أسنان دلو الحفارات تعتبر مكونات مهمة وأجزاء ضعيفة أيضًا، في حين أن أسنان الجرافة الخاصة بالحفارات المستعملة تكون أكثر عرضة للخطر. مجموعة أسنان دلو مكونة من مقعد سن وطرف سن، متصلان بواسطة عمود دبوس. بسبب تآكل وفشل أسنان الدلو، فإن طرف السن هو الجزء الوحيد الذي يحتاج إلى الاستبدال.

تحليل حالة:

سن دلو من حفارة مفتوحة فشل مبكرًا بسبب التآكل الشديد أثناء الاستخدام. استجابة لهذه الدفعة من أسنان الدلو، تم تحليل شكل الفشل وسبب سطح أسنان الدلو، وتم اقتراح تدابير التحسين.
تعتبر أسنان دلو الحفارة مكونات مهمة وأجزاء ضعيفة في الحفارات. وهي عبارة عن مجموعة من أسنان الدلو المكونة من مقعد سن وطرف سن، متصلين بواسطة عمود دبوس. بسبب تآكل وفشل أسنان الدلو، فإن طرف السن هو الجزء الوحيد الذي يحتاج إلى الاستبدال.

1- نموذج الفشل

تتعرض أسنان دلو الحفار لدرجات متفاوتة من التآكل والتأثير أثناء الخدمة في ظل ظروف عمل مختلفة، مما يؤدي إلى درجات وأشكال متفاوتة من الفشل. تفشل سن الجرافة بعد 3 أيام فقط من الاستخدام (حوالي 36 ساعة) في ظل ظروف العمل العادية، والتي لا تلبي المتطلبات من المنظور الاقتصادي ومنظور الاستخدام. من الصور المجهرية للأجزاء الفاشلة في هذه الدفعة، يمكن ملاحظة أن هناك ثلمًا واضحًا مثل الخدوش على سطح العمل الأمامي لأسنان دلو الحفار، مع كمية صغيرة من التشوه البلاستيكي عند الطرف وعدم وجود شقوق. سطح العمل الأمامي (السطح الملامس للأرض) هو الأنحف، حوالي 4 مم، وسطح العمل الخلفي حوالي 8 مم.

2 、 التحليل والمناقشة

(1) يُظهر تحليل القوة أن سطح العمل لأسنان الدلو يكون على اتصال بالجسم المحفور، ويختلف وضع القوة خلال مراحل العمل المختلفة لعملية الحفر الكاملة. عندما يلامس طرف السن سطح المادة لأول مرة، فإن طرف سن الدلو يتعرض لتأثير قوي بسبب سرعته السريعة. إذا كانت قوة الخضوع لأسنان الدلو منخفضة، فسوف يحدث تشوه بلاستيكي عند الطرف. مع زيادة عمق الحفر، ستتغير القوة المؤثرة على أسنان الدلو. عندما تقطع أسنان الدلو المادة، تتحرك أسنان الدلو بالنسبة للمادة، مما يولد ضغط بثق إيجابي كبير على السطح، مما يؤدي إلى قوة احتكاك كبيرة بين سطح عمل أسنان دلو الحفار والمادة. إذا كانت المادة عبارة عن كتل صخرية صلبة أو خرسانة أو ما إلى ذلك، فإن قوة الاحتكاك ستكون كبيرة. تؤدي التأثيرات المتكررة لهذه العملية إلى درجات متفاوتة من التآكل السطحي على سطح عمل أسنان الدلو، مما يؤدي إلى حدوث أخاديد أعمق. الضغط الإيجابي على وجه العمل الأمامي أكبر بكثير من الضغط على وجه العمل الخلفي، ووجه العمل الأمامي متآكل بشدة. يمكن تحديد أن الضغط الإيجابي والاحتكاك هما العاملان الميكانيكيان الخارجيان الرئيسيان المسببان لفشل أسنان دلو الحفار، ويلعبان دورًا رئيسيًا في عملية الفشل.

(2) تحليل العملية: خذ عينتين من الأمام وعينتين من أسطح العمل الخلفية، وقم بطحنهما بشكل مسطح لاختبار الصلابة. وقد وجد أن هناك اختلافاً كبيراً في الصلابة على نفس العينة، وتحدد مبدئياً أن المادة غير مستوية. بعد طحن العينات وتلميعها وتآكلها، وجد أن هناك حدودًا واضحة لكل عينة، لكن مواضع الحدود كانت مختلفة. من منظور كلي، تظهر المنطقة المحيطة باللون الرمادي الفاتح، مع لون أغمق في المنتصف، مما يشير إلى أن القطعة من المحتمل أن تكون عبارة عن قالب مدمج. من منظور السطح، يجب أن يكون الجزء المغلق أيضًا كتلة مدمجة. تم إجراء اختبارات الصلابة على جانبي الحدود باستخدام جهاز اختبار الصلابة الرقمي HRS-150 Rockwell واختبار الصلابة الرقمية MHV-2000، وتم العثور على اختلافات كبيرة (انظر الجدول 1). من خلال التحليل أعلاه، تم التأكد من أن أسنان الدلو هي ذات هيكل داخلي. الجزء المغلق هو الملحق، والجزء المحيط هو الركيزة. تكوين الاثنين متشابه، ويتم صناعة السبائك باستخدام عناصر مثل Cr، Mn، Si، إلخ. مكونات صناعة السبائك الرئيسية (الجزء الكتلي، %) هي 0.38C، 0.91Cr، 0.83Mn، و0.92Si. تعتمد الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية على تركيبها وعملية المعالجة الحرارية. يشير التشابه في التركيب ولكن الاختلافات في الصلابة إلى أن أسنان الدلو تم استخدامها دون معالجة حرارية بعد الصب. كما أثبتت الملاحظات التنظيمية اللاحقة هذه النقطة.

(3) يُظهر تحليل البنية المجهرية والمراقبة المعدنية أن المصفوفة تتكون أساسًا من بنية رقائق سوداء دقيقة، ويتكون هيكل البطانة من جزأين: كتلة بيضاء ورقاقة سوداء دقيقة. علاوة على ذلك، هناك المزيد من هياكل الكتل البيضاء البعيدة عن منطقة المقطع العرضي. تثبت اختبارات الصلابة الدقيقة الإضافية أن بنية الكتلة البيضاء هي من الفريت، وأن بنية الرقائق الناعمة السوداء عبارة عن خليط من التروستيت أو التروستيت والبيرلايت. إن تكوين كتل الفريت الكبيرة في الملحق يشبه تكوين بعض مناطق تغير الطور في المنطقة المتأثرة بحرارة اللحام. ونظرًا للتأثير الحراري للمعدن المنصهر أثناء عملية الصب، تقع هذه المنطقة في المنطقة ثنائية الطور من الأوستينيت والفريت، حيث ينمو الفريت بشكل كامل وتبقى بنيته المجهرية في درجة حرارة الغرفة. نظرًا لجدار الأسنان الرقيق نسبيًا لدلو الحفار والحجم الكبير للمدخل، تكون درجة الحرارة في وسط الإدخال منخفضة، ولا يتشكل فريت كبير.

(4) يوضح تحليل الأداء أن مقاومة التآكل للركيزة والإدخال تحت ظروف اختبار التآكل الكاشطة ذات التأثير الصغير أفضل من مقاومة الفولاذ المروي 45 من خلال اختبارات التآكل على آلة اختبار التآكل MLD-10. في الوقت نفسه، هناك اختلاف في مقاومة التآكل بين الركيزة والإدراج، والركيزة أكثر مقاومة للتآكل من الإدراج. التركيبة على جانبي الركيزة والإدخال متشابهة، مما يشير إلى أن الإدخال الموجود في أسنان الدلو يعمل بشكل أساسي كمكواة باردة. صقل حبيبات المصفوفة أثناء عملية الصب لتحسين قوتها ومقاومتها للتآكل. نظرًا لتأثير حرارة الصب على الإدخال، فإنه ينتج هيكلًا مشابهًا للمنطقة المتأثرة بحرارة اللحام، مما لا يعزز مقاومة التآكل. إذا تم إجراء المعالجة الحرارية المناسبة بعد الصب لتحسين هيكل الركيزة والإدخال، فسوف يؤدي ذلك إلى تحسين مقاومة التآكل وعمر الخدمة لأسنان دلو الحفار بشكل كبير.

3 - الخلاصة

(1) مادة أسنان الدلو عبارة عن فولاذ منخفض المقاومة للتآكل، وهو مناسب لأسنان الدلو. ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود المعالجة الحرارية اللازمة، فإن هيكل أسنان دلو الحفار غير متساوٍ، ولا تلعب الإدخالات دورها المناسب. مقاومة التآكل الشاملة لأسنان الدلو ضعيفة، مما يؤدي إلى الفشل المبكر.

(2) يوصى بتسوية الصب بشكل مناسب بعد الصب لتحسين هيكله وخصائصه وإطالة عمر الخدمة. بعد المعالجة الحرارية المعقولة للمصبوب، تم زيادة عمر خدمة أسنان الدلو بمقدار الضعف تقريبًا تحت نفس ظروف العمل.