Ce tipuri de oțel/aliaje sunt folosite în turnările rezistente la uzură?

Familii de aliaje de bază utilizate în piese turnate rezistente la uzură

Turnatorii selectează un sistem de aliaje pe baza mecanismului de uzură dominant cu care se confruntă o piesă, apoi ajustează chimia și tratamentul termic pentru a regla duritatea, tenacitatea și comportamentul la coroziune. Tabelul de mai jos rezumă grupele de aliaje cele mai des specificate pentru piese turnate rezistente la uzură.

Piese turnate de fier alb cu crom ridicat

Fierul cu conținut ridicat de crom alb este materialul de referință pentru uzura abrazivă pură, deoarece microstructura sa conține carburi de crom dense M7C3 încorporate într-o matrice martensitică. Conținutul de crom între 15 și 26 la sută produce carburi care rezistă la tăierea din nisip, minereu sau agregat de ciment mult mai bine decât oțelul carbon simplu. Cilindrii de șlefuit și căptușele tamburului sunt turnate frecvent în acest aliaj, deoarece rețeaua de carbură menține suprafețele de uzură intacte pe parcursul a mii de ore de funcționare. Tratamentul termic prin destabilizare și revenire este utilizat pentru a transforma austenita reținută în martensită, ceea ce crește duritatea suprafeței fără a face turnarea suficient de fragilă pentru a se fisura la sarcini normale de serviciu.

Piese turnate din fontă Ni-Hard

Fierul Ni-Hard adaugă nichel pentru a suprima formarea de perlite moale în timpul răcirii, permițând matricei să se transforme direct în martensită chiar și în secțiuni groase. Acest lucru conferă turnărilor Ni-Hard un echilibru favorabil între duritate, costul de turnare și prelucrabilitate în comparație cu fierul cu crom ridicat. Lamele de beton sunt o aplicație comună Ni-Hard, deoarece materialul tolerează abraziunea mixtă și impactul ușor din partea agregatelor, nisipului și pastei de ciment. Gradele de materiale precum AS2027 NiCr4 sunt specificate pe scară largă deoarece combină durata de viață la uzură cu consistența dimensională necesară pentru piesele de schimb cu șuruburi.

Piese turnate din oțel cu conținut ridicat de mangan

Oțelul cu conținut ridicat de mangan, cunoscut și sub numele de oțel Hadfield, se comportă diferit față de cele două familii de fier de mai sus. În starea sa de turnare, este relativ moale și dur, dar impactul repetat face ca stratul de suprafață să se întărească prin întărire prin deformare, crescând duritatea suprafeței în timp ce miezul rămâne ductil. Datele din industrie arată că acest mecanism poate oferi o creștere de aproximativ 25 de ori a rezistenței la uzură în comparație cu oțelul carbon netratat, odată ce suprafața s-a întărit complet. Acest lucru face ca oțelul cu conținut ridicat de mangan să fie alegerea standard pentru fălcile de concasor, ciocanele și plăcile de impact, unde încărcarea bruscă cu șoc, nu abraziunea treptată, este modul de defectare dominant.

Potrivirea selecției aliajului cu mecanismul de uzură

Selectarea unui aliaj doar pe numerele de duritate poate duce la crăpare prematură sau la costuri excesive. O abordare mai fiabilă este de a clasifica mai întâi mediul de operare, apoi de a potrivi familia de aliaje și, acolo unde este necesar, un tratament de suprafață.

Procesul de turnare și efectul său asupra performanței aliajului

Compoziția aliajului determină durata teoretică de uzură a unei turnări, dar procesul de turnare determină dacă acel potențial este realizat. Turnarea centrifugă este adesea aplicată pieselor de uzură cilindrice, cum ar fi butoaiele și rolele de șlefuit, deoarece solidificarea prin rotație împachetează metalul mai dens spre peretele exterior, unde rezistența la uzură contează cel mai mult, în timp ce porozitatea și incluziunile mai ușoare migrează către alezaj. Turnarea statică cu nisip rămâne obișnuită pentru formele neregulate, cum ar fi paletele mixerului și plăcile de ghidare, unde un coș de turnare de precizie sau o matriță de înveliș controlează precizia dimensională pentru piesele care trebuie să se potrivească echipamentelor existente fără reluare. Vitezele de răcire controlate după turnare sunt la fel de importante, deoarece răcirea rapidă sau neuniformă poate prinde austenita reținută în fier cu conținut ridicat de crom, lăsând turnarea mai moale decât duritatea sa de proiectare până când se aplică un tratament termic de destabilizare adecvat.

Gama de produse turnate rezistente la uzură

Următoarele componente ilustrează modul în care sunt aplicate diferite familii de aliaje în echipamentele de măcinare, amestecare și control al debitului, de la cilindri de măcinare cu crom ridicat la palete de amestecare Ni-Hard.

Cilindri de măcinare Aliaj înalt de crom

Butoaie de măcinare Aliaj înalt de crom

Disc supapă de gaz Oțel 42CrMo

Placă de ghidare a fluxului Oțel 42CrMo

Lame de uzură pentru mixer Fontă Ni-Hard

Verificarea calității pentru piese turnate rezistente la uzură

Deoarece performanța aliajului depinde în mare măsură de microstructură, inspecția vizuală nu poate confirma rezistența la uzură. Furnizorii de încredere verifică piese turnate printr-o combinație de metode.

Întreținerea și repararea pieselor turnate din aliaj uzate

Prelungirea duratei de viață a unei piese turnate rezistente la uzură costă de obicei mai puțin decât înlocuirea completă, cu condiția ca metoda de reparație să se potrivească cu aliajul și cu gradul de deteriorare.

• Placarea suprafeței: Pulverizarea cu plasmă sau placarea cu laser regenerează un strat de suprafață dur pe zonele uzate și restabilește acuratețea dimensională.
• Reparatii de sudura: Tijele alcaline cu conținut scăzut de hidrogen, cu preîncălzire și răcire lentă, menținând temperatura de sudare aproape de 250 până la 300 de grade Celsius, păstrează proprietățile de întărire a materialului de bază.
• Prelucrare și lustruire: Uzura minoră este îndepărtată prin strunjire sau șlefuire, urmată de un tratament de reîncălzire pentru a restabili duritatea inițială.
• Înlocuire directă: Părțile cu fisuri de impact sau ruperea unei suprafețe mari sunt înlocuite definitiv, mai degrabă decât reprelucrate, evitând degradarea microstructurală pe care o poate provoca tratamentul termic repetat.

Dincolo de rezistența la uzură: componentele cuptorului la temperatură înaltă

Multe instalații care operează echipamente rezistente la uzură rulează și linii de tratare termică, așa că merită remarcat turnarea din aliaj aferente utilizate în acele sisteme. Tuburile de căldură radiantă, rolele de cuptoare și rolele de cuptoare pentru liniile de cuptoare continue sunt de obicei turnate în aliaje Cr-Ni rezistente la căldură, mai degrabă decât aliajele de uzură descrise mai sus, deoarece principala lor provocare este oxidarea și fluajul la temperatură ridicată, mai degrabă decât abraziunea. Dispozitivele de tratare termică, dispozitivele de sudură pentru tratament termic, tăvile de bază pentru tratament termic și coșurile de turnare de precizie transportă piesele de prelucrat prin cuptor și trebuie să reziste la oboseală termică în timpul ciclurilor repetate. Componente precum paleta ventilatorului Ipsen, stalpii cuptorului, șinele și rolele pentru cuptor AFC, capul de împingere AFC, rola de vatră pentru cuptorul cu bandă turnată și placa cu lanț pentru cuptorul de turnare cu lanț completează dispozitivul și sistemul de transport în interiorul cuptoarelor continue. Acolo unde aceste sisteme întâmpină și abraziunea particulelor, cum ar fi în zonele de încărcare, sunt adesea adăugate căptușeli rezistente la uzură din aliaj de crom ridicat sau Ni-Hard pentru a proteja structura de bază.

Alegerea unui furnizor de turnare rezistent la uzură

Dincolo de selecția aliajelor, experiența furnizorilor afectează coerența între loturile de producție. Turnatoriile care controlează chimia topiturii, ciclurile de tratament termic și inspecția post-turnare tind să livreze piese turnate cu o durată de viață mai previzibilă. Solicitarea de certificate de material, rapoarte de testare a durității și, acolo unde este cazul, înregistrări de testare nedistructivă înainte de comenzi mari ajută la confirmarea faptului că aliajul livrat corespunde specificațiilor, mai degrabă decât să se bazeze doar pe nume nominale..