挖掘機鬥齒

挖掘機鬥齒是挖掘機上的重要易耗部件，類似於人的牙齒，是由齒座和齒尖組成的組合鬥齒，二者靠銷軸連接。由於鬥齒磨損失效部分是齒尖，只要更換具尖即可。

根據挖掘機鬥齒的使用的環境分類。挖掘機鬥齒可分為岩石齒（用於鐵礦、石礦等），土方齒（用於挖掘泥土、沙石等），錐形齒（用於煤礦）。根據鬥齒齒座來分：挖掘機鬥齒可分為豎銷鬥齒（日立挖掘機為主），橫銷鬥齒（小松挖掘機、卡特挖掘機、大宇挖掘機、神鋼挖掘機等），旋挖鬥齒（V系列鬥齒）。

挖掘機鬥齒的品牌

目前市場上比較常用的進口挖機是：小松、大宇、神鋼、卡特、現代、沃爾沃、利勃海爾、日立等。國產挖機常用的有：玉柴、山工、三一重工、臨工、山推、福田雷沃、柳工、廈工，成工、龍工、山河智能、德工、中聯重科等。

針對各種品牌的挖掘機，目前除了有原廠生產的鬥齒之外，常見的品牌有：大象鬥齒 精勁鬥齒，鑽石鬥齒，KWO寧沃鬥齒，飛達FD六角鬥齒，浙東鬥齒，船牌鬥齒，寧東鬥齒，拓興鬥齒，滕頭鬥齒、路坤鬥齒、萬冠鬥齒等。出口的鬥齒都有特定的鑄件編號，國內的部分鬥齒都是按照挖掘機型號代碼來生產的但大多也是按照鑄件編號進行生產及銷售的。

鬥齒的工藝流程：有沙鑄造、鍛造、精密鑄造。

沙鑄造：成本最低同時工藝水平以及鬥齒質量也不如精密鑄造和鍛壓鑄造 。

鍛造：成本最高同時工藝水平以及鬥齒質量也是最好的。

精密鑄造：成本適中但對原料的要求十分嚴格，工藝水平也比較高。有部分精密鑄造鬥齒由於配料的原因其耐磨度以及質量甚至超過了鍛壓鑄造鬥齒。目前精密鑄造鬥齒為市場上鬥齒的主流製造工藝。

一台露天挖掘機鬥齒在使用過程中由於嚴重磨損而早期失效，針對該批鬥齒，分析了鬥齒表面的失效形式和失效原因，並提出了改進措施。

失效形式鬥齒在不同的工作條件下服役受到不同程度的磨損和衝擊而發生不同程度、不同形式的失效。該鬥齒在正常工作條件下僅使用3天（大約36h左右）便失效，無論從經濟角度還是從使用角度，都不合乎要求。從該批失效件的宏觀照片可見，鬥齒前工作表面有較明顯的犁溝狀劃痕，尖部有少量的塑性變形，沒有裂紋，前工作面（與地面接觸的面）最薄，約4mm，後工作面約為8mm。

一：受力分析鬥齒工作面與被挖掘物相接觸，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，由於速度較快，鬥齒尖部分受到較強烈的衝擊。若鬥齒的屈服強度低，將會在尖部產生塑性變形。隨着挖掘深度的加大，鬥齒受力情況會有所改變。當鬥齒切割物料時，鬥齒與物料發生相對運動，在表面產生很大的正擠壓力，從而在鬥齒工作面和物料之間產生較大的摩擦力。

如果物料為較硬的岩石塊、混凝土等，摩擦力將是很大的。這個過程反覆作用的結果在鬥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。鬥齒成分好不好影響到鬥齒的使用壽命的長短。前工作面的正壓力明顯大於後工作面，前工作面磨損嚴重，可以判斷出正壓力和摩擦力是鬥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、後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。將試樣進行磨製、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，説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。在HRS-150數顯洛氏硬度計和MHV-2000數顯顯微硬度計上對界線兩側分別進行硬度測試，發現差別明顯（見表1）。

通過以上分析證實該鬥齒是鑲塊結構。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於材料的成分及熱處理工藝。成分相近而硬度存在差異，説明鬥齒在鑄造後沒有經過熱處理即投入使用。後面的組織觀察也證明了這一點。

三：組織分析金相觀察表明，基體主要是黑色細片狀組織，鑲塊組織由白色塊狀和黑色細片兩部分組成，且遠離截面區域白色塊狀組織較多，進一步的顯微硬度試驗證明，白色塊狀組織為鐵素體，黑色細片狀組織為屈氏體或屈氏體和珠光體的混合組織。鑲塊中大塊鐵素體的形成與焊接熱影響區中部分相變區的形成類似。受鑄造過程中金屬液熱作用，該區域處於奧氏體和鐵素體兩相區，在該區域鐵素體充分長大，其組織形態保持到室温。由於鬥齒壁比較薄，且鑲塊體積較大，鑲塊中心部分温度低，沒有形成大塊鐵素體。

四：性能分析通過在MLD-10磨損試驗機上的磨損試驗表明，基體和鑲塊在小衝擊磨粒磨損試驗條件下的耐磨性均比淬火45鋼好。同時基體和鑲塊的耐磨性存在差異，基體比鑲塊耐磨（見表2）。基體和鑲塊兩側的成分接近，可見鬥齒中鑲塊主要是起到冷鐵的作用。在鑄造過程中細化基體晶粒，提高其強度和耐磨性。由於鑲塊受鑄造熱的影響產生類似焊接熱影響區的組織，沒有起到增強耐磨性的作用。若在鑄造後進行適當的熱處理以改善基體及鑲塊的組織，將明顯提高鬥齒的耐磨性和使用壽命。

一：該鬥齒材料為低合金耐磨鋼，用於鬥齒是比較合適的。但由於沒有經過必要的熱處理，鬥齒組織不均勻，鑲塊沒有發揮應有的作用，鬥齒的整體耐磨性差，導致早期失效。

二：建議鑄造成型後，對鑄件進行適當的正火，以改善組織和性能，提高使用壽命。對鑄件進行合理的熱處理後，在相同的工況條件下，鬥齒的使用壽命提高了近2倍。