Minkä tyyppisiä teräksiä/seoksia käytetään kulutusta kestävissä valukappaleissa?

Kulutuskestävissä valukappaleissa käytetyt ydinmetalliseosperheet

Valimot valitsevat metalliseosjärjestelmän osan hallitsevan kulumismekanismin perusteella ja säätävät sitten kemiaa ja lämpökäsittelyä kovuuden, sitkeyden ja korroosiokäyttäytymisen hienosäätämiseksi. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto seosryhmät, jotka on useimmiten määritelty kulutusta kestäville valukappaleille.

Korkean kromipitoiset valkoiset rautavalut

Runsaskrominen valkoinen rauta on puhtaan hankaavan kulumisen vertailumateriaali, koska sen mikrorakenne sisältää tiheitä M7C3-kromikarbideja, jotka on upotettu martensiittiseen matriisiin. 15–26 prosentin kromipitoisuus tuottaa karbideja, jotka kestävät hiekan, malmin tai sementin talttauksen paljon paremmin kuin tavallinen hiiliteräs. Hiomasylinterit ja rummun vuoraukset valetaan usein tähän seokseen, koska kovametalliverkko pitää kulutuspinnat ehjinä tuhansien käyttötuntien ajan. Destabiloimalla ja karkaisulla tapahtuvaa lämpökäsittelyä käytetään muuttamaan säilynyt austeniitti martensiitiksi, mikä nostaa pinnan kovuutta tekemättä valukappaleesta tarpeeksi hauraita halkeamaan normaaleissa käyttökuormissa.

Ni-Hard valurautavalut

Ni-Hard rauta lisää nikkeliä estämään pehmeän perliitin muodostumista jäähdytyksen aikana, jolloin matriisi muuttuu suoraan martensiitiksi jopa paksuissa osissa. Tämä antaa Ni-Hard -valuille suotuisan tasapainon kovuuden, valukustannusten ja työstettävyyden välillä runsaan kromipitoiseen rautaan verrattuna. Betonisekoittimen terät ovat yleinen Ni-Hard -sovellus, koska materiaali kestää sekoitettua hankausta ja kevyttä iskua kiviaineksesta, hiekasta ja sementtipastasta. Materiaalilaadut, kuten AS2027 NiCr4, ovat laajalti määriteltyjä, koska niissä yhdistyvät kulumisikä ja pultattavien varaosien tarvittava mittojen yhtenäisyys.

Korkea-mangaaniteräsvalut

Runsasmangaaniteräs, joka tunnetaan myös nimellä Hadfield-teräs, käyttäytyy eri tavalla kuin edellä mainitut kaksi rautaperhettä. Valetussa tilassaan se on suhteellisen pehmeä ja sitkeä, mutta toistuva isku saa pintakerroksen kovettumaan muodonmuutospariutumisen kautta, mikä nostaa pinnan kovuutta, kun taas ydin pysyy sitkeänä. Teollisuuden tiedot osoittavat, että tämä mekanismi voi parantaa kulutuskestävyyttä noin 25-kertaisesti käsittelemättömään hiiliteräkseen verrattuna, kun pinta on täysin kovettunut. Tämä tekee runsaasta mangaaniteräksestä vakiovalinnan murskaimen leukoihin, vasaroihin ja iskulevyihin, joissa äkillinen iskukuormitus, ei asteittainen hankaus, on hallitseva vikatila.

Yhteensopiva metalliseosvalinta ja kulutusmekanismi

Seoksen valitseminen pelkästään kovuuslukujen perusteella voi johtaa ennenaikaiseen halkeamiseen tai liiallisiin kustannuksiin. Luotettavampi tapa on luokitella ensin käyttöympäristö, sitten kohdistaa seosperhe ja tarvittaessa pintakäsittely.

Valuprosessi ja sen vaikutus metalliseoksen suorituskykyyn

Seoksen koostumus määrittää valun teoreettisen kulumisiän, mutta valuprosessi määrittää, toteutuuko tämä potentiaali. Keskipakovalua käytetään usein sylinterimäisiin kuluviin osiin, kuten hiomatynnyreihin ja -teloihin, koska pyörivä jähmettyminen pakkaa tiheämpää metallia ulkoseinää kohti, missä kulutuskestävyys on tärkeintä, kun taas huokoisuus ja kevyemmät sulkeumat siirtyvät porausta kohti. Staattinen hiekkavalu on edelleen yleistä epäsäännöllisissä muodoissa, kuten sekoittimen siivet ja ohjauslevyt, joissa tarkkuusvalukori tai vaippamuotti ohjaa mittatarkkuutta osille, joiden on sopia olemassa oleviin laitteisiin ilman uudelleenkäsittelyä. Hallitut jäähdytysnopeudet kaatamisen jälkeen ovat yhtä tärkeitä, koska nopea tai epätasainen jäähdytys voi vangita austeniitin runsaan kromipitoisuuden sisältävään rautaan, jolloin valukappale jää pehmeämmäksi kuin sen suunniteltu kovuus, kunnes oikea destabilointilämpökäsittely suoritetaan.

Kulutusta kestävä valutuotevalikoima

Seuraavat komponentit havainnollistavat, kuinka erilaisia seosperheitä käytetään jauhatus-, sekoitus- ja virtauksensäätölaitteissa runsaskromista jauhatussylintereistä Ni-Hard-sekoittimen teriin.

Hiontasylinterit Korkea kromiseos

Jauhatus tynnyrit Korkea kromiseos

Kaasuventtiilin levy 42CrMo teräs

Virtauksen ohjauslevy 42CrMo teräs

Sekoittimen kulutusterät Ni-Hard valurauta

Laadunvarmistus kulutusta kestäville valukappaleille

Koska lejeeringin suorituskyky riippuu suuresti mikrorakenteesta, pelkkä visuaalinen tarkastus ei voi vahvistaa kulutuskestävyyttä. Luotettavat toimittajat varmistavat valukappaleet useiden eri menetelmien avulla.

Kuluneiden metalliseosvalujen huolto ja korjaus

Kulutusta kestävän valukappaleen käyttöiän pidentäminen maksaa yleensä vähemmän kuin täydellinen vaihto, mikäli korjausmenetelmä vastaa metalliseosta ja vaurion laajuutta.

• Pintapäällyste: Plasmasuihkutus tai laserpinnoitus regeneroi kovan pintakerroksen kuluneille alueille ja palauttaa mittatarkkuuden.
• Hitsauksen korjaus: Vähävetyiset alkaliset tangot esilämmityksellä ja hitaalla jäähdytyksellä, pitävät hitsin lämpötilan lähellä 250-300 celsiusastetta, säilyttävät perusmateriaalin kovettumisominaisuudet.
• Koneistus ja kiillotus: Pieni kuluminen poistetaan sorvaamalla tai hiomalla, minkä jälkeen suoritetaan lämpökäsittely alkuperäisen kovuuden palauttamiseksi.
• Suora vaihto: Osat, joissa on iskuhalkeamia tai laaja-alaisia halkeamia, vaihdetaan suoraan uuteen sen sijaan, että ne työstetään uudelleen, jotta vältetään mikrorakenteen heikkeneminen, jonka toistuva lämpökäsittely voi aiheuttaa.

Kulutuskestävyyden lisäksi: Korkean lämpötilan uunin komponentit

Monissa kulutusta kestäviä laitteita käyttävissä laitoksissa on myös lämpökäsittelylinjoja, joten on syytä huomioida näissä järjestelmissä käytettävät seosvalut. Säteilylämpöputket, uunin telat ja uunin telat jatkuvatoimisia uunilinjoja varten valetaan tyypillisesti kuumuutta kestävistä Cr-Ni-seoksista edellä kuvattujen kulutusseosten sijaan, koska niiden päähaasteena on hapettuminen ja viruminen korkeassa lämpötilassa kulumisen sijaan. Lämpökäsittelylaitteet, hitsauslämpökäsittelylaitteet, lämpökäsittelyalustat ja tarkkuusvalukorit kuljettavat työkappaleita uunin läpi ja niiden on kestettävä lämpöväsymistä toistuvien jaksojen aikana. Komponentit, kuten Ipsen-tuulettimen siipi, uunin laiturit, AFC-uunin rullakiskot ja rullat, AFC-työntöpää, valulenkkihihnauunin tulisijatela ja ketjuvaluuunin ketjulevy täydentävät kiinnitys- ja kuljetusjärjestelmää jatkuvien uunien sisällä. Kun näissä järjestelmissä esiintyy myös hiukkasten hankausta, kuten kuormitusvyöhykkeillä, kulutusta kestäviä vuorauksia, joissa on runsaasti kromia tai Ni-Hard-seosta, lisätään usein suojaamaan alla olevaa rakennetta.

Kulutuskestävien valukappaleiden toimittajan valitseminen

Seosvalinnan lisäksi toimittajakokemus vaikuttaa yhtenäisyyteen eri tuotantoerien välillä. Valimot, jotka hallitsevat sulakemiaa, lämpökäsittelysyklejä ja valun jälkeistä tarkastusta, toimittavat yleensä valukappaleita, joiden käyttöikä on ennakoitavampi. Materiaalitodistusten, kovuustestiraporttien ja tarvittaessa ainetta rikkomattomien testauspöytäkirjojen pyytäminen ennen suuria tilauksia auttaa varmistamaan, että toimitettu metalliseos vastaa eritelmiä sen sijaan, että luottaisi pelkästään nimellisiin laatunimiin.