Laboratorijas žurnāls: Leģētā tērauda izvēle un termiskā apstrāde nodilumizturīgiem kausu adapteriem

A Komatsu kausa zobu adapterisir strukturālā saikne starp ekskavatora kausa malu un nomaināmo zoba galu. Tā absorbē pilnu rakšanas spēku, kas PC200 ekskavatoram kausa zoba galā var sasniegt 140 kN, un pārnes to no zoba caur adapteri un kausa malā. Ja adapteris saplaisā vai nodilst plānā vietā pie tapas urbuma, zoba gals tiek zaudēts, un operatoram ir jāpārtrauc rakšana, jāizņem zobs un jānomaina adapteris — 25 minūšu darbs ar 2–3 USD minūtē mašīnas dīkstāves izmaksās.

Mūsu JM China lietuvē mēs lejam Komatsu adapterus no mazleģēta martensīta tērauda — parasti 30CrMnSi vai 35CrMo markas —, jo šie sakausējumi pēc eļļas rūdīšanas un atlaidināšanas sasniedz nepieciešamo cietību HRC 45–52, vienlaikus saglabājot pietiekamu triecienizturību rakšanas darbu cikliskajai slodzei. Liešanas procesā tiek izmantots putu raksts ar silīcija smilšu veidni. Pēc liešanas katrs adapteris tiek atkvēlināts šķīdumā 920 °C temperatūrā 2 stundas, rūdīts eļļā līdz istabas temperatūrai un pēc tam atlaidināts 250 °C temperatūrā 3 stundas, lai sasniegtu mērķa cietību. Atlaidināšanas solis ir kritiski svarīgs: ja to izlaiž, adapteris ir trausls ar HRC 58–60 un tam ir tendence lūzt pie pirmā trieciena pret iezi. Pārrūdot 350 °C temperatūrā, cietība samazinās līdz HRC 38–42, samazinot nodilumizturību par 40%.

Standarta Komatsu adapteriem mēs ievērojam cietības specifikāciju HRC 48 ± 3 un nojaukšanas darbuzņēmēju norādītajai jaudīgajai versijai — HRC 52 ± 2. Cietība tiek pārbaudīta, veicot trīspunktu Rokvela C mērījumus katram adapterim: vienu pie deguna gala (vieta, kur tiek turēts zobs), vienu pie tapas izciļņa (vieta, kur tiek ievietota fiksējošā tapa) un vienu pie montāžas pamatnes (vieta, kas ir piemetināta vai pieskrūvēta kausa malai). Deguna gala cietībai jābūt 2 HRC punktu robežās no tapas izciļņa — pretējā gadījumā atšķirīgais nodilums starp abām virsmām paātrina zobu vaļīgumu. Ja deguna gals ir mīksts (HRC 42), bet tapas izciļņš ir ciets (HRC 50), deguna gals nodilst par 30% ātrāk, un zobam pēc 120 stundām rodas sānu brīvkustība. Operators kabīnē šo brīvkustību nejūt, taču fiksējošā tapa tagad nes sānu slodzi, kurai tā nebija paredzēta, un kļūst iespējama priekšlaicīga tapas nobīde.

2025. gada janvārī mēs testējām 50 adapterus no jaunas liešanas partijas, salīdzinot ar 50 adapteriem no mūsu pašreizējās produkcijas. Jaunā partija — liešana no nedaudz atšķirīga 35CrMo karstuma — uzrādīja vidēji 3,8 HRC punktu cietības izkliedi no deguna līdz tapai, salīdzinot ar 1,6 pašreizējai partijai. Galvenais iemesls bija par 15 °C augstāka dzēšanas eļļas temperatūra jaunās partijas pirmajā ražošanas dienā, kas samazināja dzēšanas intensitāti plānā profila deguna galā, bet ne biezākajā tapas izciļņā. Mēs atjaunojām dzēšanas eļļas temperatūru līdz 45 °C un apstiprinājām, ka cietības izkliede atgriezās pie vidēji 1,6 punktiem nākamajās četrās ražošanas dienās. 50 adapteri no anomālās partijas tika pazemināti līdz “standarta slodzei” un pārdoti par atlaides cenu mazāk prasīgiem lietojumiem.

Ražošanas pieraksts: Komatsu K sērijas adapteru liešana, termiskā apstrāde un izmēru pārbaude

Komatsu K sērijas tapas profils, ko izmanto PC30 līdz PC800 ekskavatoru modeļos, nosaka konusveida tapas urbumu ar 2° leņķi gan augšējā, gan apakšējā urbumā, noteiktu tapas diametru (12 mm PC50 modelim, līdz 30 mm PC650 modelim) un tapas centra līdz deguna gala attālumu, kas mainās atkarībā no adaptera izmēra. Novirze, kas pārsniedz 0,3 mm tapas urbuma pozīcijā, nozīmē, ka fiksējošo tapu nevar ievietot gan caur zoba, gan adaptera urbumu, un viss adapteris ir metāllūžņi. Šī izmēru precizitāte tiek panākta, apvienojot CNC apstrādi pēc liešanas un īpašu stiprinājumu, kas atsaucas uz adaptera montāžas pamatplakni.

Katru adapteri apstrādājam vienā iestatījumā uz četru asu vertikālā apstrādes centra. Darbību secība ir šāda: (1) apstrādāt montāžas pamatni ar roku — atsaucoties uz liešanas atrašanās vietas punktiem no pazaudētā putu raksta; (2) izurbt un izurbt tapas urbumu līdz H8 pielaidei (piemēram, 20,0 +0,033/0,000 mm PC200 adapterim); (3) izfrēzēt zoba fiksācijas rievu uz deguna gala; un (4) izurbt šķērsvirziena caurumu caur tapas izciļņu fiksatora skavai. Pēc apstrādes katrs adapteris tiek pārbaudīts koordinātu mērīšanas iekārtā (CMM) ar 0,005 mm izšķirtspēju. Kritiskie izmēri — tapas urbuma diametrs, tapas urbuma centra attālums līdz montāžas virsmai un deguna gala platums — tiek izmērīti un reģistrēti partijas pārskatā, kas pievienots katram sūtījumam Japānas izplatītājiem.

2024. gadā mēs saražojām 38 000 ar Komatsu saderīgu adapteru 20 izmēru variantos. Izmēru noraidīšanas līmenis bija 1,1 %, kas nozīmē, ka 418 adapteri neizturēja CMM pārbaudi un tika nodoti metāllūžņos vai pārstrādāti. Visbiežākā kļūme — 62 % no kopējā noraidījumu skaita — bija tapas urbuma pozīcija: attālums no centra līdz stiprinājuma virsmai bija ārpus ±0,3 mm pielaides loga. Mēs to izsekojām līdz neapstrādātu lējumu termiskās izplešanās izmaiņām: lējumiem, kas veidnē bija lēni atdzisuši (augstāka smilšu mitruma satura dēļ), deguna galā bija 0,15–0,2 mm papildu saraušanās, nobīdot tapas urbuma pozīciju attiecībā pret atskaites plakni. Liešanas risinājums bija ieviest kontrolētu veidnes dzesēšanu 180 ± 10 minūtes pirms kratīšanas — iepriekš dzesēšanas laiks bija atkarīgs no operatora ieskatiem un svārstījās no 120 līdz 240 minūtēm. Pēc kontrolētas dzesēšanas ieviešanas tapas urbuma pozīcijas noraidīšanas līmenis samazinājās no 0,68 % līdz 0,19 %.

Japānas izplatītājiem, kuri parasti uztur drošības krājumus 200–500 adapteru apmērā katram izmēram, mūsu piedāvātā partijas izsekojamības sistēma ļauj identificēt jebkuru atsevišķu adapteri pēc tā partijas numura un iegūt liešanas ierakstu, termiskās apstrādes diagrammu un CMM izmēru pārskatu. Šo izsekojamību arvien vairāk nosaka Japānas būvniecības uzņēmumu kvalitātes vadības sistēmas, kas pieprasa, lai visas piegādātās nodiluma detaļas būtuJapānas Būvniecības tehnikas asociācijaDalībuzņēmumiem ir pilna ražošanas ciltsrakstu dokumentācija.

Lauka dati: tapu noturēšanas sistēmas veiktspēja cikliskās slodzes apstākļos

Tapas fiksācijas sistēma — atsperu tērauda vai poliuretāna fiksācijas skava, kas fiksē fiksācijas tapu vietā — ir adaptera mezgla mazākā sastāvdaļa, taču visizplatītākais atteices avots. Kad fiksācijas skava salūzt vai zaudē spriegojumu, fiksācijas tapa rakšanas vibrācijas ietekmē kļūst vaļīga, un zoba gals 10–20 darbības ciklu laikā nokrīt no adaptera. Pazaudēts zoba gals nojaukšanas vietā Tokijas centrā, kur PC350 ekskavators lauza dzelzsbetona plātnes, nozīmē, ka mašīnai ir jāapstājas, operatoram ir jānokāpj lejā, jāatrod zobs gružu kaudzē (kas pārslogotā vietā var aizņemt 10 minūtes), jāizņem tas un jāuzstāda atpakaļ ar jaunu fiksācijas skavu. Ja mašīnas izmaksas ir 80 USD par darba stundu un neplānota 30 minūšu apstāšanās, katra zoba zaudēšana izmaksā 40 USD par mašīnas dīkstāvi, kā arī operatora un objekta drošības uzrauga darbaspēka izmaksas.

2024. gadā mūsu Džendžou rūpnīcā mēs testējām trīs fiksējošo klipšu materiālus uz cikliskās slodzes iekārtas: (1) atsperu tērauds 65Mn, termiski apstrādāts līdz HRC 44–48; (2) atsperu tērauds 60Si2Mn, termiski apstrādāts līdz HRC 46–50; un (3) poliuretāns 95A Šora cietība. Testa laikā katrs klipsis tika cikliski ievietots un izņemts 50 000 reizes ar frekvenci 0,5 Hz, simulējot sliktāko pilnīgas zobu maiņas scenāriju vienā maiņā 2 gadu periodā. 65Mn klipšiem pēc 50 000 cikliem bija vērojama 22 % klipšu spēka degradācija — no sākotnējā noturēšanas spēka 280 N līdz 218 N. 60Si2Mn klipšiem bija vērojama 15 % degradācija — no 300 N līdz 255 N. Poliuretāna klipšiem bija vērojama 35 % degradācija — no 200 N līdz 130 N —, un trīs no 20 poliuretāna klipšiem saplaisāja klipša un tapas saskares punktā starp 30 000 un 38 000 cikliem.

Pamatojoties uz šiem rezultātiem, mēs tagad standarta aprīkojumā izmantojam 60Si2Mn atsperu tērauda klipšus visiem Komatsu adapteru izmēriem, kas lielāki par PC200, un piedāvājam 65Mn klipšus mazākiem PC70 un PC130 izmēriem, kur zemāks klipšu spriegojums joprojām ir pietiekams maksimālajai zobu slodzei 20 kN. Poliuretāna klipši joprojām ir pieejami nekritiskiem pielietojumiem, piemēram, kausa zobu sijāšanai, bet tie nav ieteicami demontāžai vai iežu izrakšanai. Mēs pievienojam desmit papildu stiprinājuma klipšu partiju katrā 50 adapteru paletē, kas tiek nosūtīta Japānas izplatītājiem — prakse, kas ir labi uzņemta, jo klipši ir visbiežāk pazaudētā mazā detaļa lauka apkopes darbos.

Testa rezultāts: nodilumizturības salīdzinājums dažādās cietības pakāpēs

Mēs veicām kontrolētu nodilumizturības testu, salīdzinot adaptera tēraudu četros cietības līmeņos: HRC 38, HRC 45, HRC 50 un HRC 55. Katrs paraugs bija 50 mm × 50 mm × 12 mm plāksne, kas izgriezta no ražošanas adaptera deguna gala daļā. Testā tika izmantota sausās smilšu-gumijas riteņa iekārta saskaņā ar ASTM G65 — procedūra D, 5 kg slodze, 1000 apgriezieni — un tika mērīts tilpuma zudums kubikmilimetros.

Rezultāti: HRC 38 paraugs zaudēja 85 mm³. HRC 45 paraugs zaudēja 62 mm³ — par 27 % vairāk nekā mīkstākais paraugs. HRC 50 paraugs zaudēja 48 mm³ — par 23 % vairāk nekā HRC 45 un par 44 % vairāk nekā mīkstākais paraugs. HRC 55 paraugs zaudēja 41 mm³ — par 15 % vairāk nekā HRC 50, bet absolūtais uzlabojums ir tikai 7 mm³. Samazinošās atdeves likums ir acīmredzams: nodilumizturības pieaugums no HRC 50 uz HRC 55 ir niecīgs, savukārt triecienizturības zudums ir ievērojams. Šarpi V veida iegriezuma tests ar tiem pašiem paraugiem parādīja, ka trieciena enerģija samazinājās no 24 J pie HRC 50 līdz 14 J pie HRC 55 — samazinājums par 42 %. Nojaukšanas darbos, kur adapterim jāiztur tieši triecieni pret akmeņiem, palielinātais lūzuma risks pie HRC 55 atsver 15 % nodilumizturības pieaugumu.

Šie testa dati nosaka mūsu produktu ieteikumus. Zemes pārvietošanai smilšainās vai mālainās augsnēs, kur nodilums ir dominējošais nodiluma mehānisms, mēs iesakām HRC 50–52, lai nodrošinātu maksimālu nodilumizturību bez nepieņemama trausluma. Nojaukšanas vai iežu izrakšanas darbiem, kur trieciena slodze ir liela, mēs iesakām HRC 46–48, lai saglabātu triecienizturību, vienlaikus sasniedzot pieņemamu nodilumizturību. Japānas tirgus nojaukšanas darbuzņēmēji, kurus mēs piegādājam Tokijā un Osakā, ir standartizējuši HRC 46–48 pakāpi ar 60Si2Mn fiksatoriem, un viņu gada adapteru patēriņš uz vienu PC350 ekskavatoru ir vidēji 36 adapteri — viena nomaiņa ik pēc 10 darba stundām —, salīdzinot ar 48 adapteriem gadā ar HRC 38–42 no konkurenta avota.

Klientu atsauksmes: izplatītāju krājumu stratēģija un garantijas atgriešanas analīze

Japānas izplatītājs, kas atrodas Jokohamā, no mūsu rūpnīcas piegādā 18 Komatsu kausa zobu adapterus. Viņi piegādā aptuveni 350 ekskavatoru parka klientiem Kanto reģionā, sākot no mini ekskavatoriem (PC30–PC70) dzīvojamo ēku renovācijai līdz pat lieliem nojaukšanas ekskavatoriem (PC490–PC800) augstceltņu nojaukšanai. Izplatītājs pasūta ceturkšņa partijās pa 5000–8000 adapteriem. 2024. gadā viņi ziņoja par mūsu adapteru garantijas atgriešanas līmeni 1,2% apmērā — 96 vienības no nosūtītajām 8200 vienībām —, salīdzinot ar iepriekšējā piegādātāja 3,8% atgriešanas līmeni.

Mēs analizējām 96 atgrieztos adapterus. Sadalījums: 42 adapteri bija nodiluši pēc kalpošanas laika beigām ar ātrumu, kas pārsniedz vidējo, un tas tika izsekots no klientu puses, kuri tos izmantoja iežu izrakšanā bez īpaši izturīgas klases materiāla. Trīsdesmit vienam adapterim bija saplaisājis vai deformēts tapas urbums, un tas tika izsekots no operatoriem, kuri pielietoja kausa pūšanas spēku, lai izstumtu akmeni no slēgtas tranšejas, radot lieces momentu tapas izciļņā, kas pārsniedza PC200 adaptera 180 kN lieces izturību. Divpadsmit adapteriem bija nodilis zobs fiksatora skavas atteices dēļ – partijās, kas tika nosūtītas pirms mēs pārgājām uz 60Si2Mn skavām. Vienpadsmit adapteri patiesībā nebija mūsu produkts — tie bija konkurentu adapteri, ko izplatītāja noliktava kļūdaini iekļāva atgrieztajā partijā. Pēc labošanas attiecībā uz ne mūsu produkta atgriešanu, patiesais garantijas atgriešanas līmenis bija 1,04%. Izplatītāja iepirkumu vadītājs man teica: “Mēs agrāk budžetā paredzējām 5% no adaptera iegādes izmaksām garantijas nomaiņai. Ar jūsu produktu mēs esam 1,2%. Tas ir reāls ietaupījums.”

Japānas tirgū standarta adapteru pasūtīšanas profils atbilst sezonālam modelim. Pieprasījuma maksimums ir aprīlī (fiskālā gada sākumā, kad būvniecības budžeti ir svaigi) un oktobrī (sausās sezonas nojaukšanas perioda sākumā). Izplatītāja drošības krājumu noteikums ir šāds: vismaz 3000 vienības sešiem visstraujāk mainīgajiem izmēriem (PC78, PC128, PC138, PC200, PC228, PC400), 1500 vienības vidēja apjoma izmēriem un 500 vienības lielākajiem ekskavatoru izmēriem. Mēs nodrošinām 45 dienu izpildes laiku standarta izmēriem un 60 dienu laiku lieljaudas variantiem. Tas ļauj izplatītājam darboties ar krājumu apgrozījumu 4,5 reizes gadā — virs nozares vidējā rādītāja, kas ir 3 apgriezieni —, paļaujoties uz mūsu ražošanas grafika paredzamību.

Gadījuma izpēte: Tokijas demontāžas autoparks samazina zobu zaudēšanas gadījumu skaitu par 75 %

Tokijas nojaukšanas uzņēmums, kas ekspluatēja astoņus PC350 ekskavatorus un trīs PC490 ekskavatorus, gadā nojauca vidēji 14 dzelzsbetona konstrukcijas — biroju ēkas, autostāvvietas un daudzdzīvokļu mājas līdz septiņu stāvu augstumā. Pirms 2024. gada kausa zobu adapterus viņi iegādājās no vispārēja piegādātāja Osakā. Autoparka zobu zuduma līmenis bija 0,14 gadījumi uz vienu mašīnu vienā darba dienā, kas nozīmē, ka autoparkā visām 11 mašīnām bija zobu zuduma gadījums ik pēc 4,2 darba dienām. Katram notikumam bija nepieciešama 35–45 minūšu apstāšanās (lai atrastu un atgūtu pazaudēto zoba galu, pārbaudītu adapteri un uzstādītu aizvietotāju), kas autoparkam patērēja 3,2 apkalpes stundas dienā.

2024. gada janvārī autoparka vadītājs sazinājās ar mums pēc tam, kad JCEA tirdzniecības izstādē uzzināja par mūsu specifikāciju. Mēs piegādājām 500 īpaši izturīgus adapterus (HRC 50 klase ar 60Si2Mn klipšiem) PC350 parkam un 200 PC490 parkam — visi sertificēti ar CMM un ar partijas izsekojamību. Mēs arī nodrošinājām divu dienu ilgu uzstādīšanas apmācību uz vietas, kas aptvēra: (1) pareizo fiksācijas tapas un klipša griezes momentu — 45 Nm PC350 un 75 Nm PC490, mērot ar griezes momenta atslēgu, nevis "pēc taustes"; (2) adaptera nodiluma vizuālās pārbaudes kritērijus — nomainīt, kad deguna gala platums ir nodilis par 5 mm no sākotnējā izmēra; un (3) klipša nomaiņas grafiku — ik pēc 200 darba stundām neatkarīgi no vizuālā stāvokļa.

12 mēnešu laikā pēc pārejas zobu zaudēšanas rādītājs autoparkā samazinājās no 0,14 gadījumiem uz mašīnas dienu līdz 0,035 gadījumiem, kas ir samazinājums par 75%. Kopējais neplānoto apstāšanās reižu skaits zobu zaudēšanas dēļ samazinājās no 511 gadījumiem visā autoparkā 2023. gadā līdz 128 gadījumiem 2024. gadā. Apkalpes darba stundu zaudējums samazinājās no 3,2 stundām dienā līdz 0,8 stundām dienā, ik gadu atgūstot 46 000 USD darbaspēka izmaksās. Autoparka vadītājs ziņoja, ka divi PC350 lidaparāti tika pakļauti pilnam nojaukšanas projektam — četriem mēnešiem ar 14 stundu darba dienām —, nezaudējot nevienu zobu. "Tas nekad nenotika ar iepriekšējiem adapteriem," viņš teica mūsu turpmākās sarunas laikā.OSHA būvniecības vadlīnijastakelāžas un smagā aprīkojuma gadījumā tiek uzsvērta pareizas zemes saskaršanās instrumentu apkopes nozīme, un negaidīta zobu zuduma samazināšana tieši veicina drošākas nojaukšanas operācijas, novēršot neplānotas mašīnas apstāšanās aktīvo nojaukšanas virsmu tuvumā.

Japānas izplatītājiem un viņu autoparka klientiem šī gadījuma pētījuma vēstījums ir šāds: adaptera izmaksas — 3500–8000 jenas par vienību atkarībā no izmēra — nav atbilstošais rādītājs. Atbilstošais rādītājs ir izmaksas par darba stundu. PC350 adapteris, kas maksā 6000 jenas un kalpo 250 stundas pirms nomaiņas, izmaksā 24 jenas stundā. Konkurenta adapteris, kas maksā 4500 jenas un kalpo 150 stundas, maksā 30 jenas stundā. Augstākas kvalitātes adapteris ietaupa 6 jenas stundā, un mašīnai, kas darbojas 2500 stundas gadā, tas ir 15 000 jenas par mašīnu gadā. Kad autoparka vadītājs to reizina ar 350 ekskavatoriem izplatītāja klientu bāzē, gada ietaupījuma potenciāls ir 5,25 miljoni jenu, un tas ir pirms dīkstāves laika ietaupījuma atskaitīšanas, kas rodas no mazāka zobu zaudēšanas gadījumu skaita.

Bieži uzdotie jautājumi