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斗齿的磨损失效机制

2017/5/16 18:44:11作者:admin来源:斗齿阅读次数:关闭本页

一、切削机制

斗齿在高冲击载荷下与岩石(矿石)等作用时,一方面与岩石(矿石)表面接触而产生较大的冲击力,若斗齿材料的屈服强度较低,则斗齿尖部产生一定的塑性变形,易形成塑变犁沟。另一方面在斗齿插入岩石(矿石)中时,若斗齿硬度低于岩石(矿石)硬度,岩石(矿石)颗粒被推进斗齿表面,会产生呈弯曲状或螺旋状的长条切屑,形成切削沟槽,同时又可能伴随显微切削碎屑产生。切屑由于剪切作用而大量变形,产生大量变形潜热,出现紧密且整齐排列的滑移台阶,形成折皱,另外,其与岩石(矿石)的摩擦作用产生摩擦热,变形潜热与摩擦热的综合作用使切屑温度骤升,出现动态再结晶、回火软化、动态相变等,改变了切屑的内部组织结构,有的还出现局部熔化现象。

二、疲劳剥落机制

斗齿插入岩石(矿石)中做往复运动,其表面形成的塑变犁沟经岩石颗粒对隆起部位进行多次碾压,可形成金属多次流动台,当斗齿材料受到的应力超过强度极限时会产生裂纹脆裂为碎屑。碎屑一是垂直于磨损方向裂开,二是沿着磨损方向裂开或被撕裂下来,其正面为平滑的沟槽条纹,背面较平整,侧面为碾压变形形成的重叠条纹。若岩石带有棱角则会剪切变形层而形成碎屑,呈扁平薄片状,边缘粗糙。还有一种情况,当斗齿与岩石反复作用时,斗齿产生塑性变形而引起很高的加工硬化作用,使斗齿齿面脆性增大,在岩石的强烈撞击下,斗齿齿面会形成脆裂碎屑,其表面有深浅不一的放射状裂纹。这种脆裂特征严格说也是疲劳剥落机制。

磨损失效机制与材质及工况条件有关,主要有切削、疲劳剥落等机制。一般而言,切削机制在斗齿的磨损失效过程中占主导地位,达7O以上;随斗齿硬度的提高,疲劳剥落机制逐渐增加,占2O~3O;当材料硬度达到上限时,脆性升高,可能发生脆性碎裂。对于以切削机制为主的工况,提高斗齿材料的硬度有利于提高其耐磨性;对于疲劳剥落机制而言,要求材料具有良好的硬韧性配合;高硬度、高断裂韧度、低裂纹扩展速率及高冲击疲劳抗力都有利于提高材料的耐磨性。