چه نوع فولاد/آلیاژ در ریخته گری های مقاوم در برابر سایش استفاده می شود؟

خانواده های آلیاژی هسته ای که در ریخته گری های مقاوم در برابر سایش استفاده می شوند

ریخته‌گری‌ها یک سیستم آلیاژی را بر اساس مکانیزم سایش غالب یک قطعه انتخاب می‌کنند، سپس شیمی و عملیات حرارتی را برای تنظیم دقیق سختی، چقرمگی و رفتار خوردگی تنظیم می‌کنند. جدول زیر گروه های آلیاژی را که اغلب برای ریخته گری های مقاوم در برابر سایش مشخص می شوند، خلاصه می کند.

ریخته گری آهن سفید با کروم بالا

آهن سفید با کروم بالا ماده مرجع برای سایش خالص ساینده است زیرا ریزساختار آن حاوی کاربیدهای کروم متراکم M7C3 است که در یک زمینه مارتنزیتی تعبیه شده است. محتوای کروم بین 15 تا 26 درصد، کاربیدهایی تولید می کند که در برابر شن و ماسه، سنگ معدن یا سنگدانه های سیمان بسیار بهتر از فولاد کربنی ساده مقاومت می کنند. سیلندرهای آسیاب و آسترهای درام اغلب در این آلیاژ ریخته‌گری می‌شوند، زیرا شبکه کاربید سطوح را در طول هزاران ساعت کار دست نخورده نگه می‌دارد. عملیات حرارتی از طریق بی‌ثبات‌سازی و تلطیف برای تبدیل آستنیت باقی‌مانده به مارتنزیت استفاده می‌شود که سختی سطح را افزایش می‌دهد بدون اینکه ریخته‌گری آنقدر شکننده شود که تحت بارهای سرویس معمولی ترک بخورد.

ریخته گری نی-سخت چدن

آهن Ni-Hard نیکل را برای سرکوب تشکیل پرلیت نرم در طول خنک شدن اضافه می کند و به ماتریکس اجازه می دهد که مستقیماً به مارتنزیت حتی در بخش های ضخیم تبدیل شود. این به ریخته‌گری‌های Ni-Hard تعادل مطلوبی بین سختی، هزینه ریخته‌گری و ماشین‌کاری در مقایسه با آهن با کروم بالا می‌دهد. تیغه های میکسر بتن یک کاربرد معمولی Ni-Hard است، زیرا این ماده سایش مخلوط و ضربه سبک سنگدانه، ماسه و خمیر سیمان را تحمل می کند. درجات مواد مانند AS2027 NiCr4 به طور گسترده مشخص شده اند زیرا طول عمر سایش را با سازگاری ابعادی مورد نیاز برای قطعات تعویض پیچ و مهره ترکیب می کنند.

ریخته گری فولاد منگنز بالا

فولاد با منگنز بالا، همچنین به عنوان فولاد هادفیلد شناخته می شود، رفتار متفاوتی با دو خانواده آهن در بالا دارد. در حالت ریختگی نسبتاً نرم و سخت است، اما ضربه‌های مکرر باعث می‌شود که لایه سطحی از طریق دوقلوی تغییر شکل سخت‌تر شود و سختی سطح را افزایش دهد در حالی که هسته انعطاف‌پذیر می‌ماند. داده‌های صنعت نشان می‌دهد که این مکانیسم می‌تواند تقریباً ۲۵ برابر افزایش مقاومت در برابر سایش را در مقایسه با فولاد کربنی تصفیه‌نشده پس از اینکه سطح کاملاً سخت شد، ایجاد کند. این امر، فولاد منگنز بالا را به انتخاب استاندارد برای فک‌های سنگ شکن، چکش‌ها و صفحات ضربه‌ای تبدیل می‌کند که در آن ضربه‌های ناگهانی، نه ساییدگی تدریجی، حالت شکست غالب است.

انتخاب آلیاژ منطبق با مکانیزم سایش

انتخاب یک آلیاژ صرفاً بر اساس اعداد سختی می تواند منجر به ترک زودرس یا هزینه بیش از حد شود. یک رویکرد قابل اعتمادتر این است که ابتدا محیط عملیاتی را طبقه بندی کنیم، سپس با خانواده آلیاژ و در صورت نیاز، یک تیمار سطحی مطابقت دهیم.

فرآیند ریخته گری و تأثیر آن بر عملکرد آلیاژ

ترکیب آلیاژ عمر سایشی نظری یک ریخته گری را تعیین می کند، اما فرآیند ریخته گری تعیین می کند که آیا این پتانسیل تحقق یافته است یا خیر. ریخته‌گری گریز از مرکز اغلب برای قطعات سایش استوانه‌ای مانند بشکه‌های سنگ‌زنی و غلتک‌ها اعمال می‌شود، زیرا انجماد چرخشی فلز متراکم‌تری را به سمت دیواره بیرونی بسته می‌کند، جایی که مقاومت در برابر سایش بیشترین اهمیت را دارد، در حالی که تخلخل و آخال‌های سبک‌تر به سمت سوراخ حرکت می‌کنند. ریخته‌گری شن و ماسه استاتیک برای اشکال نامنظم مانند تیغه‌های میکسر و صفحات راهنما رایج است، جایی که یک سبد ریخته‌گری دقیق یا قالب پوسته، دقت ابعادی را برای قطعاتی که باید بدون کار مجدد با تجهیزات موجود مطابقت داشته باشند، کنترل می‌کند. نرخ خنک‌سازی کنترل‌شده پس از ریختن به همان اندازه مهم است، زیرا خنک‌سازی سریع یا ناهموار می‌تواند آستنیت باقی‌مانده را در آهن با کروم بالا به دام بیاندازد و تا زمانی که عملیات حرارتی بی‌ثباتی مناسب اعمال شود، ریخته‌گری نرم‌تر از سختی طراحی آن باقی می‌ماند.

محدوده محصولات ریخته گری مقاوم در برابر سایش

اجزای زیر نشان می‌دهند که چگونه خانواده‌های آلیاژی مختلف در تجهیزات آسیاب، اختلاط و کنترل جریان، از سیلندرهای سنگ‌زنی با کروم بالا گرفته تا تیغه‌های میکسر Ni-Hard اعمال می‌شوند.

سیلندرهای سنگ زنی آلیاژ کروم بالا

بشکه های آسیاب آلیاژ کروم بالا

دیسک شیر گاز فولاد 42CrMo

صفحه راهنمای جریان فولاد 42CrMo

تیغه های پوشیدن میکسر چدن نیکل سخت

تأیید کیفیت برای ریخته‌گری‌های مقاوم در برابر سایش

از آنجایی که عملکرد آلیاژ به شدت به ریزساختار بستگی دارد، بازرسی بصری به تنهایی نمی تواند مقاومت سایش را تایید کند. تامین کنندگان قابل اعتماد ریخته گری را از طریق ترکیبی از روش ها تأیید می کنند.

تعمیر و نگهداری و تعمیر ریخته گری های آلیاژی فرسوده

افزایش طول عمر یک ریخته گری مقاوم در برابر سایش معمولاً هزینه کمتری نسبت به تعویض کامل دارد، مشروط بر اینکه روش تعمیر با آلیاژ و میزان آسیب مطابقت داشته باشد.

• روکش سطحی: اسپری پلاسما یا روکش لیزری یک لایه سطح سخت را در نواحی فرسوده بازسازی می کند و دقت ابعاد را بازیابی می کند.
• تعمیر جوشکاری: میله های قلیایی کم هیدروژن با پیش گرم شدن و خنک شدن آهسته، نگه داشتن دمای جوش نزدیک به 250 تا 300 درجه سانتیگراد، خواص سخت شدن مواد پایه را حفظ می کنند.
• ماشینکاری و پرداخت: فرسودگی جزئی با چرخاندن یا آسیاب کردن از بین می رود و به دنبال آن عملیات گرم کردن مجدد برای بازیابی سختی اولیه انجام می شود.
• تعویض مستقیم: قطعاتی که دارای ترک های ضربه ای یا پوسته پوسته شدن در سطح وسیع هستند، به جای کار مجدد، به طور کامل تعویض می شوند و از تخریب ریزساختاری که عملیات حرارتی مکرر می تواند ایجاد شود، جلوگیری می شود.

فراتر از مقاومت در برابر سایش: اجزای کوره با دمای بالا

بسیاری از تأسیساتی که تجهیزات مقاوم در برابر سایش را کار می کنند، خطوط عملیات حرارتی را نیز اجرا می کنند، بنابراین شایان ذکر است که ریخته گری آلیاژی مرتبط در آن سیستم ها استفاده می شود. لوله‌های حرارتی تابشی، غلتک‌های کوره و غلتک‌های کوره برای خطوط کوره پیوسته معمولاً در آلیاژهای Cr-Ni مقاوم در برابر حرارت ریخته می‌شوند تا آلیاژهای سایشی که در بالا توضیح داده شد، زیرا چالش اصلی آنها اکسیداسیون و خزش در دمای بالا به جای سایش است. تجهیزات عملیات حرارتی، تجهیزات عملیات حرارتی جوشکاری، سینی های پایه عملیات حرارتی، و سبدهای ریخته گری دقیق، قطعات کار را از طریق کوره حمل می کنند و باید در برابر خستگی حرارتی در چرخه های مکرر مقاومت کنند. قطعاتی مانند تیغه فن ایپسن، پایه‌های کوره، ریل‌ها و غلتک‌های کوره AFC، سر فشاردهنده AFC، رول اجاق برای کوره تسمه پیوند ریخته‌گری، و صفحه زنجیره‌ای برای کوره ریخته‌گری زنجیره‌ای، فیکسچر و سیستم انتقال را در داخل کوره‌های پیوسته دور می‌کنند. در جاهایی که این سیستم‌ها با سایش ذرات نیز مواجه می‌شوند، مانند مناطق بارگذاری، آسترهای مقاوم در برابر سایش با کروم بالا یا آلیاژ Ni-Hard اغلب برای محافظت از ساختار زیرین اضافه می‌شوند.

انتخاب یک تامین کننده ریخته گری مقاوم در برابر سایش

فراتر از انتخاب آلیاژ، تجربه تامین کننده بر ثبات در سرتاسر دسته های تولید تاثیر می گذارد. ریخته‌گری‌هایی که شیمی مذاب، چرخه‌های عملیات حرارتی و بازرسی پس از ریخته‌گری را کنترل می‌کنند، تمایل دارند ریخته‌گری‌ها را با عمر مفید قابل پیش‌بینی‌تری تحویل دهند. درخواست گواهی‌های مواد، گزارش‌های تست سختی، و در صورت لزوم، سوابق آزمایش غیرمخرب قبل از سفارش‌های بزرگ به تأیید این که آلیاژ تحویل‌شده با مشخصات مطابقت دارد، به جای تکیه بر نام‌های درجه اسمی به تنهایی، کمک می‌کند.