Различия между ковкой и литьем основания стрелы и вала рукояти экскаватора.

Крепление вала стрелы экскаватора — ключевой несущий элемент, соединяющий стрелу и гидроцилиндр. Технология его изготовления (ковка или литье) напрямую влияет на производительность и срок службы оборудования.

1. Свойства материалов и прочность конструкции

1) Кованое седло вала:

Структура зерна: В результате пластической деформации при высоких температурах и давлении (например, осадка и волочение) зерна металла измельчаются вдоль направления действия силы (размер может быть менее 5 мкм), образуя непрерывные линии потока, которые повышают прочность на растяжение (до более 850 МПа) и предел текучести (>700 МПа).

Контроль дефектов: устранение дефектов литья, таких как пористость и усадочные раковины, при внутренней плотности >99,9% усталостная долговечность увеличивается в 3–5 раз, изделие способно выдерживать ударные нагрузки при проведении земляных работ.

Случай: Кованое седло вала стрелы непрерывно работало в течение 1000 часов без деформации и трещин, что значительно снизило интенсивность отказов.

2) Литое седло вала:

Структурные ограничения: При охлаждении и затвердевании расплавленного металла в нем наблюдается склонность к образованию пор и включений, крупных зерен и сегрегации, что приводит к относительно низкой прочности (около 70% поковок) и недостаточной вязкости.

Точки риска: Под действием знакопеременных нагрузок в местах дефектов с большой вероятностью могут образоваться трещины, а длительное использование может привести к риску разрушения.

2. Технология производства и экономическая эффективность

1) Процесс ковки:

Процесс: Требуется пресс усилием 10 000 тонн для объемной штамповки в сочетании со свободной ковкой для предварительной формовки (например, седло пальца стрелы необходимо сначала высадить для улучшения структуры), с высокими требованиями к точности штампа (допуск на размер ±0,05 мм).

Стоимость: Высокая себестоимость единицы продукции (стоимость штампа составляет от 30% до 50%), подходит для средне- и мелкосерийного производства, но коэффициент использования материала > 90% с меньшим количеством отходов.

2) Процесс литья:

Адаптивность: позволяет формировать сложные геометрические конструкции из одной детали (например, неровные отверстия для прохода масла). Литье в песчаные формы/литьё в металл подходит для крупносерийного производства, снижая себестоимость единицы продукции на 40%.

Стоимость дефекта: для устранения дефектов требуются последующий рентгеновский контроль и термообработка, а общая стоимость может превышать стоимость ковки.

3. Свобода дизайна и облегчение

1) Преимущество литья: возможность интеграции сложных функций, таких как ребра жесткости и полости для снижения веса, что позволяет снизить вес на 15–20 % (например, литые седла подшипников из алюминиевого сплава).

2) Ограничение ковки: форма ограничивается формой и обычно требует вторичной обработки (например, фрезерования отверстий для масла), но толщину стенки можно оптимизировать (например, до 4 мм), а локальное усиление можно обеспечить за счет проектирования топологии.

4. Сравнение сценариев применения

Индикаторы Ковка Подшипниковое гнездо Литье Подшипниковое гнездо

Грузоподъемность Тяжелые (>50-тонные экскаваторы) Средние-легкие (10 000 часов 5 000–8 000 часов.

Стоимость обслуживания Низкая (частота отказов Средняя-высокая (частый ремонт дефектов)

5. Рекомендации по принятию экономических решений

1) Выбирайте ковку: когда оборудование должно работать в течение длительного времени при высокой интенсивности (например, горнодобывающие экскаваторы) или когда требуется чрезвычайно высокий уровень безопасности (например, при проектировании котлованов глубокого заложения).

2) Выбирайте литье: для проектов с ограниченным бюджетом (например, небольшая сельскохозяйственная техника) или сценариев с чрезвычайно сложными формами.

6. Тенденции инновационных процессов

1) Производство композитных материалов: литые стержни, напечатанные на 3D-принтере + локальное армирование ковкой, баланс между сложностью и прочностью (например, запатентованное решение Sany Heavy Industry).

2) Интеллектуальный мониторинг: внедрение датчиков в процесс ковки для контроля температуры/давления в режиме реального времени, что снижает внутреннее напряжение.

Выбор технологии изготовления опор подшипников стрелы экскаватора, по сути, является игрой в треугольник «производительность-стоимость-срок службы». Ковка опор подшипников: максимальная надёжность и долгий срок службы, подходят для тяжёлого и дорогостоящего оборудования; литьё опор подшипников: приоритет экономичности и экономической эффективности в лёгких условиях эксплуатации.