1、顎板磨損機理
多年的生產實踐表明，顎板在破碎物料時，除因韌性不足而斷裂失效以外，主要表現為兩種失效形式，即疲勞磨損和犁溝磨損。這主要是由破碎過程中顎板受到沖擊、擠壓和研磨所致。
疲勞磨損是在沖擊或擠壓應力較高，物料形狀較圓整的情況下發生的。據測試，顎式破碎機在工作循環中，顎板受到脈動循環載荷作用。盡管動顎擺動次數較大，物料連續進入破碎腔，但由于破碎腔中物料的破碎存在隨機性，因而顎板上的任一點仍呈現較快的不規則脈動應力循環。當表面接觸應力足夠大時，顎板中由于冶煉、鑄造過程中造成的夾雜物和氣孔之類的缺陷以及金屬晶體缺陷就會由于應力集中而發展成微裂紋，并在應力循環的作用下逐步擴展，造成小塊脫落，如圖l所示。若物料與顎板的相對運動速度較大，物料雖不能切入顎板表面，但斷續劃過顎板表面，也會使其受到交變接觸應力作用，產生微變形，同時由于物料的反復作用而產生局部加工硬化，形成軟硬相間的表面，同樣也會造成微粒剝落。
犁溝磨損在微觀上表現為兩種形式：其一是物料在外力作用下以一定速度相對于顎板運動時，硬物料尖角部位微量切入金屬基體，并經歷一段距離后又從基體中脫離出來，導致表層材料脫落，在基體上留下一道道犁溝，如圖2所示。其二是物料壓入顎板表面造成壓痕，使壓痕周圍表層突起，隨后剝落所致。造成犁溝的條件取決于局部應力和顎板材料與物料兩者的相對硬度。在應力一定的情況下，物料的硬度比顎板材料的硬度大得越多，越容易產生犁溝磨損。生產實踐中，我們常看到顎板在破碎石英時，由于石英硬度遠遠超過顎板鋼基體硬度，因而，表面犁溝磨損十分嚴重，且犁溝形貌多呈倒三角形，應力越大犁溝越深。而在破碎石灰石時，由于石灰石比顎板基體軟得多，在壓力作用下自身破裂，被碾成粉狀。所以，破碎石灰石時，很少看到有犁溝磨損。
2、影響顎板磨損的因素
顎式破碎機顎板磨損與許多因素有關。不同的機型，由于其運動特性不同，其顎板磨損也不相同：同一臺破碎機，由于破碎的物料或物料組分不同，其磨損也不一樣。這就有必要弄清造成磨損的主要原因所在。
2.1物料硬度及其組分對顎板磨損的影響
物料的硬度對顎板磨損有著重要影響。在其它條件相同的情況下，硬度高的物料比硬度低的物料更容易壓入顎板基體表面，從而產生犁溝磨損。
表1為不同物料對X210CrW12耐磨材料的影響。從中可看出，上述物料對X210CrW12材料磨摜的影響順序為：石英>雜砂巖>玄武巖>輝綠石>石灰石。
石英是造成顎板磨損的主要物料，其硬度通常在HV1100左右，遠遠超過一般的錳系及鉻系鋼基耐磨材料的硬度。磨損形式多為犁溝磨損。
雜砂巖，通常含有41%左右的石英和36%左右的方解石，整體相對較軟，但由于組分中含有硬度較大的石英，因此，對顎板基體仍有犁削作用，造成的磨損也較嚴重。
玄武巖與輝綠石相比，雖然其組分中所含的長石和輝綠石硬度相當，但所含的比例大不一樣，玄武巖中長石占的比例較大而輝綠石中輝石的比例相對較小。因此，玄武巖對顎板的磨損要比輝綠石的大。
石灰石，其主要成分是極軟的方解石，所以對顎板基體磨損很小，通常不易察覺。
2.2顎板材料對顎板壽命的影響
顎板材料對顎板使用壽命的影響是不言而喻的。國外對耐磨材料的研究起步較早，目前國內廣泛使用的高錳鋼ZGMn13就是英國人R.A.(R.A.Hadfeld)于1882年發明的，堪稱第一代耐磨材料。時至本世紀30年代，出現了第二代耐磨材料——鎳硬鑄鐵，其耐磨性遠優于高錳鋼，但脆性很大，因而未能廣泛應用。第三代耐磨材料是本世紀70年代興起的高鉻鑄鐵（鋼），其沖擊韌性與鎳硬鑄鐵相比有所提高，而且還具有較高的耐磨性能，因而成為耐磨材料的換代產品，但其生產工藝要求較為嚴格。此后，出現了因工況條件不同而合理配比沖擊韌性和耐磨性的耐磨合金鋼和金屬復合材料。
盡管高錳鋼在低應力和中應力沖擊磨料磨損條件下，正部分被其它鋼種所替代，但由于其生產工藝條件要求不高，原料來源廣泛，目前仍在耐磨材料中占有重要地位。就國內應用廣泛的錳系鑄鋼如ZGMn13而言，其強度、塑性以及韌性都較高，可以在很大的沖擊載荷下工作而不致斷裂，然而要發揮高錳鋼鑄件的耐磨性能，其關鍵在于充分利用其在沖擊條件下能產生表面加工硬化的特性。通常，有以下三條途徑可提高高錳鋼鑄件的耐磨性能。
(1)適量添加Cr、Mo、V、Ti等合金元素
在錳系鑄鋼中，適量添加合金元素，具有強化奧氏體基體，增加硬化第二相以及提高奧氏體加工硬化速率等作用，因而是提高耐磨性、延長顎板使用壽命的有效途徑。添加合金元素Cr后，在水韌處理時，Cr可大部分溶入奧氏體中，使其穩定性提高，同時又促使碳化物在冷卻時加快析出，因而可提高鋼的屈服強度，增加在強沖擊磨損時的耐磨性。
(2)采用不同的鑄造工藝
砂型鑄造與金屬型鑄造相比，對高錳鋼鑄件的表面硬化作用有很大差別。采用砂型鑄造工藝生產的鑄鋼件，其表面硬度一般為HB250～350，HRC25～35，而采用金屬型鑄造工藝生產的鑄鋼件，其硬度可達到HB280—400，HRC27～38，比砂型鑄造提高約25%左右。因此，若生產條件許可，采用金屬型鑄造工藝可提高顎板的使用壽命。
(3)采用不同的熱處理工藝
采用水韌處理。水韌處理可使高錳鋼在鑄態時組織中析出碳化物，因而韌性較低，但加熱到1030-- 1100℃后，進行水冷，可得到單一奧氏體組織，韌性提高，使其在高負荷條件下發揮出較高的耐磨性能。
采用爆炸硬化處理，爆炸硬化可在極短的時間內產生高壓，使高錳鋼表面形成一層硬化層，其硬度可達到HB300～500，屈服強度可提高2倍，耐磨性提高50%。
2.3動顎運動軌跡對顎板磨損的影響
動顎運動軌跡對顎式破碎機的性能有著重要影響。顎式破碎機的主要性能指標生產能力、比功耗、鋼耗（顎板磨損）以及破碎產品質量等都與運動軌跡有著直接關系。現以復擺顎式破碎機機為例，來分析動顎運動軌跡對顎板的磨損的影響。復擺顎式破碎機的顎板經生產使用后，通常具有如下磨損特征：固定顎板的磨損主要發生在顎板下部，排料口處磨損最大，而動顎在中部磨損最大。
為分析顎板磨損情況，以計算機模擬出顎板齒面上各點的運動軌跡，分析其行程、角度以及軌跡的轉向等。動顎齒面上的運動軌跡從上部到下部逐步由橢圓變成扁平的月牙形，而其軌跡長軸的方向則隨肘板的支承方式不同而有所變化。在傳統的顎式破碎機中，軌跡長軸與靜顎成一較小的角度，且該角度自上而下逐步變大，到排料口處，該角度達最大值。因此，若將長軸投影響到水平軸和垂直軸上則可得到其行程的分布規律，即水平行程從動顎上部到中部逐漸減小，再從中部到下部又逐漸增大；垂直行程則從上部到下部逐漸增大。動顎工作時，上部以近似于圓的橢圓軌跡，向左、向左下運動壓碎礦石；動顎下部則以月牙形的軌跡，向左、向左上近乎垂直地研碎礦石。因此，當礦石從上部破碎到中部時，因中部動顎行程變短，破碎作用減弱而使礦石難以充分破碎，滯留于中部，從而加劇了動顎中部的研磨，致使動顎中部磨損最大。在排料口處，由于破碎力與摩察力的合力處于摩擦錐之外，如圖4所示，這便使物料沿因定顎板齒面滑動，同時由于該處齒面上的垂直行程最大，因而產生嚴重磨損。改變動顎的支承方式可改變動顎運動軌跡的長軸方向，從而減小動顎的垂直行程，減輕顎板磨損。
此外，嚙角、齒形對顎板的磨損也具有一定的影響。
3、提高顎板壽命的措施
3.1針對不同礦石性質合理選擇破碎機機型
目前國內外研制開發的顎式破碎機已達數十種，總的來看，各有各的特點。如簡擺顎式破碎機在破碎極堅硬物料方面確實具有其它機型無可比擬的優點，其顎板壽命比復擺顎式破碎機延長3～4倍。
3.2合理設計破碎機機構參數
從70到80年代，人們曾經通過構造曲線型腔來提高顎式破碎機的性能，起初收到了良好的效果，但由于顎板磨損存在不均勻性，往往設計之初的理想齒面，一經磨損后就很快是喪失其原有的性能。因此，要提高顎式破碎機的整機性能，尤其是顎板的使用壽命，可通過調整顎式破碎機的機構參數獲得有利于減小磨損的運動軌跡，這樣，調整動顎運動軌跡而不是構造曲線型腔，就成為提高顎式破碎機性能的一條最為理想的途徑。我院研制的PEW系列外動顎勻擺顎式破碎機就是最好的例子。如PEWA750×1060外動顎低矮破碎機在金川龍首礦使用2年多，出礦200多萬t，顎板還沒有調頭。在銅陵鳳凰山礦f=18～20硬巖礦使用，顎板壽命比傳統復擺顎式破碎機提高5倍，近年來我院研制的外動顎勻擺顎式破碎機系列是顎式破碎機新機型，該機型結構獨特，參數設計合理，具有理想的動顎軌跡，顎板磨損很小，壽命長。
3.3采用適合的鑄造工藝及熱處理工藝
如果條件許可，采用適合的工藝措施將是提高顎板壽命的極好方法，一般可提高顎板耐磨性能近～倍以上。
3.4合理設計嚙角和齒形
合理的嚙角在破碎物料時能有效地鉗住物料而不致產生滑動、加劇磨損。不同的物料選用不同的齒形，既能提高生產能力又能延長顎板的使用壽命。
3.5研究并采用新型耐磨材料
4、結語
從顎式破碎機顎板磨損機理入手，指出了顎板磨損的兩種主要失效形式，即疲勞磨損和犁溝磨損，并分析和總結了影響顎板磨損的因素，提出了提高顎板壽命的措施。試驗證明，這些措施在研制的新型破碎機中取到了良好的效果。
