バケット歯の作業面と掘削対象物の接触における力解析。掘削プロセス全体における様々な作業段階において、異なる応力条件が存在します。歯先が材料表面に初めて接触する際、その速度が速いため、バケット歯の先端は強い衝撃を受けます。バケット歯の降伏強度が低い場合、先端に塑性変形が発生します。掘削深が増加すると、バケット歯の応力は変化します。バケット歯が材料を切削する際、バケット歯と材料は相対的に動き、表面に非常に大きな正の押し出し圧力が発生します。これにより、バケット歯の作業面と材料との間に大きな摩擦力が発生します。材料が硬岩やコンクリートなどの場合は、摩擦が非常に大きくなります。このプロセスの繰り返し動作の結果、バケット歯の作業面には異なる程度の摩耗が生じ、より深い溝が形成されます。バケット歯の構成はバケット歯の寿命に影響を与えます。バケット歯の選択は当然のことながら慎重に行う必要があります。Daddus社製のバケット歯も販売されていますが、私もそのバケット歯を使用しましたが、効果は良好でした。前面の作業面の正圧は、前面の作業面の正圧よりも明らかに大きいです。後面作業面は摩耗が著しく、前面作業面は著しく摩耗している。バケット歯の破損の主な外部機械的要因は正圧と摩擦力であり、破損プロセスにおいて重要な役割を果たしていると判断される。
プロセス分析：前面と背面の作業面からそれぞれ2つのサンプルを採取し、研磨して平らにしてから硬度試験を行いました。同じサンプルの硬度が大きく異なり、材料が均一ではないという予備的な判断が下されました。サンプルを研磨、研磨、腐食したところ、各サンプルに明らかな境界があることがわかりましたが、境界は異なっていました。マクロ的に見ると、周囲の部分は薄い灰色で、中央部分は暗く、おそらく象嵌鋳物であることを示しています。表面では、囲まれた部分も象嵌ブロックであるはずです。境界の両側の硬度試験は、hrs-150デジタル表示ロックウェル硬度計とmhv-2000デジタル表示マイクロ硬度計で実施し、有意差が見られました。囲まれた部分はインサートブロックで、周囲の部分はマトリックスです。両者の組成は似ています。主な合金組成（質量分率、％）は、0.38c、0.91cr、0.83mn、0.92siです。金属材料の機械的特性は、その組成と熱処理プロセスによって異なります。同様の組成と硬度の違いは、バケット歯が鋳造後に熱処理なしで使用されたことを示しています。その後の組織観察により、これが確認されました。
金属組織観察による組織分析の結果、基板は主に黒色の微細ラメラ組織で、セットピースの組織は2つの部分、フリッターの白いブロックと黒色で、白いブロックは断面積から離れた組織が多くなっています（さらに、微小硬度テストにより、組織はフェライトの白いパッチ、トルースタイトまたはトルースタイトとパーライトのハイブリッド組織の黒色の微細ラメラ組織であることが証明されています。インサート内のバルクフェライトの形成は、溶接の熱影響部におけるいくつかの相転移領域の形成に似ています。鋳造中の金属液体の熱の作用下で、この領域はオーステナイトとフェライトの2相領域にあり、そこでフェライトが完全に成長し、その微細構造が室温に維持されます。バケットの歯壁が比較的薄く、インサートブロックの体積が大きいため、インサートブロックの中心部の温度は低く、大きなフェライトは形成されません。
mld-10摩耗試験機による摩耗試験では、小衝撃摩耗試験の条件下では、マトリックスとインサートの耐摩耗性が焼入れ45鋼よりも優れていることが示されています。同時に、マトリックスとインサートの耐摩耗性は異なり、マトリックスはインサートよりも耐摩耗性があります（表2を参照）。マトリックスとインサートの両側の組成は近いため、バケットティースのインサートは主にチラーとして作用することがわかります。鋳造の過程で、マトリックス粒子が微細化され、強度と耐摩耗性が向上します。鋳造熱の影響により、インサートの構造は溶接熱影響部の構造に似ています。鋳造後に適切な熱処理を行ってマトリックスとインサートの構造を改善すれば、バケットティースの耐摩耗性と耐用年数は明らかに向上します。
投稿日時: 2019年4月15日