Maden kazması, kömür madenciliği makinelerinde ve maden tüneli açma makinelerinde kullanılan kesici bir alettir. Maden kazmasının kalitesinin avantaj ve dezavantajları, madencilik makinesinin verimliliğini ve işletmelerin üretim maliyetini doğrudan etkiler. Özellikle kömür olmak üzere enerjiye olan talebin artmasıyla birlikte, madencilik verimliliğini artırmak için kömür madenciliği makinelerinin gücü sürekli artmaktadır ve maden kazmalarının kalitesi de giderek daha yüksek seviyeye çıkmaktadır. Kömür madenciliği makinelerinde kullanılan maden kazmalarının malzemesi olarak, yüksek mukavemet, sertlik ve aşınma direnci, yüksek eğilme mukavemeti ve korozyon direnci gereklidir; bu sayede maden kazmalarının kullanım sürecinde kırılması, bükülmesi, deformasyonu ve erken aşınması önlenir.

Maden kazmalarının genel sınıflandırması şöyledir: kömür madenciliği dişleri, kazıcı dişler, döner kazıcı dişler vb.

Yaygın maden kazma malzemesi

Günümüzde, yerli ve yabancı ülkelerde yaygın olarak kullanılan maden kazma malzemesi alaşım serileri başlıca Cr-Mo sistemi, Mn-B sistemi, Cr-Ni-Mo sistemi, Cr-Mn-Si sistemi, Si-Mn-Mo sistemi vb.'dir. Üretim yöntemlerine bakıldığında ise başlıca döküm maden kazma malzemesi ve dövme maden kazma malzemesi kullanılmaktadır.

Maden kazmalarının üretim süreci 3 tipe ayrılabilir.

(1) Kazmanın gövdesi işlenir ve şekillendirilir, lehimlenmiş karbür başlık tuz fırınında ısıtılır, nitrat tuzu ile izotermal olarak soğutulur ve temperlenir.

(2) Maden kazma gövdesinin işlenmesi ve kalıplanması, tuz fırınında ısıtma, nitrat tuzu, izotermal söndürme, temizleme, lehimleme, karbür başlık, temperleme.

(3) Lehimleme-ısıtma işlemi entegrasyon teknolojisi.

(1) Yüzey kaplama karbür. Maden kazması aşınmaya dayanıklı yüzey kaplama tabakası, yüksek sertliğe ve yüksek aşınma direncine sahip yüzey kaplama malzemesinin kullanılmasıdır. Maden kazması dişlerinin gövdesine bir veya birkaç katman yüzey kaplama malzemesi uygulanarak koruyucu bir kuşak oluşturulur. Bu katman yüksek aşınma direncine ve iyi korozyon direncine sahiptir, böylece maden kazması dişlerinin gövde malzemesi doğrudan çıkarılan kömür kayasıyla temas etmez. Diş başı gövdesinin kömür damarıyla sürtünme ve darbe gibi etkileri azaltılarak kazmaların aşınma ve yıpranma arıza oranı yavaşlatılır ve kazmaların kullanım ömrü uzatılır. Yüzey kaplama, basit ekipman, düşük maliyet, daha esnek çalışma avantajlarına sahiptir ve geniş bir yüzey kaplama yelpazesine uyarlanabilir.

(2) Yüzey termal püskürtme. Maden kazmalarının yüzey işleminde kullanılan bir diğer yöntem ise, maden kazmasının baş kısmının aşınma direncini ve kullanım ömrünü iyileştirmek için termal püskürtme teknolojisinin kullanılmasıdır. Örneğin, maden kazmasının baş kısmına yüksek sıcaklıkta metal seramik bir tabaka püskürtülerek başın sertliği artırılır (HRC ≥ 60), yüksek sertlik, iyi aşınma direnci sağlanır ve maden kazmasının kullanım ömrü %50'den fazla artırılabilir!

(3) Yüzey metalurjisi yöntemleri. Yüzey metalurjisi teknolojisi, ısı kaynağı olarak plazma arkı kullanılarak, alt tabaka malzemesinin yüzeyine homojen yoğunlukta bir tabaka elde edilmesi ve bu tabakanın güçlü özel bir koruyucu kaplama ile birleştirilerek kaplama ve metal alt tabakanın metalurjik olarak bağlanmasının sağlanmasıdır. Plazma kaplama, aşırı doymuş katı çözelti takviyesi, dağılım takviyesi ve çökelme takviyesi gibi takviye edici etkilerle hızlı, dengesiz bir katılaşma işlemidir. Elde edilen metalurjik tabaka, çok yüksek aşınma, korozyon ve yüksek sıcaklık oksidasyon direncine sahiptir.

(4) Kimyasal ısıl işlem. Kimyasal ısıl işlem, maden kazmalarının yüzeyinin karbonlanması, bor infiltrasyonu, krom infiltrasyonu ve diğer kimyasal ısıl işlemlerdir; böylece maden kazmalarının yüzeyinde daha yüksek sertlikte bileşikler oluşturulur ve yüzey aşınma direnci artırılır. 40CrNiMo borlama ve krom işlemi ile yüzeyde bor ve krom bileşiklerinin oluşumu, yüzey sertliğini ve aşınma direncini artırarak maden kazmalarının hizmet ömrünü uzatır.

Maden kazmaları için lazer kaplama işlemi

Lazer kaplama, iş parçasının yüzeyindeki tozu eritmek için ısı kaynağı olarak lazer kullanılarak gerçekleştirilen, yüksek yapışma mukavemeti ve düşük seyreltme oranına sahip metalurjik bir bağlama yöntemidir. Lazer kaplama, yeni bir yüzey modifikasyon teknolojisidir. Prensip olarak, farklı bileşim ve özelliklere sahip alaşımın ve alt tabaka yüzeyinin yüksek yoğunluklu lazer ışını ile hızlı bir şekilde eritilmesi, alt tabaka yüzeyinde ve alt tabaka üzerinde tamamen farklı bileşim ve özelliklere sahip alaşım tabakasının hızlı katılaşma süreciyle oluşturulması esasına dayanır. Yüzey kaplama, püskürtme, kaplama ve diğer geleneksel yöntemlere kıyasla düşük seyreltme oranı, doku yoğunluğu, kaplama ve alt tabaka bağlaması gibi avantajlara sahiptir ve daha fazla malzemenin kaynaşması için uygundur; ayrıca malzeme özelliklerinde büyük değişiklikler gösteren parçacık boyutu ve içeriğine de sahiptir.

Lazer kaplama maden kazmaları, aşınmaya dayanıklılık, uzun ömür, kolay kırılmama ve kıvılcım çıkarmama özelliklerine sahiptir. Sadece kömür üretim maliyetini düşürmekle kalmaz, işçilerin iş yükünü azaltır, aynı zamanda maden kazmalarının kullanım sürecinde kıvılcım oluşturması nedeniyle kömür üretiminin güvenliğini tehdit eden uzun süredir devam eden soruna da iyi bir çözüm sunar. Lazer kaplama malzemelerinin uygulanması, maden kazmalarının kaplama tabakası performans göstergelerine ve kaplama tabakası şekline çok yönlülük ve kontrol edilebilirlik kazandırır; lazer kaplama malzemeleri ve kaplama işlemi uygulaması, lehimleme işlemi sırasında diş başlığında oluşan tavlama yumuşaması sorununa da tam bir çözüm sunar.