功研制出一种采煤机金刚石截齿，利用金刚石烧结体代替硬质合金探索了一条新的结束途径。

金刚石截齿电镀型

，应用复合电镀工艺在工具表面镀覆金刚石耐磨层是提高工具耐磨性的有效途径，目前在电镀金刚石地质钻头、电镀金刚石切割锯片、电镀金刚石丝锯、电镀金刚石切削刀具等方面得到了广泛应用。由于避免了金刚石工具在高温烧结时氧或石墨化的缺点，可有效实现金刚石镀层的高耐磨性和基体的高韧性的完美结合，因此也成为提高截齿性能的重要途径。

金刚石截齿强化柱齿型

。过渡层结构由表及里弹性梯度和热膨胀梯度逐渐均匀变化，因此，柱齿内部的残余应力降低，冲击韧性提高，复合层脱落现象减少。在水电工地致密砂岩中与硬质合金钻头进行对比实验表明，金刚石强化柱齿钎头寿命较硬质合金提高了20倍，效率提高25%，显示了其高效掘进的优越性。

金刚石截齿孕镶型

。金刚石孕镶截齿是一种采用钢体齿身和齿头混料直接通过粉末冶金的方法，利用热压工艺烧结而成的高性能截齿。齿头以金刚石粉为主要耐磨混料，其实用性能较硬质合金截齿有了大幅度的提高。

金刚石截齿热稳定性型

。热稳定性聚晶金刚石是只采用微米级的单晶金刚石烧结而成，在高温（1200摄氏度）夏能保持原有物理机械性能的聚晶金刚石。他不需要硬质合金做底衬。

其中掘进机截齿在硬度上要求较高。

为了解决截齿在采煤过程中的快速磨损失效问题，对截齿的材料和涂层技术做了大量的研究工作。截齿钢材牌号一般为40CrMo和35CrMnSi。这两种钢硬度较低，耐磨性差，在实际使用中，由于截齿本体的磨损，导致高硬度的耐磨的硬质合金块脱落，使截齿失效。

为了解决截齿的磨损问题，最早人们开始使用手工电焊条直接堆焊于截齿易磨损部位，但由于是手工焊接，截齿形状复杂，因此焊缝粗糙，最大的弊端是手工堆焊使硬质合金粘结剂软化，强度下降，使用中更易脱落。2000年后，开始有人使用等离子自动焊堆焊和激光自动焊机堆焊截齿，使用寿命有了提高，但成本也大大提高。另外，无论是等离子焊还是激光焊，由于热源的影响，焊缝厚度一般只有2mm厚，焊不厚，耐磨性不强，因此截齿磨损的问题还是没有解决。

截齿的种类很多，一般结构是在经淬火、回火处理的低合金结构钢刀体上镶嵌硬质合金刀头。截齿在工作时承受高的周期性压应力、切应力、冲击负荷。

其主要失效形式为刀头脱落、崩刀和刀头、刀体磨损，在某些工况条件下也经常因为刀体折断造成截齿的失效。由于截齿刀体的机械性能好坏直接影响截齿的使用寿命，所以合理选择截齿刀体的材质和有效的热处理方式，对减少截齿刀体的磨损折断、降低采煤机截齿消耗量、提高采煤机械运转率、增加采煤生产的综合经济效益，都有积极的意义。