Milyen típusú acélt/ötvözeteket használnak a kopásálló öntvényekben?

Kopásálló öntvényekben használt mag ötvözetcsaládok

Az öntödék az adott alkatrész domináns kopási mechanizmusa alapján választanak ki egy ötvözetrendszert, majd beállítják a kémiát és a hőkezelést a keménység, a szívósság és a korróziós viselkedés finomhangolására. Az alábbi táblázat a kopásálló öntvényekhez leggyakrabban meghatározott ötvözetcsoportokat foglalja össze.

Magas krómtartalmú fehér vasöntvények

A magas krómtartalmú fehér vas a tiszta csiszolókopás referenciaanyaga, mivel mikroszerkezete sűrű M7C3 króm-karbidokat tartalmaz martenzites mátrixba ágyazva. A 15 és 26 százalék közötti krómtartalom olyan karbidokat eredményez, amelyek sokkal jobban ellenállnak a homokból, ércből vagy cementkőből való kimarásnak, mint a sima szénacél. A csiszolóhengereket és a dobbetéteket gyakran öntik ebből az ötvözetből, mivel a keményfém hálózat több ezer üzemórán keresztül érintetlenül tartja a kopófelületeket. A destabilizáláson és temperáláson keresztül történő hőkezelést a visszatartott ausztenit martenzitté alakítására használják, ami növeli a felületi keménységet anélkül, hogy az öntvény eléggé rideggé válna ahhoz, hogy normál üzemi terhelés mellett megrepedjen.

Ni-Hard öntöttvas öntvények

A Ni-Hard vas nikkelt ad hozzá, hogy megakadályozza a lágy perlit képződését a hűtés során, lehetővé téve, hogy a mátrix közvetlenül martenzitté alakuljon még vastag részeken is. Ez a Ni-Hard öntvények számára kedvező egyensúlyt biztosít a keménység, az öntési költségek és a megmunkálhatóság között a magas krómtartalmú vashoz képest. A betonkeverő pengék gyakori Ni-Hard alkalmazás, mivel az anyag elviseli az adalékanyag, homok és cementpaszta vegyes kopását és könnyű ütéseit. Az olyan anyagok minőségét, mint az AS2027 NiCr4, széles körben specifikálják, mivel egyesítik az élettartamot a csavarozható cserealkatrészekhez szükséges méretállandósággal.

Magas mangántartalmú acélöntvények

A magas mangántartalmú acél, más néven Hadfield acél, a fenti két vascsaládtól eltérően viselkedik. Öntött állapotban viszonylag puha és szívós, de az ismétlődő ütés hatására a felületi réteg megkeményedik a deformációs ikerkeményedés révén, ami növeli a felületi keménységet, miközben a mag képlékeny marad. Az iparági adatok azt mutatják, hogy ez a mechanizmus nagyjából 25-szörösére növeli a kopásállóságot a kezeletlen szénacélhoz képest, ha a felület teljesen megkeményedett. Emiatt a nagy mangántartalmú acél a standard választás a törőpofákhoz, kalapácsokhoz és ütközőlemezekhez, ahol a hirtelen lökésszerű terhelés, nem pedig a fokozatos kopás a domináns meghibásodási mód.

Az ötvözetválasztás a kopási mechanizmushoz igazodik

Az ötvözet pusztán a keménységi számok alapján történő kiválasztása idő előtti repedéshez vagy túlzott költségekhez vezethet. Megbízhatóbb megközelítés az, ha először a működési környezetet osztályozzák, majd az ötvözetcsaládot, és ahol szükséges, felületkezelést alkalmaznak.

Öntési folyamat és hatása az ötvözet teljesítményére

Az ötvözet összetétele határozza meg az öntvény elméleti kopási élettartamát, de az öntési folyamat határozza meg, hogy ez a potenciál megvalósul-e. A centrifugális öntést gyakran alkalmazzák hengeres kopó alkatrészekre, például csiszolóhordókra és hengerekre, mivel a forgószilárdulás a sűrűbb fémet a külső fal felé tömöríti, ahol a kopásállóság a legfontosabb, míg a porozitás és a könnyebb zárványok a furat felé vándorolnak. A statikus homoköntés továbbra is elterjedt az olyan szabálytalan formákban, mint a keverőlapátok és a vezetőlemezek, ahol egy precíziós öntőkosár vagy héjforma szabályozza az olyan alkatrészek méretpontosságát, amelyeknek átalakítás nélkül kell illeszkedniük a meglévő berendezésekhez. Az öntés utáni ellenőrzött hűtési sebesség ugyanilyen fontos, mivel a gyors vagy egyenetlen hűtés megfoghatja a megmaradt ausztenitet a magas krómtartalmú vasban, így az öntvény puhább lesz a tervezett keménységénél, amíg megfelelő destabilizáló hőkezelést nem alkalmaznak.

Kopásálló öntvény termékcsalád

A következő összetevők bemutatják, hogyan alkalmazzák a különböző ötvözetcsaládokat az őrlő-, keverő- és áramlásszabályozó berendezésekben, a magas krómtartalmú őrlőhengerektől a Ni-Hard keverőlapátokig.

Csiszoló hengerek Magas krómtartalmú ötvözet

Csiszoló hordók Magas krómtartalmú ötvözet

Gázszelep tárcsa 42CrMo acél

Áramlásvezető lemez 42CrMo acél

Keverő kopólapátok Ni-Hard öntöttvas

Kopásálló öntvények minőségének ellenőrzése

Mivel az ötvözet teljesítménye nagymértékben függ a mikroszerkezettől, a szemrevételezés önmagában nem tudja megerősíteni a kopásállóságot. Megbízható beszállítók az öntvényeket a módszerek kombinációjával ellenőrzik.

Kopott ötvözetöntvények karbantartása és javítása

A kopásálló öntvény élettartamának meghosszabbítása általában kevesebbe kerül, mint a teljes csere, feltéve, hogy a javítási módszer megfelel az ötvözetnek és a sérülés mértékének.

• Felületi burkolat: A plazmaspray vagy a lézeres burkolat regenerálja a kemény felületi réteget a kopott területeken, és visszaállítja a méretpontosságot.
• Hegesztés javítása: Az alacsony hidrogéntartalmú lúgos rudak előmelegítéssel és lassú hűtéssel, 250-300 Celsius fok közelében tartják a hegesztési hőmérsékletet, megőrzik az alapanyag keményedési tulajdonságait.
• Megmunkálás és polírozás: A kisebb kopást esztergálással vagy köszörüléssel távolítják el, majd az eredeti keménység visszaállítása érdekében hőkezelést alkalmaznak.
• Közvetlen csere: Az ütési repedésekkel vagy nagy felületű repedésekkel rendelkező alkatrészeket azonnal cserélik, nem pedig átdolgozzák, elkerülve az ismételt hőkezelés által okozott mikroszerkezeti károsodást.

A kopásállóságon túl: magas hőmérsékletű kemence alkatrészek

Sok kopásálló berendezést üzemeltető létesítmény hőkezelő sorokat is üzemeltet, ezért érdemes megjegyezni az ezekben a rendszerekben használt kapcsolódó ötvözetöntvényeket. A folyamatos kemencesorokhoz a sugárzó hőcsöveket, kemencegörgőket és kemencehengereket általában hőálló Cr-Ni ötvözetből öntik a fent leírt kopóötvözetek helyett, mivel fő kihívásuk az oxidáció és a magas hőmérsékleten való kúszás, nem pedig a kopás. A hőkezelő szerelvények, a hegesztési hőkezelő szerelvények, a hőkezelő alaptálcák és a precíziós öntőkosarak a munkadarabokat a kemencén keresztül viszik át, és ellenállniuk kell a hőfáradásnak az ismételt ciklusok során. Az olyan alkatrészek, mint az Ipsen ventilátorlapát, a kemence pillérei, AFC kemence görgős sínek és görgők, AFC tolófej, kandallóhenger az öntött szalagos kemencéhez és lánclemez a láncöntő kemencéhez a folyamatos kemencéken belüli rögzítést és szállítórendszert teszik teljessé. Ahol ezek a rendszerek részecskedörzsöléssel is szembesülnek, például a terhelési zónákban, gyakran magas krómtartalmú vagy Ni-Hard ötvözetből készült kopásálló béléseket adnak hozzá az alatta lévő szerkezet védelmére.

Kopásálló öntvényszállító kiválasztása

Az ötvözetválasztáson túl a beszállítói tapasztalatok befolyásolják a gyártási tételek konzisztenciáját. Az olvadékkémiát, a hőkezelési ciklusokat és az öntés utáni ellenőrzést irányító öntödék általában kiszámíthatóbb élettartamú öntvényeket szállítanak. Anyagtanúsítványok, keménységi vizsgálati jelentések és adott esetben roncsolásmentes vizsgálati jegyzőkönyvek kérése a nagy megrendelések előtt segít megbizonyosodni arról, hogy a leszállított ötvözet megfelel a specifikációnak, ahelyett, hogy pusztán a névleges minőségnevekre hagyatkozna.