Os dentes da caçamba das escavadeiras são componentes importantes e também peças vulneráveis, enquanto os dentes da caçamba das escavadeiras usadas são mais vulneráveis. Um dente de caçamba combinado composto por uma sede de dente e uma ponta de dente, que são conectadas por um eixo de pino. Devido ao desgaste e falha dos dentes da caçamba, a ponta do dente é a única peça que precisa ser substituída.

Análise de caso:

Um dente de balde de escavadeira a céu aberto falhou precocemente devido ao desgaste severo durante o uso. Em resposta a este lote de dentes de caçamba, foram analisadas a forma e a causa da falha da superfície do dente de caçamba e foram propostas medidas de melhoria.
Os dentes da caçamba da escavadeira são componentes importantes e peças vulneráveis nas escavadeiras. Eles são uma combinação de dentes de caçamba compostos por uma sede de dente e uma ponta de dente, que são conectados por um eixo de pino. Devido ao desgaste e falha dos dentes da caçamba, a ponta do dente é a única peça que precisa ser substituída.

1. Formulário de falha

Os dentes da caçamba da escavadeira estão sujeitos a vários graus de desgaste e impacto durante o serviço em diferentes condições de trabalho, resultando em vários graus e formas de falha. O dente da caçamba falha após apenas 3 dias de uso (aproximadamente 36 horas) em condições normais de trabalho, o que não atende aos requisitos tanto do ponto de vista econômico quanto de uso. A partir das fotos macroscópicas das peças defeituosas neste lote, pode-se observar que há sulcos óbvios como arranhões na superfície de trabalho frontal dos dentes da caçamba da escavadeira, com uma pequena deformação plástica na ponta e sem rachaduras. A superfície de trabalho frontal (a superfície em contato com o solo) é a mais fina, com cerca de 4 mm, e a superfície de trabalho traseira tem cerca de 8 mm.

2、 Análise e Discussão

(1) A análise de força mostra que a superfície de trabalho dos dentes da caçamba está em contato com o objeto escavado, e a situação da força varia durante as diferentes etapas de trabalho de um processo completo de escavação. Quando a ponta do dente entra em contato pela primeira vez com a superfície do material, a ponta do dente da caçamba é submetida a um forte impacto devido à sua rápida velocidade. Se a resistência ao escoamento dos dentes da caçamba for baixa, ocorrerá deformação plástica na ponta. À medida que a profundidade da escavação aumenta, a força nos dentes da caçamba muda. Quando os dentes da caçamba cortam o material, os dentes da caçamba se movem em relação ao material, gerando uma pressão de extrusão positiva significativa na superfície, resultando em uma força de atrito significativa entre a superfície de trabalho dos dentes da caçamba da escavadeira e o material. Se o material for blocos de rocha dura, concreto, etc., a força de atrito será significativa. Os efeitos repetidos deste processo resultam em vários graus de desgaste superficial na superfície de trabalho dos dentes da caçamba, resultando em sulcos mais profundos. A pressão positiva na face de trabalho frontal é significativamente maior do que na face de trabalho traseira, e a face de trabalho frontal está severamente desgastada. Pode-se determinar que a pressão positiva e o atrito são os principais fatores mecânicos externos que causam a falha dos dentes da caçamba da escavadeira, desempenhando um papel importante no processo de falha.

(2) Análise do processo: Pegue duas amostras da frente e duas amostras das superfícies de trabalho traseiras e triture-as para testes de dureza. Verificou-se que existe uma diferença significativa de dureza na mesma amostra, sendo determinado preliminarmente que o material é irregular. Após moagem, polimento e corrosão das amostras, descobriu-se que havia limites óbvios em cada amostra, mas as posições dos limites eram diferentes. De uma perspectiva macro, a área circundante parece cinza claro, com uma cor mais escura no meio, indicando que a peça provavelmente é uma peça fundida embutida. Do ponto de vista da superfície, a parte fechada também deve ser um bloco embutido. Os testes de dureza foram realizados em ambos os lados do limite usando o testador de dureza digital Rockwell HRS-150 e o testador de microdureza digital MHV-2000, e diferenças significativas foram encontradas (ver Tabela 1). Através da análise acima, confirma-se que os dentes da caçamba são de estrutura de inserção. A parte incluída é a inserção e a parte circundante é o substrato. A composição dos dois é semelhante, e a liga é realizada com elementos como Cr, Mn, Si, etc. Os principais componentes da liga (fração de massa, %) são 0,38C, 0,91Cr, 0,83Mn e 0,92Si. As propriedades mecânicas dos materiais metálicos dependem da sua composição e do processo de tratamento térmico. A semelhança na composição, mas as diferenças na dureza indicam que os dentes da caçamba foram colocados em uso sem tratamento térmico após a fundição. As observações organizacionais subsequentes também provaram este ponto.

(3) A análise microestrutural e a observação metalográfica mostram que a matriz é composta principalmente por uma estrutura de flocos finos pretos, e a estrutura de incrustação é composta por duas partes: bloco branco e flocos finos pretos. Além disso, existem mais estruturas de blocos brancos distantes da área da seção transversal. Outros testes de microdureza provam que a estrutura do bloco branco é ferrita, e a estrutura preta de flocos finos é uma mistura de troostita ou troostita e perlita. A formação de grandes blocos de ferrite na pastilha é semelhante à formação de algumas zonas de mudança de fase na zona afetada pelo calor da soldagem. Devido ao efeito térmico do metal fundido durante o processo de fundição, esta área está localizada na zona bifásica de austenita e ferrita, onde a ferrita cresce totalmente e sua microestrutura permanece à temperatura ambiente. Devido à parede dentária relativamente fina da caçamba da escavadeira e ao grande volume da pastilha, a temperatura no centro da pastilha é baixa e nenhuma ferrita grande é formada.

(4) A análise de desempenho mostra que a resistência ao desgaste do substrato e da pastilha sob condições de teste de desgaste abrasivo de pequeno impacto é melhor do que a do aço 45 temperado por meio de testes de desgaste na máquina de teste de desgaste MLD-10. Ao mesmo tempo, há uma diferença na resistência ao desgaste entre o substrato e a pastilha, e o substrato é mais resistente ao desgaste do que a pastilha. A composição em ambos os lados do substrato e do inserto é semelhante, indicando que o inserto nos dentes da caçamba serve principalmente como ferro frio. Refine os grãos da matriz durante o processo de fundição para melhorar sua resistência e resistência ao desgaste. Devido à influência do calor de fundição na pastilha, produz-se uma estrutura semelhante à zona afetada pelo calor da soldagem, o que não aumenta a resistência ao desgaste. Se o tratamento térmico apropriado for realizado após a fundição para melhorar a estrutura do substrato e da inserção, melhorará significativamente a resistência ao desgaste e a vida útil dos dentes da caçamba da escavadeira.

3. Conclusão

(1) O material dos dentes da caçamba é aço resistente ao desgaste de baixa liga, adequado para dentes de caçamba. Porém, devido à falta do tratamento térmico necessário, a estrutura dos dentes da caçamba da escavadeira é irregular e as pastilhas não desempenham o devido papel. A resistência geral ao desgaste dos dentes da caçamba é baixa, levando à falha precoce.

(2) Recomenda-se normalizar a fundição adequadamente após a fundição para melhorar sua estrutura e propriedades e prolongar sua vida útil. Após um tratamento térmico razoável da peça fundida, a vida útil dos dentes da caçamba aumentou quase duas vezes sob as mesmas condições de trabalho.