一:在一個完整的挖掘過程中不同的工作階段其受力情況不同。齒尖部位首先接觸物料表面時,由于速度較快,斗齒尖部分受到較強烈的沖擊。若斗齒的屈服強度低,將會在尖部產生塑性變形。隨著挖掘深度的加大,斗齒受力情況會有所改變。當挖掘機斗齒切割物料時,挖掘機斗齒與物料發生相對運動,在表面產生很大的正擠壓力,從而在斗齒工作面和物料之間產生較大的摩擦力。
如果物料為較硬的巖石塊、混凝土等,摩擦力將是很大的。這個過程反復作用的結果在斗齒工作面產生不同程度的表面磨損,進而產生深度較大的犁溝。斗齒成分好不好影響到挖掘機斗齒的使用壽命的長短。前工作面的正壓力明顯大于后工作面,前工作面磨損嚴重,可以判斷出正壓力和摩擦力是斗齒失效的主要外部力學因素,在失效產生的過程中起主要作用。
二:工藝分析分別從前、后工作面各取兩個試樣,磨平進行硬度測試。發現同一塊試樣上硬度差別很大,初步判斷是材質不均勻。將試樣進行磨制、拋光、腐蝕,發現每件試樣上都存在明顯界線,只是界線部位不同。從宏觀看,周圍呈淺灰色,中間部分顏色較暗,說明該件很可能是鑲鑄件,從表面上看,被包圍起來的部分也應該是鑲塊。
通過以上分析證實該挖掘機斗齒是鑲塊結構。其中封閉部分是鑲塊,周圍部分是基體。二者的成分接近,以Cr、Mn、Si等元素進行合金化,其主要合金成分(質量分數,%)為0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.92Si。金屬材料的力學性能取決于材料的成分及熱處理工藝。成分相近而硬度存在差異,說明斗齒在鑄造后沒有經過熱處理即投入使用。后面的組織觀察也證明了這一點。