採掘ピックは、炭鉱の採掘機械や鉱山トンネル掘削機械の最先端で使用される部品であり、採掘ピックの品質の長所と短所は、採掘機械の効率と企業の生産コストに直接影響します。エネルギー、特に石炭の需要の増加に伴い、採掘効率を向上させるために、炭鉱機械の出力は増加し続け、採掘ピックの品質はますます高くなっています。炭鉱機械の採掘ピックの材料として、採掘ピックの使用中に破損、曲げ、変形、早期摩耗を防ぐために、高い強度、硬度、耐摩耗性、高い曲げ強度、耐腐食性が求められます。

鉱山用ピックの一般的な分類としては、石炭採掘用ピック、掘削用ピック、回転式掘削用ピックなどがあります。

一般的な鉱山用つるはしの材料

現在、国内外で一般的に使用されている鉱山用つるはし材料合金シリーズは、主にCr-Mo系、Mn-B系、Cr-Ni-Mo系、Cr-Mn-Si系、Si-Mn-Mo系などであり、製造方法としては鋳造鉱山用つるはし材料と鍛造鉱山用つるはし材料が主流である。

鉱山用つるはしの製造工程は3種類に分けられる。

（１）ピック本体を加工・成形し、超硬ヘッドをろう付けし、塩炉で加熱し、硝酸塩で等温焼入れし、焼き戻しする。

（２）採掘ピック本体の加工および成形、塩炉加熱、硝酸塩等温焼入れ、洗浄、＋ろう付け、超硬ヘッドの焼き戻し。

（３）ろう付け熱処理一体化技術

（１）表面処理超硬合金。採掘ピックの耐摩耗層の表面処理は、高硬度かつ高耐摩耗性の表面処理材を使用し、採掘ピックの歯のヘッド部分に１層または数層の表面処理材を塗布して保護帯を形成するものです。この層は高い耐摩耗性と優れた耐腐食性を備えているため、採掘ピックの歯のヘッド部分が採掘対象の石炭岩と直接接触することなく、歯のヘッド部分と石炭層との摩擦や衝撃などを軽減し、ピックの摩耗による破損率を遅らせてピックの寿命を延ばします。表面処理には、シンプルな設備、低コスト、より柔軟な操作、そして幅広い表面処理に対応できるという利点があります。

（２）表面熱溶射。採掘用ピックの表面処理のもう一つの方法は、熱溶射技術を用いて採掘用ピックの先端部の耐摩耗性と耐用年数を向上させることです。例えば、採掘用ピックの先端部に高温で金属セラミック層を溶射することで、先端部の硬度（HRC ≥ 60）を高め、高硬度、優れた耐摩耗性を実現し、採掘用ピックの耐用年数を50%以上延ばすことができます。

（３）表面冶金法。表面冶金技術は、プラズマアークを熱源として、基材の表面に均一に緻密な層を形成し、強力な特殊保護コーティングと組み合わせることで、コーティングと金属基材の冶金的結合を実現する技術です。プラズマクラッディングは、急速な非平衡凝固プロセスであり、過飽和固溶強化、分散強化、析出強化などの強化効果を持ち、得られる冶金層は非常に高い耐摩耗性、耐腐食性、耐高温酸化性を備えています。

（４）化学熱処理。化学熱処理とは、採掘用ピックの表面を浸炭、ホウ素浸透、クロム浸透などの化学熱処理を施し、採掘用ピックの表面に高硬度化合物を形成させて表面の耐摩耗性を向上させる処理です。40CrNiMoホウ素化およびクロム処理により、表面にホウ素およびクロム化合物が形成され、表面硬度と耐摩耗性が向上し、採掘用ピックの耐用年数を向上させることができます。

鉱山用つるはしへのレーザー肉盛加工

レーザーを熱源としてワークピース表面の粉末を溶融し、冶金的に接合することで、高い接合強度と低い希釈率を実現するレーザークラッディングは、新しい表面改質技術です。その原理は、組成や特性の異なる合金と基材表面を高密度レーザービームで急速に溶融し、基材表面と基材とは全く異なる組成や特性を持つ合金層を急速に凝固させるプロセスです。従来の表面処理、スプレー、めっきなどの方法と比較して、希釈率が低く、組織密度が高く、コーティングと基材の接合性が高く、より多くの材料の融合、粒子サイズや含有量の大きな変化を伴う材料特性に適しています。

レーザークラッディングされた採掘用ピックは、耐摩耗性、長寿命、破損しにくく、火花が発生しないという特徴があります。石炭生産コストを削減し、作業員の労働強度を軽減するだけでなく、採掘用ピックの使用時に火花が発生することで石炭の安全な生産が脅かされるという長年の問題に対する優れた解決策でもあります。レーザークラッディング材料を使用することで、採掘用ピックのクラッディング層の性能指標とクラッディング層の形状を多様かつ制御可能にすることができます。レーザークラッディング材料とクラッディングプロセスを適用することで、歯頭のろう付けプロセスで発生する焼きなまし軟化の問題を完全に解決します。