Door de hoge taaiheid van het composietmateriaal van hoogmangaan en gelegeerd staal kan een slijtvaste legering met een hoge hardheid op het oppervlak worden aangebracht, waardoor de oppervlaktesterkte van de baktand aanzienlijk wordt verbeterd en een meer ideale baktand wordt verkregen. Omdat het materiaal een hoge droogtebestendigheid moet hebben, moeten voor de laslaag legeringen met een hoge hardheid en goede slijtvastheid worden gekozen.
Volgens relevante studies heeft een ijzerlegering met een hoog ijzergehalte een sterkere slijtvastheid dan hoogmangaanstaal. Deze legeringen, of het martensitische gietijzer, worden gebruikt bij de fabricage van nieuwe graafbaktanden en voor de reparatie van oude graafbaktanden. Bij de reparatie wordt de punt van de oude graafbaktand met een acetyleenvlam doorgesneden, waardoor een groef ontstaat. Vervolgens wordt met een austenitische mangaanstaal lasdraad de oorspronkelijke vorm hersteld en tot slot wordt een extra laslaag aangebracht om de slijtvastheid van grote graafmachines in mijnen te verbeteren.
Ten eerste, het snijmechanisme
Wanneer de graafbaktand in contact komt met gesteente (erts) onder een hoge impactbelasting, ontstaat er enerzijds een grote impactkracht wanneer de tand in contact komt met het oppervlak van het gesteente (erts). Als de vloeigrens van het tandmateriaal laag is, zal de punt van de tand plastisch vervormen, waardoor gemakkelijk een plastische groef kan ontstaan. Anderzijds, wanneer de tand in het gesteente (erts) wordt gedrukt, en de hardheid van de tand lager is dan die van het gesteente (erts), worden de gesteentedeeltjes in het oppervlak van de tand gedrukt. Dit resulteert in lange, gebogen of spiraalvormige spanen die een snijgroef vormen, mogelijk vergezeld van micro-snijspanen. Door de schuifkracht en de grote hoeveelheid vervorming produceert de spaan een grote hoeveelheid latente vervormingswarmte, waardoor dicht opeengepakte en netjes gerangschikte glijstappen ontstaan en rimpels worden gevormd. Daarnaast produceert de spaan wrijving met het gesteente (erts), wat wrijvingswarmte genereert. De gecombineerde werking van latente vervormingswarmte en wrijvingswarmte zorgt ervoor dat de temperatuur van de spaan sterk stijgt, wat leidt tot dynamische herkristallisatie, temperverzachting, dynamische faseverandering, enz., waardoor de interne structuur van de spaan verandert. In sommige gevallen treedt ook lokaal smeltverschijnsel op.
Ten tweede, het vermoeidheidsafschilferingsmechanisme
De graafbaktand wordt in het gesteente (erts) gestoken en beweegt heen en weer. De plastische ploeggroef die op het oppervlak ontstaat, wordt herhaaldelijk verbrijzeld door gesteentefragmenten, waardoor een metaalachtige meerlaagse structuur kan ontstaan. Wanneer de spanning in het materiaal van de graafbaktand de sterktegrens overschrijdt, ontstaan er scheuren en brosbreuken. De eerste soort scheurt loodrecht op de slijtagerichting, de andere soort scheurt of scheurt in de slijtagerichting. Aan de voorzijde zijn gladde groeven zichtbaar, aan de achterzijde een vlakker oppervlak en aan de zijkanten overlappende strepen als gevolg van verbrijzeling. Als het gesteente hoekig is, zal de vervormingslaag afschuiven en brokstukken vormen, die vlak en schilferig zijn met ruwe randen. Er is ook een situatie waarbij de graafbaktand, door herhaaldelijk contact met het gesteente, plastisch vervormt en een sterk werkverhardend effect ondergaat. Hierdoor wordt het tandoppervlak broos. Onder de sterke impact van het gesteente ontstaan er brosse splinters op het tandoppervlak, met radiale scheuren van verschillende diepten. Deze broze scheurvorming is strikt genomen ook een vermoeiingsafschilferingsmechanisme. Het slijtageproces is gerelateerd aan het materiaal en de werkomstandigheden en omvat hoofdzakelijk snijden, vermoeiingsafschilfering en andere mechanismen. Over het algemeen domineert het snijmechanisme het slijtageproces van de baktanden, met een aandeel van meer dan 70%; met de toename van de hardheid van de baktanden neemt het vermoeiingsafschilferingsmechanisme geleidelijk toe, goed voor 20-30%; wanneer de hardheid van het materiaal de bovengrens bereikt, neemt de brosheid toe en kan broze afschilfering optreden. Voor werkomstandigheden waarbij het snijmechanisme domineert, is het verhogen van de hardheid van het baktandmateriaal bevorderlijk voor het verbeteren van de slijtvastheid; voor het vermoeiingsafschilferingsmechanisme is een goede hardheid en taaiheid van het materiaal vereist.Hoge hardheidEen hoge breuktaaiheid, een lage scheurgroeisnelheid en een hoge weerstand tegen impactvermoeidheid dragen allemaal bij aan het verbeteren van de slijtvastheid van materialen.
Geplaatst op: 27 juni 2023