Le pic de mineur est un outil de coupe utilisé dans les machines d'extraction de charbon et les tunneliers miniers. La qualité du pic influe directement sur l'efficacité des machines et les coûts de production des entreprises. Face à la demande croissante en énergie, notamment en charbon, et afin d'améliorer l'efficacité minière, la puissance des machines augmente sans cesse, ce qui exige des pics de mineur toujours plus performants. Fabriqués à partir de ces outils, ils doivent présenter une résistance, une dureté et une résistance à l'abrasion élevées, ainsi qu'une grande résistance à la flexion et à la corrosion, afin d'éviter les fractures, les déformations et l'usure prématurée lors de leur utilisation.

La classification générale des pics miniers est la suivante : dents pour l’extraction du charbon, dents pour creuser, dents rotatives pour creuser, etc.

Matériaux courants pour pioches minières

Actuellement, les alliages utilisés pour les pioches minières, tant au niveau national qu'étranger, sont principalement des systèmes Cr-Mo, Mn-B, Cr-Ni-Mo, Cr-Mn-Si, Si-Mn-Mo, etc. Leur méthode de production repose principalement sur la coulée et le forgeage.

Le processus de production des pioches minières peut être divisé en 3 types

(1) Le corps du pic est traité et façonné, tête en carbure brasée, chauffée dans un four à sel, trempe isotherme avec du sel de nitrate et revenu.

(2) Le corps de la pioche minière, le traitement et le moulage d'un four à sel, le chauffage d'un sel de nitrate, la trempe isotherme, le nettoyage, le brasage, la tête en carbure, le revenu.

(3) Technologie d'intégration brasage-traitement thermique.

(1) Revêtement en carbure. Le revêtement anti-usure des pics miniers consiste à appliquer une ou plusieurs couches de matériau de haute dureté et de haute résistance à l'usure sur la tête et le corps des dents du pic, formant ainsi une ceinture protectrice. Ce revêtement présente une haute résistance à l'abrasion et une bonne résistance à la corrosion, évitant le contact direct entre la tête de la dent et la roche charbonnière. Ceci réduit les frottements et les impacts entre la tête de la dent et la veine de charbon, et ralentit l'usure des pics, prolongeant ainsi leur durée de vie. Le revêtement présente l'avantage d'être simple à mettre en œuvre, peu coûteux, flexible et adaptable à une large gamme d'applications.

(2) Projection thermique de surface. Une autre méthode de traitement de surface des pics miniers consiste à utiliser la technologie de projection thermique pour améliorer la résistance à l'usure et la durée de vie de la tête du pic. Par exemple, la projection à haute température d'une couche de céramique métallique sur la tête du pic augmente sa dureté (HRC ≥ 60), ce qui lui confère une excellente résistance à l'usure et permet d'accroître la durée de vie du pic de plus de 50 % !

(3) Procédés de métallurgie de surface. La métallurgie de surface utilise un arc plasma comme source de chaleur pour former une couche uniformément dense sur la surface du substrat. Associée à un revêtement protecteur spécial résistant, elle assure la liaison métallurgique entre le revêtement et le substrat métallique. Le rechargement plasma est un procédé de solidification rapide hors équilibre, renforcé par des effets de solution solide sursaturée, de dispersion et de précipitation. La couche métallurgique ainsi obtenue présente une très haute résistance à l'abrasion, à la corrosion et à l'oxydation à haute température.

(4) Traitement thermochimique. Le traitement thermochimique consiste en la cémentation, l'infiltration de bore, l'infiltration de chrome et d'autres traitements thermiques chimiques de surface des pics miniers, afin de former des composés plus durs et d'améliorer ainsi leur résistance à l'usure. Le traitement de boruration et de chromage de l'acier 40CrNiMo permet la formation de composés de bore et de chrome en surface, ce qui améliore la dureté et la résistance à l'usure et prolonge la durée de vie des pics miniers.

Procédé de rechargement laser pour les pics miniers

L'utilisation d'un laser comme source de chaleur pour fondre la poudre à la surface de la pièce permet une liaison métallurgique à haute résistance et faible dilution. Le rechargement laser est une technologie de modification de surface innovante. Son principe repose sur l'utilisation d'un faisceau laser haute densité provoquant une fusion rapide de l'alliage et du substrat, dont la composition et les propriétés diffèrent. La solidification rapide de la couche d'alliage ainsi formée, à la surface du substrat et au niveau du substrat, offre des propriétés et une composition totalement différentes. Comparé aux méthodes traditionnelles de rechargement, de projection ou de placage, ce procédé présente un faible taux de dilution, une densité de dépôt élevée et une excellente adhérence au substrat. Il est particulièrement adapté à la fusion de matériaux variés, même lorsque la taille et la teneur en particules varient considérablement.

Les pics miniers à rechargement laser présentent une résistance à l'usure, une longue durée de vie, une grande robustesse et l'absence d'étincelles. Ils permettent non seulement de réduire les coûts de production du charbon et la pénibilité du travail, mais constituent également une solution efficace au problème persistant des étincelles générées par l'utilisation des pics miniers lors de l'extraction. L'application de matériaux de rechargement laser confère aux pics miniers des performances et une forme de rechargement polyvalentes et contrôlables. De plus, ce procédé de rechargement laser apporte une solution complète aux problèmes de ramollissement de la tête de la dent lors du brasage.