Sem kjarnabúnaður í nútíma verkfræðismíði fer frammistaða og áreiðanleiki byggingarvéla að miklu leyti eftir eðlisfræðilegum, efnafræðilegum og vélrænum eiginleikum efnanna sem notuð eru. Með stöðugum framförum í efnisvísindum hefur efnisval fyrir byggingarvélar smám saman stækkað úr hefðbundnu há-sterku stáli í fjölbreytt úrval af samsettum efnum og sérblendiefnum til að uppfylla hinar ströngu rekstrarskilyrði. Þessi grein mun kerfisbundið kanna tegundir, tæknilega eiginleika og dæmigerða notkunarsviðsmynd helstu efna sem notuð eru í byggingarvélar.
I. Há-burðarstál: Grunnurinn að-burðarlagi og endingu
Há-styrkt burðarstál er grundvallarefnið fyrir byggingarvélar, mikið notað í mikilvægum burðarhlutum- eins og ramma, bómur og arma. Þessi tegund af stáli nær að jafnaði verulega aukningu á álagsstyrk og togstyrk með því að bæta við málmblöndurþáttum eins og mangani (Mn), króm (Cr) og mólýbdeni (Mo), bætt við stýrðri veltingu og stýrðri kælingu (TMCP) eða hitameðferðarferlum. Til dæmis hafa lág-blendi, há-styrkleiki stál eins og Q345B (kínverskur staðall) og S355J2 (evrópskur staðall) 345-500 MPa, sem sameinar framúrskarandi suðuhæfni og hörku við lágt hitastig, sem gerir þau hentug fyrir venjulegar aðgerðir allt frá -620 gráðum.
Undanfarin ár hefur víðtæk notkun örblandaðs stáls (eins og með níóbíum (Nb) og vanadíum (V) viðbótum) bætt heildarframmistöðu stálplatna enn frekar. Til dæmis notar ákveðin gröfuskífa NM400 slitþolið stál (-harka sem er meira en eða jafnt og 400 HBW). Með yfirborðsherðingu lengist endingartími skóflunnar um meira en 30%, sem dregur verulega úr viðhaldskostnaði.
II. Slitþolin efni-: Lykillinn að því að standast núning og högg
Vinnutæki fyrir byggingarvélar (svo sem gröfutennur, borstangir og færibandasköfur) verða fyrir-langtíma, miklum núningi og höggi frá hörðum efnum eins og sandi, möl og málmgrýti, sem gerir mjög miklar kröfur um slitþol. Hefðbundið-manganstál (eins og ZGMn13), en það býður upp á framúrskarandi vinnu-herðandi eiginleika, er næmt fyrir plastaflögun við litla-slitskilyrði. Núverandi almennar lausnir eru:
1. Hár-krómsteypujárn: Inniheldur 12% til 30% króm, myndar hörð karbíð (eins og Cr7C3) með hörku HRC 58-65, sem almennt er notað í kjálkakrossarfóðringum.
2. Samsett klæðningarefni: Wolframkarbíð (WC) eða nikkel-blendilag er borið á Q235 undirlag með opnum boga eða plasmaklæðningu, sem nær staðbundinni hörku sem fer yfir HRC 60.
3. Keramik-styrkt samsett efni: Svo sem Al₂O₃-TiC kermets. Þó að þessi efni séu tiltölulega dýr, hafa þessi efni verið prufukeyrð í hágæða gröfusköfutönnum, sem bjóða upp á slitþol sem er meira en fimm sinnum meiri en hefðbundin efni.
III. Léttar málmblöndur: Bylting í orkunýtni og stjórnhæfni
Til að draga úr eldsneytisnotkun og auka sveigjanleika búnaðar eru létt efni eins og álblöndur, magnesíum málmblöndur og títan málmblöndur í auknum mæli notuð í stýrishúsum, spjöldum og sumum ó{0}}burðarlausum-burðarvirkjum. Þar á meðal er 6061-T6 álblendi (þéttleiki 2,7 g/cm³, togstyrkur meiri en eða jafnt og 290 MPa) mikið notaður í hjálparstoðvirkjum fyrir kranabóm vegna framúrskarandi tæringarþols og vinnsluhæfni. Magnesíumblendi (þéttleiki 1,7-1,9 g/cm³), breytt með sjaldgæfum jarðefnum (eins og Y og Nd), getur náð 20%-30% þyngdarminnkun á íhlutum eins og vökvaolíutönkum.
Sérstaklega, á meðan koltrefjastyrkt plast (CFRP) hefur þroskað notkun í geimferðum, er það enn takmarkað í byggingarvélum vegna kostnaðar og sameiningarferla. Eins og er er það eingöngu notað til hljóð- og hitaeinangrunar í lúxus stýrishúsum.
IV. Tæringarþolið-efni: verndarhindrun fyrir erfiðar aðstæður
Hafverkfræði, námuvinnsla og önnur forrit þurfa efni með framúrskarandi tæringarþol. Ryðfrítt stál (eins og 304 og 316L), vegna innihalds króms (Stærra en eða jafnt og 16%) og nikkel (Stærra en eða jafnt og 8%), myndar óvirka filmu og er almennt notað í steypublöndunartönkum og festingum á umhverfisviðkvæmum svæðum. Galvaniseruðu stál (heitt-dýfishúðunarþykkt Stærri en eða jafnt og 80 μm) og Dacromet húðunartækni (u.þ.b. 5-12 μm þykkt) draga úr tæringarhraða venjulegra stálhluta niður í minna en 0,05 mm/ári með líkamlegri einangrun.
Fyrir mjög súr eða basísk notkunarskilyrði er tvíhliða ryðfrítt stál (eins og 2205, sem inniheldur 22% Cr, 5% Ni og 3% Mo) ákjósanlegasta efnið í efnablöndunarbúnað vegna austenít-ferrít tvífasa uppbyggingar þeirra, hár styrkur (σb Stærri en eða jafngildi viðnáms en 620 og pREN er jöfn og 620 viðnám). 34).
Niðurstaða
Þróun efna fyrir byggingarvélar hefur alltaf snúist um marg-hlutlægt jafnvægi á milli styrks, þyngdar, kostnaðar og umhverfisaðlögunarhæfni. Í framtíðinni, með iðnvæddri notkun aukefnaframleiðslu (3D prentunar) og nanósamsettra efna, mun skynsamlegt efnisval (eins og að stilla staðbundna efniseiginleika á kraftmikinn hátt byggt á álagsrófinu) verða lykilþróun í iðnaði. Verkfræðingar þurfa að huga vel að rekstrarbreytum, líftímakostnaði og áreiðanleika aðfangakeðjunnar til að ná fram bestu efnislausninni.
