Aké druhy ocele/zliatin sa používajú v odliatkoch odolných voči opotrebovaniu?

Zliatiny jadra používané v odliatkoch odolných voči opotrebovaniu

Zlievárne vyberajú zliatinový systém založený na dominantnom mechanizme opotrebovania, ktorému bude časť čeliť, potom upravia chémiu a tepelné spracovanie, aby sa doladila tvrdosť, húževnatosť a korózne správanie. Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje skupiny zliatin najčastejšie špecifikované pre odliatky odolné voči opotrebovaniu.

Odliatky z bieleho železa s vysokým obsahom chrómu

Biele železo s vysokým obsahom chrómu je referenčným materiálom pre čisté abrazívne opotrebenie, pretože jeho mikroštruktúra obsahuje husté karbidy chrómu M7C3 vložené do martenzitickej matrice. Obsah chrómu medzi 15 a 26 percent vytvára karbidy, ktoré odolávajú vydlabaniu z piesku, rudy alebo cementového kameniva oveľa lepšie ako obyčajná uhlíková oceľ. Brúsne valce a vložky bubnov sú často odlievané z tejto zliatiny, pretože karbidová sieť udržuje opotrebované povrchy neporušené počas tisícok prevádzkových hodín. Tepelné spracovanie prostredníctvom destabilizácie a temperovania sa používa na premenu zadržaného austenitu na martenzit, ktorý zvyšuje tvrdosť povrchu bez toho, aby bol odliatok dostatočne krehký, aby praskol pri bežnom prevádzkovom zaťažení.

Ni-tvrdé liatinové odliatky

Ni-Tvrdé železo pridáva nikel na potlačenie tvorby mäkkého perlitu počas chladenia, čo umožňuje, aby sa matrica premenila priamo na martenzit aj v hrubých častiach. To dáva odliatkom Ni-Hard priaznivú rovnováhu medzi tvrdosťou, nákladmi na odlievanie a opracovateľnosťou v porovnaní so železom s vysokým obsahom chrómu. Čepele miešačiek betónu sú bežnou aplikáciou Ni-Hard, pretože materiál toleruje zmiešané otery a ľahké nárazy kameniva, piesku a cementovej pasty. Typy materiálov, ako je AS2027 NiCr4, sú široko špecifikované, pretože kombinujú životnosť opotrebenia s rozmerovou konzistenciou potrebnou pre skrutkované náhradné diely.

Odliatky z vysoko mangánovej ocele

Oceľ s vysokým obsahom mangánu, tiež známa ako Hadfieldova oceľ, sa správa odlišne od dvoch vyššie uvedených skupín železa. V stave po odliatí je relatívne mäkký a húževnatý, ale opakovaný náraz spôsobuje, že povrchová vrstva sa deformuje zdvojením, čím sa zvyšuje tvrdosť povrchu, zatiaľ čo jadro zostáva ťažné. Priemyselné údaje naznačujú, že tento mechanizmus môže poskytnúť zhruba 25-násobné zvýšenie odolnosti proti opotrebeniu v porovnaní s neupravenou uhlíkovou oceľou, akonáhle je povrch úplne mechanicky vytvrdený. Vďaka tomu je oceľ s vysokým obsahom mangánu štandardnou voľbou pre čeľuste drvičov, kladivá a nárazové dosky, kde je dominantným spôsobom poruchy náhle rázové zaťaženie, nie postupné odieranie.

Prispôsobenie výberu zliatiny mechanizmu opotrebovania

Výber zliatiny len na základe čísel tvrdosti môže viesť k predčasnému praskaniu alebo nadmerným nákladom. Spoľahlivejším prístupom je najskôr klasifikovať prevádzkové prostredie, potom zosúladiť rodinu zliatin a v prípade potreby aj povrchovú úpravu.

Proces odlievania a jeho vplyv na výkon zliatiny

Zloženie zliatiny určuje teoretickú životnosť odliatku, ale či sa tento potenciál realizuje, určuje proces odlievania. Odstredivé liatie sa často používa na valcovité diely podliehajúce opotrebovaniu, ako sú brúsne valce a valce, pretože rotačné tuhnutie nabaľuje hustší kov smerom k vonkajšej stene, kde je najdôležitejšia odolnosť proti opotrebovaniu, zatiaľ čo pórovitosť a ľahšie inklúzie migrujú smerom k otvoru. Statické liatie do piesku zostáva bežné pre nepravidelné tvary, ako sú lopatky mixéra a vodiace dosky, kde presný kôš na odlievanie alebo škrupinová forma riadi rozmerovú presnosť dielov, ktoré sa musia hodiť do existujúceho zariadenia bez prepracovania. Riadené rýchlosti ochladzovania po odlievaní sú rovnako dôležité, pretože rýchle alebo nerovnomerné ochladzovanie môže zachytiť zadržaný austenit v železe s vysokým obsahom chrómu, čím zostane odliatok mäkší, než je jeho konštrukčná tvrdosť, kým sa neaplikuje správne destabilizačné tepelné spracovanie.

Sortiment odliatkov odolných voči opotrebovaniu

Nasledujúce komponenty ilustrujú, ako sa používajú rôzne rodiny zliatin v zariadeniach na mletie, miešanie a riadenie prietoku, od mlecích valcov s vysokým obsahom chrómu až po čepele mixérov Ni-Hard.

Brúsne valce Zliatina s vysokým obsahom chrómu

Brúsne sudy Zliatina s vysokým obsahom chrómu

Disk plynového ventilu Oceľ 42CrMo

Vodiaca doska toku Oceľ 42CrMo

Nože mixéra Ni-tvrdá liatina

Overenie kvality odliatkov odolných voči opotrebovaniu

Pretože výkon zliatiny vo veľkej miere závisí od mikroštruktúry, samotná vizuálna kontrola nemôže potvrdiť odolnosť proti opotrebovaniu. Spoľahliví dodávatelia overujú odliatky kombináciou metód.

Údržba a opravy opotrebovaných zliatinových odliatkov

Predĺženie životnosti odliatku odolného voči opotrebovaniu zvyčajne stojí menej ako úplná výmena za predpokladu, že spôsob opravy zodpovedá zliatine a rozsahu poškodenia.

• Povrchové opláštenie: Plazmový nástrek alebo laserové plátovanie regeneruje tvrdú povrchovú vrstvu na opotrebovaných miestach a obnovuje rozmerovú presnosť.
• Oprava zvárania: Nízkovodíkové alkalické tyče s predhrievaním a pomalým chladením, udržiavajúce teplotu zvaru blízko 250 až 300 stupňov Celzia, zachovávajú vlastnosti vytvrdzovania základného materiálu.
• Obrábanie a leštenie: Drobné opotrebenie sa odstráni sústružením alebo brúsením a následným tepelným spracovaním na obnovenie pôvodnej tvrdosti.
• Priama výmena: Časti s prasklinami pri náraze alebo s veľkoplošným odlupovaním sa namiesto prepracovania nahradia priamo, čím sa zabráni mikroštrukturálnej degradácii, ktorú môže spôsobiť opakované tepelné spracovanie.

Okrem odolnosti proti opotrebeniu: Komponenty vysokoteplotnej pece

Mnohé zariadenia, ktoré prevádzkujú zariadenia odolné voči opotrebovaniu, prevádzkujú aj linky tepelného spracovania, takže stojí za zmienku súvisiace zliatinové odliatky používané v týchto systémoch. Sálavé tepelné rúrky, pecné valce a pecné valce pre kontinuálne pecné linky sú zvyčajne odlievané do tepelne odolných Cr-Ni zliatin, a nie do opotrebiteľných zliatin opísaných vyššie, pretože ich hlavnou výzvou je skôr oxidácia a tečenie pri vysokej teplote než abrázia. Prípravky na tepelné spracovanie, zváracie prípravky na tepelné spracovanie, základné podnosy na tepelné spracovanie a koše na presné liatie prenášajú obrobky cez pec a musia odolávať tepelnej únave počas opakovaných cyklov. Komponenty ako lopatka ventilátora Ipsen, podpery pece, valčekové koľajnice a valčeky pece AFC, tlačná hlava AFC, valec nísteje pre odlievanú článkovú pásovú pec a reťazová doska pre pec na odlievanie reťaze dopĺňajú zariadenie a dopravný systém vo vnútri kontinuálnych pecí. Tam, kde sa tieto systémy stretávajú aj s abráziou častíc, ako napríklad v nakladacích zónach, sa často pridávajú vložky odolné proti opotrebovaniu z vysoko chrómovej zliatiny alebo zliatiny Ni-Hard na ochranu základnej konštrukcie.

Výber dodávateľa odliatkov odolných voči opotrebovaniu

Okrem výberu zliatiny ovplyvňujú konzistentnosť v rámci výrobných šarží aj skúsenosti dodávateľa. Zlievárne, ktoré riadia chémiu taveniny, cykly tepelného spracovania a kontrolu po odliatí, majú tendenciu dodávať odliatky s predvídateľnejšou životnosťou. Vyžiadanie materiálových certifikátov, správ o skúškach tvrdosti a prípadne záznamov o nedeštruktívnom testovaní pred veľkými objednávkami pomáha potvrdiť, že dodaná zliatina zodpovedá špecifikácii, a nie spoliehať sa len na názvy nominálnych tried.