第一節(jié) 產品定義及發(fā)展歷程
1、產品定義
截齒為采掘機械截割煤和巖石的刀具，是由合金結構鋼刀體上釬焊硬質合金刀頭組合而成的。截齒比較常用的有兩種，為采煤機截齒，掘進機截齒。
截齒按幾何形狀分為扁形截齒和錐形截齒；按安裝方式分為徑向截齒和切向截齒。扁形截齒一般為徑向截齒，分為A、B兩種型式；錐形截齒一般為切向截齒，分為A、B兩種型式。
2、產品歷程
截齒為采掘機械截割煤和巖石的刀具，隨著采煤機的發(fā)展，截齒也有相應的發(fā)展。我國采煤機是從購進與仿制開始發(fā)展的。
1）購進與仿制
世界上第1臺采煤機是原蘇聯(lián)于1952年生產并開始使用的，我國于1952年購進并使用，與此同時，雞西煤礦機械廠即開始進行仿制工作，于1954年制造出我國第1臺深截式采煤機，即頓巴斯-1型采煤康拜因，隨后批量生產。在頓巴斯-1型采煤康拜因的基礎上，經過 研究 、改進和完善，設計制造了多種型式的采煤康拜因，這一時期的采煤機稱為中國第1代采煤機。
2）消化與研制
20世紀60年代初，在頓巴斯-1型采煤康拜因的基礎上，我國開始自行研制生產采煤機，1964年生產出MLQ-64型，1968年生產出MLQ1-80型淺截式單滾筒采煤機，成為我國第2代采煤機。
我國第2代采煤機的特點是截割部滾筒采用搖臂調高，牽引機構也為鋼絲繩牽引，通過應用證明，采用鋼絲繩牽引，繩筒磨損嚴重，使用壽命短，同時牽引力較小，容易拉斷而導致傷人和機器下滑事故。該類型采煤機采用了液壓傳動，具有無級調速和過載保護等特點。
3）逐步成熟與發(fā)展
我國于20世紀60年代末70年代初開始研制第3代采煤機即雙滾筒采煤機。1975年生產的MLS3-170型采煤機，實現了滾筒采煤機由單滾筒向雙滾筒的飛躍。MLS3-170型采煤機的2個可調高滾筒放在采煤機的兩端，利用搖臂調高。牽引機構采用圓環(huán)鏈牽引，提高了牽引力，但不適應大傾角采煤。
MXA-300型系列采煤機是西安煤礦機械廠1983年研制生產的大功率無鏈牽引雙滾筒采煤機，采用了三頭螺旋滾筒，滾筒轉速有所降低；牽引機構采用齒輪-銷軌式，傳動平穩(wěn)，消除了鏈牽引的缺點，機器的使用壽命延長，增設了副牽引部和可靠的液壓制動裝置，可用于大傾角（40～50°）煤層而不需要設防滑安全絞車，提高了工作效率，加大了生產能力。
MG132Π320-W新型液壓牽引采煤機是由泰山建能公司、煤炭科學 研究 總院、新汶礦業(yè)集團聯(lián)合研制完成的。該采煤機采用滾筒式采煤機發(fā)展趨勢的多電機橫向布置，液壓牽引系統(tǒng)打破常規(guī)，采煤機牽引部泵箱把長期使用的“濕腔”布置分離液壓元件改為“干腔”布置，實現了采煤機液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新。該機在同類采煤機設計中達到了國內先進水平。
1991年，由煤炭科學 研究 總院上海分院與波蘭科瑪克公司合作，研制成功我國第1臺采用交流變頻調速的MG344-PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機，性能良好，電牽引采煤機成為我國第4代采煤機。
2005年煤炭科學 研究 總院上海分院又開發(fā)出總裝機功率達1815kW的大功率采煤機。隨后，更大功率的電牽引采煤機MG900/2215-GWD也問世，該型采煤機的控制達到了國際先進水平。
第二節(jié) 產品特點及應用 分析
截齒是采煤機上的截割刀具，屬于易損件。目前，國內外使用的截齒主要有兩類：割刀型截齒和鎬形截齒，其中應用最廣的是鎬形截齒。傳統(tǒng)的兩類截齒的共同特點都是在截齒前端中心孔中鑲嵌硬質合金頭，硬質合金頭用釬焊的方法鑲焊在刀體頭部。
截齒主要用于煤礦開采及巷道、隧道、地面開溝等工程的掘進。主要配用采煤機、掘進機、銑刨機等設備。它的性能好壞直接影響采掘機械生產能力的發(fā)揮、功率的消耗、工作平穩(wěn)性和其他相關零部件的使用壽命。
截齒在工作時承受高的周期性壓應力、切應力、沖擊負荷。其主要失效形式為刀頭脫落、崩刀和刀頭、刀體磨損，在某些工況條件下也經常因為刀體折斷造成截齒的失效。
第三節(jié) 產業(yè)鏈概述
一、在產業(yè)鏈中的位置
截齒是安裝在綜合機械采煤機最前端的割煤工具，是落煤及碎煤的主要工具。產品經過原材料加工、生產、銷售等，安裝使用在采掘機械上，用于煤礦開采及巷道、隧道、地面開溝等工程的掘進。
二、相關 行業(yè) 簡述
截齒比較常用的有兩種，為采煤機截齒，掘進機截齒。主要用于煤炭開采。
2008年，煤炭經濟運行呈前緊后松、總體良好的基本態(tài)勢。前8個月，受經濟平穩(wěn)較快增長拉動，煤炭需求旺盛，價格持續(xù)上揚。進入9月份以后，受國際金融危機等影響，煤炭需求增幅下滑，庫存快速上升，價格大幅回落。
2008年全國規(guī)模以上企業(yè)原煤產量26.22億噸，同比增長12.8%，增幅同比提高3.4個百分點。全國銷售煤炭26.12億噸，增長7.52%，回落1.1個百分點。全年煤炭出口4543萬噸、進口4040萬噸，同比分別下降14.6%和20.8%。凈出口503萬噸，比上年增加288萬噸。
2009年前三季度，全國原煤產量21.38億噸，同比增長10.3%，增速同比減緩4.1個百分點。據海關統(tǒng)計，煤炭出口1685萬噸，下降52.8%；進口8573萬噸，增長1.7倍；凈進口6888萬噸，去年同期為凈出口335萬噸。
煤炭供求形勢總體較為寬松，市場價格有所回落。9月末，秦皇島港存煤442萬噸，比上月末減少53萬噸，同比減少377萬噸；直供電廠存煤2958萬噸，比上月末減少6萬噸，同比減少492萬噸，處于正常水平。
第四節(jié) 產品生產技術發(fā)展現狀
目前國內外制造截齒工藝是將齒體鍛造成型，經機加工后釬焊硬質合金，再經熱處理等方法，這種工藝制造的采煤機截齒經礦山使用證明：鍛造釬焊截齒在采煤工作中抗沖擊性能好，體現了鍛造工藝的優(yōu)勢。但該截齒耐磨性能差，其原因是受釬焊工藝技術所限，齒體尖部焊接的硬質合金有炸裂現象，截齒工作時硬質合金存在生脫落現象，使截齒提前失效，縮短了截齒的使用壽命。
2005年，我國鑲鑄截齒新技術實現了采煤截齒傳統(tǒng)制造技術的根本性革命，圓了廣大煤炭生產企業(yè)的夢想。鑲鑄截齒新技術不僅榮獲國家發(fā)明專利，而且在材料配方和制造工藝上取得新突破，以填補國家空白的結論通過了省級鑒定。
鑲鑄截齒與傳統(tǒng)的鍛造截齒相比，其優(yōu)點是以鑄代鍛、以鑄代焊，并用自制的耐磨合金替代了傳統(tǒng)的粉末硬質合金。鑲鑄截齒具有以下三方面創(chuàng)新：一是截齒材料的創(chuàng)新；二是熱處理工藝的創(chuàng)新；三是鑲鑄工藝的創(chuàng)新。
第五節(jié) 產品生產工藝特點或流程
為了適應煤炭生產發(fā)展的要求，滿足新型采掘機械的要求，截齒性能應具有比能耗低、煤屑塊度大、煤塵少、強度高、耐磨性高、自旋轉、工作可靠、壽命長等特點。目前常用的提高截齒的耐磨性和延長使用壽命的工藝措施如下：
1、采用可實現轉動的截齒
增大刀頭直徑D與固定軸直徑d的比值，使得截割中刀齒在齒座中自動旋轉，刀齒的旋向使刀尖自動刃磨，提高截齒的壽命。
2、利用熱噴涂技術對截齒進行處理
熱噴涂是利用一種熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過氣流吹動使其霧化高速噴射到零件表面，以形成噴涂層的表面加工技術。熱噴涂技術可在金屬基體上沉積陶瓷涂層，將陶瓷耐高溫、耐磨、耐蝕等特性與金屬材料的強韌性、可加工性、導電導熱性等特性結合起來，以獲得理想復合涂層制品，已成為當今復合材料及制品研制領域的一個重要發(fā)展方向。熱噴涂技術是一個涉及多學科，諸如金屬學、陶瓷學、高分子科學、表面物理學、表面化學、流體力學、傳熱學、等離子物理學等學科的邊緣科學。
采用熱噴涂工藝，在采煤機截齒體頭部噴焊一層高硬度耐磨合金，該合金層與截齒體具有良好的冶金結合，具有高硬度耐磨不脆裂的特點，其壽命比傳統(tǒng)的鑲嵌硬質合金截齒高0.5～1倍左右，且制備工藝簡單。
3、利用堆焊技術對截齒進行處理
在傳統(tǒng)鑲嵌硬質合金頭位置的截齒頭部，利用堆焊技術，按截齒形狀要求分層堆焊出截齒頭部。堆焊涂層的主要合金元素為鎢、鉻、釩，且合金元素含量與鎢系高速鋼基本一致，涂層處于熔融狀態(tài)，因此涂層結構類似鑄造高速鋼組織，其組織由骨骼狀的共晶萊氏體和奧氏體的轉變產物組成，保證涂層具有較高的硬度與耐磨性。涂層硬度為660.6HV，雖然不如硬質合金的高，但是相比之下，涂層的抗沖擊性能要優(yōu)于硬質合金，較適合于煤層中含有夾矸或有斷層的情況。
4、利用等離子束表面冶金對截齒進行處理
等離子束表面冶金技術本質上是一種快速非平衡冶金反應過程，原則上可不受組成物的相溶性、熔點、密度等性質的限制，可利用任意粉末的任意配比，獲得通常冶金方法不能得到的合金層。它是在噴涂、熔覆、堆焊之后發(fā)展起來的涂層技術，在傳統(tǒng)的熱處理工藝基礎上，對截齒齒體進行等離子束表面冶金可以獲得耐磨抗沖擊涂層，與用傳統(tǒng)工藝生產的同型號截齒相比，壽命提高2倍以上，制造成本降低了20%，具有十分顯著的推廣應用價值。
5、采用鑲鑄工藝制造截齒
鑲鑄截齒是采用在鑄型型腔中放硬質合金，然后澆注鐵液一次成型。解決了釬焊截齒所存在的問題，通過調整鑄件合金元素的加入量，使截齒體具有較好的耐磨性和韌性，同時使硬質合金和截齒體之間達到冶金結合，顯著提高硬質合金和截齒體之間結合力。而且簡化了工藝，降低了成本，并顯著提高了使用壽命，與鍛造釬焊截齒相比，綜合壽命提高4倍以上。
6、采用“三高”制粉工藝生產硬質合金頭
采用“三高”制粉工藝生產硬質合金頭材料具有以下特點：
1）選用“三高”制粉工藝生產的合金原料純度高，雜質含量低；鎢粉還原和碳化溫度高，碳化鎢結晶較完整，避免了特別粗大的碳化鎢晶粒的出現，減少了合金潛在的裂源；
2）采用鈷相非均勻合金制造工藝制取硬質合金頭，兼有高鈷合金的高韌性和低鈷合金的高耐磨性及粗晶粒合金的高韌性和細晶粒合金的高耐磨性等特點；
3）采用二次加料壓制成型的新工藝，可克服通常采用的手壓模成型出現的缺陷，使硬質合金頭的密度基本趨向一致；
4）主要力學性能指標：硬度HRC89，強度σb=2650MPa，沖擊韌性aK=16J/cm2。
采用“三高”制粉工藝生產硬質合金頭技術研制的礦用截齒被應用于EBJ—120TP型掘進機，在平頂山煤業(yè)集團一礦進行的井下工業(yè)性試驗中取得了好的效果。截齒消耗低于原所用截齒的指標，其抗磨損性能和抗沖擊性能有了較大的提高。
第六節(jié) 國內外生產技術發(fā)展趨勢 分析
截齒在掘進過程中破碎煤巖時，其上受到的應力會部分轉化為能量，故研制新的刀頭合金材料一直是截齒的發(fā)展方向。
隨著科學技術的發(fā)展，采煤機功率不斷增大，對截齒的工作性能要求也越來越高。由于礦山井下地質結構復雜，巖石、矸石隨時出現在煤層中，因此對采煤機截齒不僅要有很好的耐磨性能，而且要有較高的抗沖擊性能。滲硼是近些年發(fā)展起來的一種新型熱處理工藝，它是向金屬或其他合金擴散滲入硼元素，以獲得金屬材料的硼化物的化學熱處理方法。鋼鐵經過滲硼以后，表面具有很高的硬度和較高的耐磨性、良好的耐蝕性、抗高溫氧化性和熱硬穩(wěn)定性。
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