Bachelor's Thesis

Tool materials for mining tools and heavy machinery

Final Thesis 9.34 MB

Author of thesis: Bc. Daniel Hruda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Marek Doubrava, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jakub Judas, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis examines the microstructure, mechanical, and tribological properties of a steel casting of a mining excavator tooth. In the experimental section, optical emission spectroscopy was used to determine the chemical composition, and X-ray diffraction (XRD) was used to determine the proportion of retained austenite. Using light and scanning electron microscopy (SEM), the basic martensitic matrix was characterized, and technological defects such as porosity and non-metallic inclusions were identified. Hardness measurements, together with microscopy, revealed the presence of an undesirable surface decarburized layer across the cross-section. Tribological properties were evaluated using a Ball-on-Plate test.

Keywords:

Heavy equipment, mining machinery, mining equipment, excavator tooth, wear

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval svoji bakalářskou práci a úspěšně odpověděl na dotazy oponenta práce. Položené dotazy v rámci obhajoby bakalářské práce: 1) Jaký byl účel všech provedených analýz? - odpovězeno 2) Jak vznikla bílá vrstva na povrchu materiálu zubu? - odpovězeno 3) Jaký je rozdíl mezi pojmem lomová houževnatost a dynamická houževnatost? - odpovězeno 4) Jaký je význam velkého množství bodů ve stanovené mapě tvrdosti? - odpovězeno 5) Proč se zjišťoval koeficient tření v dané práci? - odpovězeno 6) Jaký rozsah experimentů prováděl autor osobně? - odpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Stanislava Fintová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vít Jan, Ph.D. (předseda)
Ing. Libor Válka, CSc. (místopředseda)
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Daniel Drdlík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Marek Doubrava, Ph.D.

Bakalářská práce Daniela Hrudy se zabývá problematikou materiálů nástrojů pro těžební stroje a těžkou techniku, přičemž student prokázal schopnost zpracovat rozsáhlé téma jak v rovině teoretické, tak experimentální. Rešeršní část práce poskytuje ucelený přehled mechanismů opotřebení, vlastností materiálů ovlivňujících odolnost proti opotřebení a aktuálních trendů v oblasti materiálů používaných v těžebním průmyslu. Student čerpal z relevantních a převážně aktuálních zdrojů, přičemž práce s literaturou je na velmi dobré úrovni.

Experimentální část považuji za hlavní přínos práce. Student samostatně koordinoval analýzy na několika pracovištích a využil širokou škálu metod — optickou emisní spektrometrii, rentgenovou difrakční analýzu, světelnou a skenovací elektronovou mikroskopii, měření tvrdosti metodou podle Vickerse, tribologickou zkoušku Ball-on-plate a optickou profilometrii. Výsledky jsou přehledně prezentovány a student prokázal schopnost je smysluplně interpretovat a zasadit do kontextu dostupné literatury.

Uspořádání práce je přehledné a text plynule přechází z rešeršní části do experimentální. Grafická úprava je na dobré úrovni, obrázky jsou číslovány a popsány. Po stránce pravopisné je text velmi pečlivý s minimálním výskytem chyb.

Předloženou bakalářskou práci hodnotím velice kladně a s hodnocením dle ECTS za A, doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jakub Judas, Ph.D.

Bakalářská práce Daniela Hrudy se zabývá volbou materiálů, které jsou vhodné pro aplikace v oblasti těžebních strojů a těžké techniky. Předložená práce má klasické členění na rešeršní a experimentální část s celkovou velikostí 65 stran a se 54 citovanými zdroji.

Teoretická část je nejprve věnována problematice opotřebení povrchu materiálů s důrazem na typy opotřebení významné pro těžební stroje. Dále následuje kapitola, kde autor rozebírá materiály, které nachází uplatnění v řešené oblasti, a to včetně jejich tepelného zpracování, mikrostruktury a povrchových úprav. Rešeršní část je celkově napsána velmi čtivě s dobrou grafickou úrovní, které přispívá řada názorných obrázků a schémat. Vyzdvihnout je také třeba velmi vysoký počet literárních pramenů, ze kterých autor při tvorbě práce čerpal. Student tak zjevně dobře splnil cíl vypracovat podrobnou rešerši na dané téma.

V praktické části práce byl poté proveden materiálový rozbor zubu rypadla, a to s využitím řady experimentálních technik jako je např. světelná a elektronová mikroskopie, RTG difrakce, měření profilu tvrdosti či tribologických vlastností. Závěrečnou kapitolu poté vhodně doplňují výsledky zkoušek opotřebení a následný výpočet objemového úbytku pomocí optické profilometrie. Kombinace použitých metod poskytla dostatečný přehled o klíčových vlastnostech materiálu, které jsou zásadní pro jeho využití jako zubu pro rypadla.

Přestože je však v práci prezentováno velké množství výsledků, určitou slabinu lze spatřit ve schopnosti autora získané výsledky interpretovat a diskutovat. Také by bylo vhodné, aby se autor na základě zjištěných dat pokusil např. provést přesné zařazení oceli, diskutovat zvolené tepelné zpracování, způsob výroby apod. Tyto uvedené skutečnosti však zásadně nesnižují kvalitu bakalářské práce, která splnila všechny náležitosti a doporučuji ji k obhajobě s výsledným hodnocením A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Na základě zjištěných dat, o jakou ocel se jedná ve Vaší práci? Tj. pokuste se experimentálnímu materiálu přiřadit přesnou značku oceli.
  2. 2) Navrhněte průběh tepelného zpracování Vašeho materiálu tak, aby byly dosaženy Vámi stanovené vlastnosti, např. zjištěná tvrdost v jádru přes 530 HV1.
  3. 3) Porovnejte stanovenou odolnost Vaší oceli proti opotřebení s konkurenčními materiály, které jsou zmiňované v rešeršní části práce.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová