¿Cómo equilibrar la resistencia al desgaste, la resistencia al impacto y la tenacidad de los dientes del cucharón?

Elegir el material adecuado

Selección del material base adecuado: El material base adecuado debe seleccionarse en función de las condiciones de operación específicas. Por ejemplo, el acero con alto contenido de manganeso posee excelentes propiedades de endurecimiento por trabajo en frío, lo que mejora la resistencia al desgaste mediante el endurecimiento en condiciones de alto impacto. Sin embargo, su resistencia al desgaste es deficiente bajo cargas de bajo impacto. Por otro lado, el acero fundido microaleado de alta resistencia y resistente al desgaste se basa en silicio y manganeso. Al añadir elementos de aleación como cromo, molibdeno y vanadio, logra una resistencia y tenacidad superiores, y presenta una resistencia al desgaste superior bajo cargas de bajo y medio impacto en comparación con el acero con alto contenido de manganeso.

Optimización de la composición de la aleación: Añadir una cantidad adecuada de carbono aumenta la dureza y la resistencia al desgaste del acero; añadir elementos como níquel y molibdeno mejora su tenacidad y resistencia al impacto; y el cromo aumenta su resistencia al desgaste. Ajustando adecuadamente las proporciones de estos elementos de aleación, se pueden equilibrar hasta cierto punto las tres propiedades del diente del cucharón.

Mejora de los procesos de fabricación

Mejora de la pureza del acero: la reducción de inclusiones no metálicas y elementos gaseosos en el acero reduce los defectos internos, mejora el rendimiento general del acero y reduce la iniciación y propagación de grietas causadas por inclusiones, logrando así un equilibrio entre resistencia al desgaste, resistencia al impacto y tenacidad.

Optimización de los procesos de tratamiento térmico: Mediante tratamientos térmicos como el temple y el revenido, se puede ajustar la estructura del material. Por ejemplo, el pretratamiento térmico de piezas fundidas de acero de baja aleación y bajo contenido de carbono mediante un pretratamiento de solución a alta temperatura y un recocido esferoidizante, seguido de un temple y revenido a temperaturas adecuadas, permite lograr una resistencia al desgaste superior y prevenir la fractura. El tratamiento térmico superficial y el tratamiento térmico termomecánico también se pueden utilizar para reforzar diferentes partes de los dientes del cucharón.

Los procesos de fundición avanzados, como la fundición con espuma perdida, pueden mejorar la precisión de la fundición y la calidad superficial, reducir los defectos de fundición y garantizar el rendimiento de los dientes del cucharón. Los procesos combinados de fundición y forjado también pueden combinar las ventajas de ambos para mejorar el rendimiento general de los dientes del cucharón.

Refuerzo superficial: Se pueden utilizar técnicas de refuerzo superficial como el revestimiento, el granallado y los insertos para crear una capa de alta dureza y resistencia al desgaste en la superficie del diente del cucharón, manteniendo al mismo tiempo la tenacidad del material base. Por ejemplo, revestir una capa de aleación de alta resistencia al desgaste o insertar insertos de carburo en las zonas de desgaste clave del diente del cucharón puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste, mientras que la tenacidad del material base garantiza que el diente del cucharón no se fracture por impacto.

Optimizar el diseño estructural

Diseñe racionalmente la forma y el ángulo de los dientes del cucharón: Diseñe la forma y el ángulo de montaje adecuados para las diferentes condiciones de trabajo. Por ejemplo, en minería, unos dientes con un ángulo de montaje reducido, una sección transversal más gruesa y una longitud más corta pueden mejorar la resistencia al impacto. En la excavación en suelos arenosos, unos dientes con un ángulo de montaje mayor, una sección transversal más delgada y una forma más plana y alargada pueden mejorar la eficiencia de la excavación, logrando al mismo tiempo un equilibrio entre las tres características de rendimiento.

Mejorar la estructura general de los dientes del cucharón: Se pueden excavar ranuras largas o agujeros redondos en la parte inferior del diente para aumentar el desgaste efectivo del metal, modificar la distribución de la fuerza y ​​reducir la concentración de tensiones, mejorando así la resistencia al desgaste y al impacto del diente. Además, una estructura modular de los dientes del cucharón permite la sustitución individual de las piezas desgastadas, lo que reduce costes y permite un diseño optimizado basado en las condiciones de desgaste e impacto de las diferentes piezas, utilizando materiales con diferentes propiedades.