เหล็ก/โลหะผสมประเภทใดที่ใช้ในการหล่อที่ทนต่อการสึกหรอ?

กลุ่มแกนอัลลอยด์ที่ใช้ในการหล่อแบบต้านทานการสึกหรอ

โรงหล่อเลือกระบบโลหะผสมตามกลไกการสึกหรอที่โดดเด่นที่ชิ้นส่วนจะต้องเผชิญ จากนั้นจึงปรับเคมีและการบำบัดความร้อนเพื่อปรับแต่งความแข็ง ความเหนียว และพฤติกรรมการกัดกร่อน ตารางด้านล่างสรุปกลุ่มโลหะผสมที่มักระบุไว้สำหรับการหล่อที่ทนทานต่อการสึกหรอ

การหล่อเหล็กสีขาวโครเมียมสูง

เหล็กโครเมียมสีขาวสูงเป็นวัสดุอ้างอิงสำหรับการสึกหรอแบบเสียดสีบริสุทธิ์ เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยโครเมียมคาร์ไบด์ M7C3 หนาแน่นที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์มาร์เทนซิติก ปริมาณโครเมียมระหว่าง 15 ถึง 26 เปอร์เซ็นต์จะผลิตคาร์ไบด์ที่ต้านทานการเซาะร่องจากทราย แร่ หรือซีเมนต์ได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดามาก กระบอกเจียรและดรัมไลเนอร์มักถูกหล่อด้วยโลหะผสมนี้ เนื่องจากโครงข่ายคาร์ไบด์ช่วยให้พื้นผิวที่สึกหรอไม่เสียหายตลอดระยะเวลาการทำงานหลายพันชั่วโมง การอบชุบด้วยความร้อนโดยการทำให้ไม่คงตัวและการอบคืนตัวนั้นใช้ในการแปลงออสเทนไนต์ที่คงเหลือไว้เป็นมาร์เทนไซต์ ซึ่งจะเพิ่มความแข็งของพื้นผิวโดยไม่ทำให้การหล่อเปราะพอที่จะแตกร้าวภายใต้ภาระการใช้งานตามปกติ

การหล่อเหล็กหล่อ Ni-Hard

เหล็ก Ni-Hard เติมนิกเกิลเพื่อยับยั้งการก่อตัวของเพิร์ลไลต์อ่อนระหว่างการทำความเย็น ช่วยให้เมทริกซ์แปลงเป็นมาร์เทนไซต์ได้โดยตรงแม้ในส่วนที่หนา สิ่งนี้ทำให้การหล่อ Ni-Hard มีความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็ง ต้นทุนการหล่อ และความสามารถในการขึ้นรูป เมื่อเทียบกับเหล็กโครเมียมสูง ใบมีดผสมคอนกรีตเป็นแอปพลิเคชั่น Ni-Hard ทั่วไป เนื่องจากวัสดุทนทานต่อการเสียดสีแบบผสมและการกระแทกเบา ๆ จากมวลรวม ทราย และซีเมนต์ เกรดวัสดุ เช่น AS2027 NiCr4 ได้รับการระบุอย่างกว้างขวาง เนื่องจากรวมอายุการใช้งานการสึกหรอและความสม่ำเสมอของขนาดที่จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนทดแทนแบบใช้สลัก

การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง

เหล็กแมงกานีสสูงหรือที่เรียกว่าเหล็กแฮดฟิลด์ มีพฤติกรรมแตกต่างจากเหล็กสองตระกูลข้างต้น ในสภาพแบบหล่อนั้นค่อนข้างอ่อนและเหนียว แต่การกระแทกซ้ำๆ จะทำให้ชั้นพื้นผิวแข็งตัวขึ้นโดยการจับคู่การเสียรูป ซึ่งจะเพิ่มความแข็งของพื้นผิวในขณะที่แกนกลางยังคงความเหนียวอยู่ ข้อมูลอุตสาหกรรมระบุว่ากลไกนี้สามารถให้ความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้นประมาณ 25 เท่า เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนที่ไม่ผ่านการบำบัดเมื่อพื้นผิวผ่านการชุบแข็งเต็มที่แล้ว ทำให้เหล็กกล้าแมงกานีสสูงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับขากรรไกรของเครื่องบด ค้อน และแผ่นกระแทก ซึ่งการโหลดแรงกระแทกอย่างกะทันหัน ไม่ใช่การเสียดสีทีละน้อย ถือเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญ

การจับคู่การเลือกโลหะผสมให้เข้ากับกลไกการสวมใส่

การเลือกโลหะผสมโดยพิจารณาจากตัวเลขความแข็งเพียงอย่างเดียวอาจทำให้เกิดการแตกร้าวก่อนเวลาอันควรหรือมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไป แนวทางที่เชื่อถือได้มากกว่าคือการจำแนกสภาพแวดล้อมการทำงานก่อน จากนั้นจึงจับคู่ตระกูลโลหะผสม และการรักษาพื้นผิว หากจำเป็น

กระบวนการหล่อและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโลหะผสม

องค์ประกอบของโลหะผสมเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานตามทฤษฎีของการหล่อ แต่กระบวนการหล่อจะกำหนดว่าศักยภาพดังกล่าวจะเกิดขึ้นจริงหรือไม่ การหล่อแบบแรงเหวี่ยงมักใช้กับชิ้นส่วนที่สึกหรอเป็นทรงกระบอก เช่น ถังเจียรและลูกกลิ้ง เนื่องจากการแข็งตัวแบบหมุนจะอัดโลหะที่มีความหนาแน่นมากขึ้นไปทางผนังด้านนอก ซึ่งความต้านทานการสึกหรอมีความสำคัญมากที่สุด ในขณะที่ความพรุนและสิ่งที่เจือปนที่เบากว่าจะเคลื่อนไปทางรู การหล่อทรายแบบคงที่ยังคงเป็นเรื่องปกติสำหรับรูปร่างที่ไม่ปกติ เช่น ใบมีดผสมและแผ่นนำ โดยที่ตะกร้าการหล่อที่มีความแม่นยำหรือแม่พิมพ์เปลือกจะควบคุมความแม่นยำของมิติสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องพอดีกับอุปกรณ์ที่มีอยู่โดยไม่ต้องทำการปรับปรุงใหม่ อัตราการทำความเย็นที่ควบคุมหลังจากการเทมีความสำคัญเท่าเทียมกัน เนื่องจากการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วหรือไม่สม่ำเสมอสามารถดักจับออสเทนไนต์ที่ตกค้างอยู่ในเหล็กโครเมียมสูง ปล่อยให้การหล่ออ่อนกว่าความแข็งที่ออกแบบไว้จนกว่าจะใช้การบำบัดความร้อนที่ไม่เสถียรที่เหมาะสม

กลุ่มผลิตภัณฑ์หล่อแบบทนทานต่อการสึกหรอ

ส่วนประกอบต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าตระกูลโลหะผสมที่แตกต่างกันถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์การบด การผสม และอุปกรณ์ควบคุมการไหล ตั้งแต่กระบอกบดโครเมียมสูงไปจนถึงใบมีดผสม Ni-Hard

กระบอกเจียร โลหะผสมโครเมียมสูง

ถังเจียร โลหะผสมโครเมียมสูง

แผ่นวาล์วแก๊ส เหล็ก 42CrMo

แผ่นนำการไหล เหล็ก 42CrMo

มิกเซอร์สวมใบมีด เหล็กหล่อ Ni-Hard

การตรวจสอบคุณภาพสำหรับการหล่อที่ทนทานต่อการสึกหรอ

เนื่องจากประสิทธิภาพของโลหะผสมขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาคอย่างมาก การตรวจสอบด้วยภาพเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถยืนยันความต้านทานการสึกหรอได้ ซัพพลายเออร์ที่เชื่อถือได้ตรวจสอบการหล่อด้วยวิธีการต่างๆ ผสมผสานกัน

การบำรุงรักษาและการซ่อมแซมการหล่อโลหะผสมที่สึกหรอ

การยืดอายุการใช้งานของการหล่อแบบต้านทานการสึกหรอมักจะมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด โดยมีเงื่อนไขว่าวิธีการซ่อมแซมจะตรงกับโลหะผสมและขอบเขตของความเสียหาย

• การหุ้มพื้นผิว: การพ่นพลาสม่าหรือการหุ้มด้วยเลเซอร์จะสร้างชั้นพื้นผิวแข็งขึ้นใหม่ในบริเวณที่สึกหรอ และคืนความแม่นยำของมิติ
• การซ่อมแซมการเชื่อม: แท่งอัลคาไลน์ไฮโดรเจนต่ำที่มีการอุ่นก่อนและการทำความเย็นช้า โดยคงอุณหภูมิการเชื่อมไว้ใกล้ 250 ถึง 300 องศาเซลเซียส ช่วยรักษาคุณสมบัติการแข็งตัวของวัสดุฐาน
• เครื่องจักรกลและขัด: การสึกหรอเล็กน้อยจะถูกขจัดออกโดยการกลึงหรือเจียร ตามด้วยการอุ่นเครื่องเพื่อคืนความแข็งเดิม
• ทดแทนโดยตรง: ชิ้นส่วนที่มีรอยแตกร้าวจากการกระแทกหรือการหลุดเป็นชิ้นเป็นบริเวณกว้างจะถูกเปลี่ยนทันทีแทนที่จะทำใหม่ เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของโครงสร้างระดับจุลภาคซึ่งอาจทำให้เกิดการได้รับความร้อนซ้ำๆ

เหนือกว่าความต้านทานการสึกหรอ: ส่วนประกอบเตาอุณหภูมิสูง

สิ่งอำนวยความสะดวกหลายแห่งที่ใช้งานอุปกรณ์ที่ทนต่อการสึกหรอก็มีไลน์การรักษาความร้อนด้วย ดังนั้นจึงควรสังเกตถึงการหล่อโลหะผสมที่เกี่ยวข้องซึ่งใช้ในระบบเหล่านั้น ท่อความร้อนแบบแผ่รังสี ลูกกลิ้งเตาหลอม และลูกกลิ้งเตาสำหรับสายการผลิตเตาเผาแบบต่อเนื่องมักจะถูกหล่อในโลหะผสม Cr-Ni ที่ทนความร้อน แทนที่จะเป็นโลหะผสมที่สึกหรอที่อธิบายไว้ข้างต้น เนื่องจากความท้าทายหลักคือการเกิดออกซิเดชันและการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงมากกว่าการเสียดสี อุปกรณ์จับยึดการรักษาความร้อน อุปกรณ์จับยึดการรักษาความร้อนในการเชื่อม ถาดฐานการรักษาความร้อน และตะกร้าหล่อที่มีความแม่นยำจะนำชิ้นงานผ่านเตาเผา และจะต้องต้านทานความล้าจากความร้อนในรอบซ้ำๆ ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ใบพัดลม Ipsen ท่าเตา รางลูกกลิ้งและลูกกลิ้งของเตา AFC หัวดัน AFC ลูกกลิ้งเตาสำหรับเตาหลอมแบบสายพานหล่อ และแผ่นโซ่สำหรับเตาหล่อแบบโซ่ช่วยปัดเศษฟิกซ์เจอร์และระบบลำเลียงภายในเตาเผาแบบต่อเนื่อง ในกรณีที่ระบบเหล่านี้เผชิญกับการเสียดสีของอนุภาค เช่น ที่บริเวณรับน้ำหนัก มักจะเพิ่มไลเนอร์ที่ทนทานต่อการสึกหรอในโครเมียมสูงหรือโลหะผสม Ni-Hard เพื่อปกป้องโครงสร้างพื้นฐาน

การเลือกซัพพลายเออร์การหล่อแบบทนทานต่อการสึกหรอ

นอกเหนือจากการเลือกใช้โลหะผสมแล้ว ประสบการณ์ของซัพพลายเออร์ยังส่งผลต่อความสม่ำเสมอของชุดการผลิตอีกด้วย โรงหล่อที่ควบคุมเคมีหลอมเหลว วงจรการบำบัดความร้อน และการตรวจสอบหลังการหล่อ มีแนวโน้มที่จะทำให้การหล่อมีอายุการใช้งานที่คาดการณ์ได้มากขึ้น การขอใบรับรองวัสดุ รายงานการทดสอบความแข็ง และบันทึกการทดสอบแบบไม่ทำลายที่เกี่ยวข้องก่อนคำสั่งซื้อจำนวนมาก ช่วยยืนยันว่าโลหะผสมที่จัดส่งนั้นตรงกับข้อกำหนดเฉพาะแทนที่จะอาศัยชื่อเกรดที่ระบุเพียงอย่างเดียว