هل تفشل أسنان دلو الحفارة؟

【1】وضع الفشل تتعرض أسنان الجرافة لدرجات مختلفة من التآكل والصدمات في ظل ظروف عمل مختلفة، مما يؤدي إلى درجات وأشكال مختلفة من الفشل. فشلت هذه السن الدلوية بعد 3 أيام فقط (حوالي 36 ساعة) من الاستخدام في ظل ظروف العمل العادية. وهذا لا يلبي المتطلبات من الناحيتين الاقتصادية والعملية. من الصور العيانية لهذه الدفعة من الأجزاء الفاشلة، يمكن ملاحظة وجود خدوش واضحة على شكل محراث على السطح الأمامي العامل لسن الدلو، وكمية صغيرة من التشوه البلاستيكي عند الطرف، ولا توجد شقوق. السطح الأمامي العامل (السطح الذي يلامس الأرض) هو الأرق، حوالي 4 مم، والسطح الخلفي العامل هو حوالي 8 مم. 【2】التحليل والمناقشة (1) تحليل الإجهاد يكون سطح العمل لسن الدلو على اتصال بالمادة المحفورة. تختلف ظروف الإجهاد في مراحل العمل المختلفة في عملية الحفر الكاملة. عندما يلامس طرف السن سطح المادة لأول مرة، يتعرض طرف سن الدلو لصدمة أقوى بسبب السرعة العالية. إذا كانت قوة الخضوع لسن الدلو منخفضة، فسوف يحدث تشوه بلاستيكي عند الطرف. مع زيادة عمق الحفر، سوف تتغير ظروف الضغط على سن الدلو. عندما تقطع أسنان الدلو المادة، تتحرك أسنان الدلو والمادة بالنسبة لبعضهما البعض، مما يؤدي إلى توليد ضغط بثق إيجابي كبير على السطح، وبالتالي توليد قوة احتكاك كبيرة بين سطح عمل أسنان الدلو والمادة. إذا كانت المادة عبارة عن كتلة صخرية صلبة أو خرسانة أو ما شابه، فإن قوة الاحتكاك ستكون كبيرة جدًا. نتيجة لتكرار عمل هذه العملية، فإن سطح عمل أسنان الدلو سوف ينتج درجات مختلفة من التآكل السطحي، ومن ثم ينتج أخاديد عميقة. إن الضغط الإيجابي لسطح العمل الأمامي أكبر بكثير من الضغط الإيجابي لسطح العمل الخلفي، كما أن سطح العمل الأمامي مهترئ بشدة. يمكن الحكم على أن الضغط الإيجابي والاحتكاك هما العاملان الميكانيكيان الخارجيان الرئيسيان لفشل أسنان الدلو ويلعبان دورًا رئيسيًا في عملية الفشل.

(2) تحليل العملية

تم أخذ عينتين من سطحي العمل الأمامي والخلفي على التوالي، وتم طحنهما بشكل مسطح لاختبار الصلابة. وتبين أن صلابة العينة نفسها تختلف بشكل كبير، وكان الحكم الأولي هو أن المادة غير متساوية. تم طحن العينات وتلميعها وتآكلها، وتبين أن هناك حدودًا واضحة على كل عينة، ولكن موضع الحدود كان مختلفًا. من وجهة نظر مجهرية، كانت المنطقة المحيطة باللون الرمادي الفاتح وكان الجزء الأوسط أغمق، مما يشير إلى أن الجزء كان على الأرجح عبارة عن قالب مدمج. من السطح، يجب أن يكون الجزء المحيط أيضًا ملحقًا. أظهرت اختبارات الصلابة على جانبي الحدود باستخدام جهاز اختبار صلابة روكويل الرقمي HRS-150 وجهاز اختبار الصلادة الدقيقة الرقمي MHV-2000 فرقًا كبيرًا (انظر الجدول 1). يؤكد هذا التحليل أن سن الدلو هو عبارة عن بنية إدراجية. الجزء المغلق هو الإدخال، والجزء المحيط هو المصفوفة. يحتوي المكونان على تركيبات مماثلة، حيث يتم خلطهما مع عناصر مثل الكروم، والمنجنيز، والسيليكون. المكونات الرئيسية للسبائك (الكسر الكتلي، %) هي 0.38C، 0.91Cr، 0.83Mn، و 0.92Si. تعتمد الخصائص الميكانيكية للمواد المعدنية على تركيبها وعملية المعالجة الحرارية لها. يشير الفرق في الصلابة على الرغم من التركيب المتشابه إلى أن سن الدلو تم استخدامه دون معالجة حرارية بعد الصب. وتؤكد الملاحظات اللاحقة للبنية الدقيقة هذا أيضًا.

(3) تحليل البنية الدقيقة: تظهر الملاحظات المعدنية أن المصفوفة تتكون بشكل أساسي من رقائق سوداء، ويتكون هيكل الإدخال من كتل بيضاء ورقائق سوداء. يقع هيكل الكتلة البيضاء في المنطقة البعيدة عن المقطع العرضي. وتظهر اختبارات صلابة المعادن الدقيقة الإضافية أن بنية الكتلة البيضاء هي من الفريت وأن بنية الرقاقة السوداء هي من التروستيت أو بنية مختلطة من التروستيت والبيرلايت. إن تكوين الفريت الكبير في الإدخال يشبه تكوين بعض مناطق التحول الطوري في المنطقة المتأثرة بالحرارة أثناء اللحام. تحت تأثير حرارة المعدن السائل أثناء عملية الصب، تكون هذه المنطقة في منطقة ثنائية الطور من الأوستينيت والفيريت. في هذه المنطقة، ينمو الفريت بشكل كامل ويتم الحفاظ على بنيته الدقيقة في درجة حرارة الغرفة. نظرًا لأن جدار سن الدلو رقيق نسبيًا وحجم الإدخال كبير، تكون درجة الحرارة في وسط الإدخال منخفضة ولا يتشكل فيريت كبير. (4) تحليل الأداء تظهر اختبارات التآكل على جهاز اختبار التآكل MLD-10 أن مقاومة التآكل للمصفوفة والإدخال تحت ظروف اختبار التآكل الكاشطة ذات التأثير الصغير أفضل من مقاومة الفولاذ 45 المطفأ. في الوقت نفسه، هناك فرق في مقاومة التآكل بين المصفوفة والإدخال، والمصفوفة أكثر مقاومة للتآكل من الإدخال. إن تكوين المصفوفة والمدخل على كلا الجانبين متشابه، مما يدل على أن المدخل في سن الدلو يلعب بشكل أساسي دور الحديد البارد. يتم تنقية حبيبات المصفوفة أثناء عملية الصب لتحسين قوتها ومقاومتها للتآكل. نظرًا لأن الإدخال يتأثر بحرارة الصب وينتج بنية مشابهة لمنطقة التأثر بالحرارة في اللحام، فإنه لا يلعب دورًا في تعزيز مقاومة التآكل. إذا تم إجراء المعالجة الحرارية المناسبة بعد الصب لتحسين بنية المصفوفة والمدخل، فسيتم تحسين مقاومة التآكل وعمر خدمة سن الدلو بشكل كبير.

【3】الخلاصة (1) مادة أسنان الدلو عبارة عن فولاذ مقاوم للتآكل منخفض السبائك، وهو مناسب نسبيًا لأسنان الدلو. ومع ذلك، بسبب عدم وجود المعالجة الحرارية اللازمة، فإن بنية سن الدلو غير متساوية، ولا يلعب الإدخال دوره الواجب، وتكون مقاومة التآكل الشاملة لسن الدلو ضعيفة، مما يؤدي إلى الفشل المبكر.

(2) يوصى بتطبيع الصب بشكل صحيح بعد الصب لتحسين الهيكل والأداء وزيادة عمر الخدمة. بعد المعالجة الحرارية المعقولة للصب، يتم زيادة عمر خدمة سن الدلو بمقدار 2 مرة تقريبًا في ظل نفس ظروف العمل.