Laboratorijos žurnalas: legiruotojo plieno pasirinkimas ir terminis apdorojimas, skirtas dilimui atspariems kaušų adapteriams

A Komatsu kaušo dantų adapterisyra konstrukcinė jungtis tarp ekskavatoriaus kaušo krašto ir keičiamo danties antgalio. Ji sugeria visą kasimo jėgą, kuri PC200 ekskavatoriaus kaušo danties antgalyje gali siekti 140 kN, ir perduoda ją iš danties per adapterį į kaušo kraštą. Jei adapteris įtrūksta arba suplonėja ties kaiščio kiauryme, danties antgalis prarandamas ir operatorius turi nustoti kasti, ištraukti dantį ir pakeisti adapterį – tai 25 minučių darbas, kainuojantis 2–3 USD už minutę mašinos prastovos sąnaudose.

Mūsų liejykloje „JM China“ gamykloje „Komatsu“ adapterius liejame iš mažai legiruoto martensitinio plieno – paprastai 30CrMnSi arba 35CrMo klasės – nes šie lydiniai po grūdinimo alyvoje ir atleidimo pasiekia reikiamą HRC 45–52 kietumą, išlaikydami pakankamą smūginį atsparumą kasimo darbų cikliniam apkrovimui. Liejimo procese naudojamas putų modelis su silicio smėlio forma. Po liejimo kiekvienas adapteris 2 valandas atkaitinamas 920 °C temperatūroje, tada 3 valandas atleidžiamas 250 °C temperatūroje, kad būtų pasiektas tikslinis kietumas. Atleidimo etapas yra labai svarbus: jį praleidus, adapteris taps trapus, kai HRC 58–60, ir linkęs lūžti po pirmojo smūgio į uolieną. Pergrūdinus 350 °C temperatūroje, kietumas sumažėja iki HRC 38–42, todėl nusidėvėjimo trukmė sutrumpėja 40 %.

Standartiniams „Komatsu“ adapteriams taikome 48 ± 3 HRC kietumo specifikaciją, o griovimo rangovų nurodytiems sunkiųjų įrenginių modeliams – 52 ± 2 HRC. Kietumas tikrinamas atliekant trijų taškų „Rockwell C“ matavimus kiekvienam adapteriui: vieną ties nosies galiuku (sritimi, kurioje laikomas dantis), vieną ties kaiščio įduba (sritimi, kurioje tvirtinamas fiksuojamas kaištis) ir vieną ties tvirtinimo pagrindu (sritimi, kuri privirinama arba prisukama prie kaušo krašto). Nosies galiuko kietumas turi būti ne daugiau kaip 2 HRC taškuose nuo kaiščio įdubos, kitaip skirtingas dviejų paviršių susidėvėjimas pagreitina dantų atsilaisvinimą. Jei nosies galiukas yra minkštas (HRC 42), o kaiščio įduba – kieta (HRC 50), nosies galiukas dyla 30 % greičiau, o po 120 valandų dantis atsilaisvina šoniniu būdu. Operatorius kabinoje šio laisvumo nejaučia, tačiau fiksuojamasis kaištis dabar patiria šoninę apkrovą, kuriai jis nebuvo skirtas, ir tikėtina, kad kaištis per anksti sulūš.

2025 m. sausio mėn. išbandėme 50 adapterių iš naujos liejinių partijos, palygindami juos su 50 adapterių iš mūsų dabartinės gamybos. Naujoji partija, išlieta iš šiek tiek kitokio karščio – 35CrMo – parodė vidutiniškai 3,8 HRC balo kietumo skirtumą nuo liejimo galvutės iki kaiščio, palyginti su 1,6 balo dabartinės partijos atveju. Pagrindinė priežastis buvo 15 °C aukštesnė aušinimo alyvos temperatūra naujos partijos pirmąją gamybos dieną, dėl kurios sumažėjo aušinimo stiprumas plonapjūvio liejimo galvutės gale, bet ne storesniame kaiščio iškilime. Grąžinome aušinimo alyvos temperatūrą iki 45 °C ir patvirtinome, kad per kitas keturias gamybos dienas kietumo skirtumas grįžo į vidutiniškai 1,6 balo. 50 adapterių iš anomalios partijos buvo sumažinti iki „standartinio darbo“ ir parduoti su nuolaida mažiau reiklioms reikmėms.

Gamybos įrašas: „Komatsu K“ serijos adapterių liejimas, terminis apdorojimas ir matmenų patikrinimas

„Komatsu“ K serijos kaiščio profilis, naudojamas PC30–PC800 ekskavatorių modeliuose, turi kūginę kaiščio kiaurymę su 2° kampu tiek viršutinėje, tiek apatinėje kiaurymėse, konkretų kaiščio skersmenį (12 mm PC50 modeliui, iki 30 mm PC650 modeliui) ir atstumą nuo kaiščio centro iki nosies galo, kuris kinta priklausomai nuo adapterio dydžio. Didesnis nei 0,3 mm nuokrypis kaiščio kiaurymės padėtyje reiškia, kad fiksavimo kaiščio negalima įkišti ir per danties, ir per adapterio kiaurymes, o visas adapteris tampa metalo laužu. Toks matmenų tikslumas pasiekiamas derinant CNC apdirbimą po liejimo ir specialų tvirtinimo elementą, kuris atitinka adapterio tvirtinimo pagrindo plokštumą.

Kiekvieną adapterį apdirbame vienu mechanizmu keturių ašių vertikaliame apdirbimo centre. Operacijų seka yra tokia: (1) priartinti tvirtinimo pagrindą prie pagrindo – pagal išlietos padėties taškus reikia nurodyti prarastą putplasčio raštą; (2) išgręžti ir išgręžti kaiščio kiaurymę iki H8 tolerancijos (pvz., 20,0 +0,033/0,000 mm PC200 adapteriui); (3) išfrezuoti dantų laikymo griovelį ant nosies galo; ir (4) išgręžti skersinę skylę per kaiščio įdubą fiksavimo spaustukui. Po apdirbimo kiekvienas adapteris tikrinamas koordinatiniu matavimo įrenginiu (KMM), kurio skiriamoji geba yra 0,005 mm. Svarbiausi matmenys – kaiščio kiaurymės skersmuo, atstumas nuo kaiščio kiaurymės centro iki tvirtinimo paviršiaus ir nosies galo plotis – išmatuojami ir įrašomi į partijos ataskaitą, kuri pridedama prie kiekvienos siuntos Japonijos platintojams.

2024 m. pagaminome 38 000 su „Komatsu“ suderinamų adapterių, kurių kiekvienas buvo 20 dydžių. Matmenų atmetimo rodiklis buvo 1,1 %, tai reiškia, kad 418 adapterių neatitiko CMM patikros reikalavimų ir buvo atiduoti į metalo laužą arba perdirbti. Dažniausias gedimas – 62 % visų atmestų gaminių – buvo kaiščio kiaurymės padėtis: atstumas nuo centro iki tvirtinimo paviršiaus buvo už ±0,3 mm tolerancijos lango ribų. Tai siejome su neapdorotų liejinių šiluminio plėtimosi skirtumais: liejiniai, kurie lėtai atvėso formoje (dėl didesnio smėlio drėgmės kiekio), ties nosies galu susitraukė 0,15–0,2 mm, todėl kaiščio kiaurymės padėtis pasislinko atskaitos plokštumos atžvilgiu. Liejyklos sprendimas buvo įdiegti kontroliuojamą formos aušinimą 180 ± 10 minučių prieš iškratymą – anksčiau aušinimo laikas priklausė nuo operatoriaus nuožiūros ir svyravo nuo 120 iki 240 minučių. Įdiegus kontroliuojamą aušinimą, kaiščio kiaurymės padėties atmetimo rodiklis sumažėjo nuo 0,68 % iki 0,19 %.

Japonijos platintojams, kurie paprastai laiko 200–500 adapterių kiekvieno dydžio atsargas, mūsų teikiama partijos atsekamumo sistema leidžia jiems identifikuoti bet kurį individualų adapterį pagal jo partijos numerį ir gauti liejimo įrašą, terminio apdorojimo schemą ir CMM matmenų ataskaitą. Šį atsekamumą vis labiau įpareigoja Japonijos statybos įmonių kokybės valdymo sistemos, kurios reikalauja, kad visos mums tiekiamos susidėvinčios dalysJaponijos statybinės įrangos asociacijaĮmonės narės turi visus gamybos kilmės dokumentus.

Lauko duomenys: kaiščių tvirtinimo sistemos veikimas ciklinio apkrovimo metu

Kaiščio laikymo sistema – spyruoklinio plieno arba poliuretano fiksavimo spaustukas, užfiksuojantis fiksavimo kaištį vietoje, – yra mažiausias adapterio mazgo komponentas, tačiau dažniausia gedimų priežastis lauke. Kai fiksavimo spaustukas sulūžta arba praranda įtempimą, fiksavimo kaištis atsilaisvina dėl kasimo vibracijos, o danties galiukas per 10–20 darbo ciklų nukrenta nuo adapterio. Nukritus danties galiukui griovimo aikštelėje centriniame Tokijuje, kur PC350 ekskavatorius ardė gelžbetonio plokštes, mašina turi sustoti, operatorius turi nulipti žemyn, surasti dantį nuolaužų krūvoje (tai gali užtrukti 10 minučių perpildytoje aikštelėje), jį ištraukti ir vėl sumontuoti su nauju fiksavimo spaustuku. Mašinos kainai esant 80 USD už darbo valandą ir 30 minučių neplanuotam sustojimui, kiekvienas danties praradimas kainuoja 40 USD už mašinos prastovos laiką, pridėjus operatoriaus ir objekto saugos vadovo darbo sąnaudas.

2024 m. mūsų Džengdžou gamykloje ciklinio apkrovimo mašina išbandėme tris fiksavimo spaustukų medžiagas: (1) spyruoklinį plieną 65Mn, termiškai apdorotą iki 44–48 HRC; (2) spyruoklinį plieną 60Si2Mn, termiškai apdorotą iki 46–50 HRC; ir (3) poliuretaną 95A, kietumą pagal Šorą. Bandymo metu kiekvienas spaustukas buvo atliekamas per 50 000 įdėjimo ir išėmimo ciklų 0,5 Hz dažniu, imituojant blogiausią visiško danties pasikeitimo per pamainą per 2 metų laikotarpį atvejį. 65Mn spaustukai parodė 22 % spaustukų jėgos sumažėjimą po 50 000 ciklų – nuo ​​pradinės 280 N sulaikymo jėgos iki 218 N. 60Si2Mn spaustukai parodė 15 % degradaciją – nuo ​​300 N iki 255 N. Poliuretano spaustukai parodė 35 % degradaciją – nuo ​​200 N iki 130 N, – o trys iš 20 poliuretano spaustukų įtrūko spaustuko ir kaiščio sąlyčio taške tarp 30 000 ir 38 000 ciklų.

Remdamiesi šiais rezultatais, dabar visiems „Komatsu“ adapteriams, didesniems nei PC200, standartiškai naudojame 60Si2Mn spyruoklinio plieno spaustukus, o mažesniems PC70 ir PC130 dydžiams, kurių mažesnis spaustukų įtempimas vis dar pakanka maksimaliai 20 kN dantų apkrovai, siūlome 65Mn spaustukus. Poliuretano spaustukai ir toliau tiekiami nekritinėms reikmėms, tokioms kaip kaušo dantų sijojimo darbai, tačiau nerekomenduojami griovimo ar uolienų kasimo darbams. Prie kiekvienos 50 adapterių paletės, siunčiamos Japonijos platintojams, pridedame dešimties papildomų tvirtinimo spaustukų partiją – ši praktika buvo gerai įvertinta, nes spaustukai yra dažniausiai pametama smulki detalė atliekant lauko priežiūros darbus.

Bandymo rezultatas: atsparumo dilimui palyginimas tarp kietumo laipsnių

Atlikome kontroliuojamą dilimo bandymą, lygindami adapterio plieną keturiais kietumo lygiais: HRC 38, HRC 45, HRC 50 ir HRC 55. Kiekvienas bandinys buvo 50 mm × 50 mm × 12 mm plokštė, išpjauta iš gamybos adapterio nosies galo dalyje. Bandymui buvo naudojamas sauso smėlio-gumos rato aparatas pagal ASTM G65 – D procedūra, 5 kg apkrova, 1000 apsisukimų – ir matuojamas tūrio sumažėjimas kubiniais milimetrais.

Rezultatai: HRC 38 bandinys prarado 85 mm³. HRC 45 bandinys prarado 62 mm³ – 27 % geriau, palyginti su minkščiausiu pavyzdžiu. HRC 50 bandinys prarado 48 mm³ – 23 % geriau, palyginti su HRC 45, ir 44 % geriau, palyginti su minkščiausiu. HRC 55 bandinys prarado 41 mm³ – 15 % geriau, palyginti su HRC 50, bet absoliutus pagerėjimas tik 7 mm³. Mažėjančios grąžos dėsnis yra akivaizdus: atsparumo dilimui padidėjimas nuo HRC 50 iki HRC 55 yra nežymus, o smūgio stiprumo sumažėjimas yra reikšmingas. Atlikus Šarpio V formos įpjovos bandymą su tais pačiais bandiniais, smūgio energija sumažėjo nuo 24 J esant HRC 50 iki 14 J esant HRC 55 – 42 % mažiau. Griovimo atveju, kai adapteris turi atlaikyti tiesioginius smūgius į uolienas, padidėjusi lūžio rizika esant HRC 55 yra didesnė už 15 % ilgesnį nusidėvėjimo laiką.

Šie bandymų duomenys yra mūsų produktų rekomendacijų pagrindas. Žemės darbams smėlinguose arba priemolio dirvožemiuose, kur dilimas yra pagrindinis dilimo mechanizmas, rekomenduojame HRC 50–52, kad būtų užtikrintas maksimalus dilimo atsparumas be nepriimtino trapumo. Griovimo ar uolienų kasimo darbams, kai smūginė apkrova yra didelė, rekomenduojame HRC 46–48, kad būtų išlaikytas smūginis atsparumas ir vis tiek pasiektas priimtinas atsparumas dilimui. Japonijos rinkos griovimo rangovai, kuriuos tiekiame Tokijuje ir Osakoje, standartizavo HRC 46–48 markę su 60Si2Mn laikikliais, o jų metinis adapterių sunaudojimas vienam PC350 ekskavatoriui vidutiniškai yra 36 adapteriai – vienas keitimas kas 10 darbo valandų, palyginti su 48 adapteriais per metus, kai HRC 38–42 iš konkuruojančio šaltinio.

Klientų atsiliepimai: platintojų sandėliavimo strategija ir garantinio grąžinimo analizė

Jokohamoje įsikūręs Japonijos platintojas iš mūsų gamyklos sandėliuoja 18 dydžių „Komatsu“ kaušo dantų adapterius. Jie tiekia šiuos adapterius maždaug 350 ekskavatorių parkų klientų Kanto regione, pradedant mini ekskavatoriais (PC30–PC70), skirtais gyvenamųjų namų renovacijai, ir baigiant dideliais griovimo ekskavatoriais (PC490–PC800), skirtais aukštybinių pastatų griovimui. Platintojas užsako kas ketvirtį po 5 000–8 000 adapterių. 2024 m. jie pranešė, kad mūsų adapterių garantinis grąžinimo rodiklis buvo 1,2 % – 96 vienetai iš 8 200 išsiųstų – palyginti su ankstesnio tiekėjo 3,8 % grąžinimo rodikliu.

Išanalizavome 96 grąžintus adapterius. Jų sudėtis: 42 adapteriai susidėvėjo viršydami naudingo tarnavimo laiką greičiau nei vidutiniškai – tai susiję su tuo, kad klientai juos naudojo uolienų kasimui be ypač tvirtos medžiagos. Trisdešimt vienas adapteris turėjo įtrūkusią arba deformuotą kaiščio kiaurymę – tai susiję su tuo, kad operatoriai kaušo jėgą taikė uolienų išstumimui iš uždaros tranšėjos, sukurdami kaiščio iškilimo lenkimo momentą, kuris viršijo PC200 adapterio 180 kN lenkimo galią. Dvylika adapterių neteko danties dėl fiksatoriaus spaustuko gedimo – tai buvo partijos, išsiųstos prieš mums pereinant prie 60Si2Mn spaustukų. Vienuolika adapterių iš tikrųjų nebuvo mūsų produktas – tai buvo konkurentų adapteriai, kuriuos platintojo sandėlis per klaidą įtraukė į grąžinamą partiją. Ištaisius ne mūsų produktų grąžinimus, tikrasis garantinio grąžinimo rodiklis buvo 1,04 %. Platintojo pirkimų vadovas man pasakė: „Anksčiau garantiniam pakeitimui skirdavome 5 % adapterio pirkimo kainos. Su jūsų produktu siekia 1,2 %. Tai realiai sutaupoma lėšų.“

Japonijos rinkoje standartinis adapterių užsakymo profilis atitinka sezoniškumą. Paklausos pikas pasiekiamas balandžio mėnesį (fiskalinių metų pradžioje, kai statybos biudžetai yra nauji) ir spalio mėnesį (sausojo sezono griovimo laikotarpio pradžioje). Platintojo saugos atsargų taisyklė yra tokia: mažiausiai 3000 vienetų šešiems sparčiausiai parduodamiems dydžiams (PC78, PC128, PC138, PC200, PC228, PC400), 1500 vienetų vidutinio dydžio dydžiams ir 500 vienetų didžiausiems ekskavatorių dydžiams. Standartinių dydžių užsakymų pateikimo terminas yra 45 dienos, o sunkiųjų variantų – 60 dienų. Tai leidžia platintojui dirbti su 4,5 per metus prekių apyvarta – daugiau nei pramonės vidurkis – 3 apyvartos – pasikliaudamas mūsų gamybos grafiko nuspėjamumu.

Atvejo analizė: Tokijo griovimo mašinų parkas 75 % sumažina dantų netekimo atvejų skaičių.

Tokijuje įsikūrusi griovimo įmonė, valdanti aštuonis PC350 ir tris PC490 ekskavatorius, per metus vidutiniškai nugriovė 14 gelžbetoninių konstrukcijų – biurų pastatus, automobilių stovėjimo aikšteles ir iki septynių aukštų daugiabučius. Iki 2024 m. kaušo dantų adapterius jie pirko iš bendro tiekėjo Osakoje. Dantų netekimo rodiklis buvo 0,14 įvykio vienai mašinai per darbo dieną – tai reiškia, kad visų 11 mašinų dantų netekimo atvejis buvo kas 4,2 darbo dienos. Kiekvienam atvejui reikėjo 35–45 minučių sustojimo (norint surasti ir paimti pamestą danties galiuką, apžiūrėti adapterį ir įdiegti pakaitalą), o tai užimdavo 3,2 įgulos valandos per dieną.

2024 m. sausio mėn. parko vadovas susisiekė su mumis, sužinojęs apie mūsų specifikaciją JCEA prekybos parodoje. PC350 parkui tiekėme 500 itin tvirtų adapterių (HRC 50 klasės su 60Si2Mn spaustukais) ir 200 PC490 parkui – visi jie sertifikuoti CMM ir turi partijų atsekamumą. Taip pat surengėme dviejų dienų montavimo mokymus vietoje, apimančius: (1) tinkamą tvirtinimo kaiščio ir spaustuko sukimo momentą – 45 Nm PC350 ir 75 Nm PC490, matuojant sukimo momento veržliarakčiu, o ne „liečiant“; (2) adapterio susidėvėjimo vizualinės patikros kriterijus – keiskite, kai antgalio plotis susidėvi 5 mm nuo pradinio matmens; ir (3) spaustuko keitimo grafiką – kas 200 darbo valandų, neatsižvelgiant į vizualinę būklę.

Per 12 mėnesių po pakeitimo parko dantų netekimo rodiklis sumažėjo nuo 0,14 įvykio per mašinos darbo dieną iki 0,035 įvykio – 75 % sumažėjimas. Bendras neplanuotų sustojimų dėl dantų netekimo skaičius visame parke sumažėjo nuo 511 įvykių 2023 m. iki 128 įvykių 2024 m. Įgulos darbo valandų praradimas sumažėjo nuo 3,2 valandos per dieną iki 0,8 valandos per dieną, todėl kasmet buvo atgauta 46 000 USD darbo sąnaudų. Parko vadovas pranešė, kad du PC350 lėktuvai išgyveno visą griovimo projektą – keturis mėnesius po 14 valandų darbo dieną – neprarasdami nė vieno danties. „Su ankstesniais adapteriais to niekada nebuvo“, – sakė jis mūsų tolesnio skambučio metu.OSHA statybos gairėsTakelažo ir sunkiosios įrangos atveju pabrėžiama tinkamos žemės griovimo įrankių priežiūros svarba, o netikėto dantų praradimo sumažinimas tiesiogiai prisideda prie saugesnių griovimo operacijų, nes pašalinami neplanuoti mašinos sustojimai šalia aktyvių griovimo paviršių.

Japonijos platintojams ir jų ekskavatorių klientams šis atvejo tyrimas rodo, kad adapterio kaina – 3 500–8 000 jenų už vienetą, priklausomai nuo dydžio – nėra svarbus rodiklis. Svarbus rodiklis yra kaina už darbo valandą. PC350 adapteris, kainuojantis 6 000 jenų ir tarnaujantis 250 valandų, prieš pakeičiant jį, kainuoja 24 jenas per valandą. Konkurento adapteris, kainuojantis 4 500 jenų ir tarnaujantis 150 valandų, kainuoja 30 jenų per valandą. Aukštesnės kokybės adapteris sutaupo 6 jenas per valandą, o mašinai, kuri veikia 2 500 valandų per metus, tai yra 15 000 jenų vienai mašinai per metus. Kai ekskavatorių parko vadovas tai padaugina iš 350 ekskavatorių platintojo klientų bazėje, metinis sutaupymo potencialas yra 5,25 mln. jenų, ir tai yra neskaičiuojant prastovų laiko taupymo dėl mažesnio dantų netekimo atvejų skaičiaus.

DUK