غلتک های پوشش دار آلیاژی سخت توضیح داده شده: فرآیند پوشش، مقاومت در برابر سایش و نگهداری

غلتک با پوشش آلیاژی سخت چیست و چرا از آن استفاده می شود

یک غلتک با روکش آلیاژ سخت با یک هسته فولادی یا چدنی استاندارد شروع می شود، که سپس با یک لایه چسبیده متالورژیکی از یک آلیاژ سخت تر و مقاوم در برابر سایش، ماشین کاری شده و پوشش داده می شود. این رویکرد، چقرمگی ساختاری و کارایی یک پایه فولادی را با سختی سطحی ترکیب می‌کند که بسیار بیشتر از آن چیزی است که فولاد حجیم به تنهایی می‌تواند به دست آورد.

این غلتک‌ها در محیط‌هایی استفاده می‌شوند که فولاد بدون پوشش در هفته‌ها یا ماه‌ها فرسوده می‌شود، از جمله کارخانه‌های نورد که نوارهای فولادی داغ یا ساینده را پردازش می‌کنند، کاغذ و غلتک‌های چاپی، تجهیزات اکستروژن و گندله‌سازی، و غلتک‌های نوار نقاله که مواد ساینده فله‌ای مانند ماسه، سنگ معدن یا ضایعات بازیافتی را پردازش می‌کنند. در کاربردهای کارخانه فولاد، رول کاری با پوشش مناسب می تواند 3-5 برابر بیشتر دوام بیاورد از یک معادل بدون پوشش قبل از نیاز به سنگ زنی مجدد یا تعویض.

فرآیندهای پوشش رایج

فرآیند پوشش استحکام باند، ضخامت لایه و ساختار داخلی سطح تمام شده را تعیین می کند. انتخاب فرآیند مناسب به اندازه انتخاب آلیاژ مناسب مهم است.

اسپری حرارتی HVOF (سوخت اکسیژن با سرعت بالا).

HVOF ذرات آلیاژ پودری را با سرعت مافوق صوت به روی سطح غلتک می راند و معمولاً یک پوشش متراکم با تخلخل بسیار کم ایجاد می کند. تخلخل زیر 1% . این فرآیند برای پوشش‌های کاربید تنگستن که در آن دقت، پرداخت ریز و حداقل حرارت ورودی به غلتک پایه مورد نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اسپری پلاسما

اسپری پلاسما از یک جت گاز یونیزه شده برای ذوب و رسوب پودر آلیاژ استفاده می کند که به طیف وسیع تری از مواد از جمله سرامیک ها و پوشش های مبتنی بر اکسید اجازه می دهد. به طور کلی پوشش متخلخل کمی نسبت به HVOF ایجاد می کند، اما برای شیمی آلیاژهای پیچیده انعطاف پذیرتر است.

جوشکاری PTA (Plasma Transferred Arc).

جوشکاری PTA یک پوشش متالورژیکی پیوند خورده را با استفاده از یک قوس الکتریکی مستقیماً روی سطح غلتک ذوب می کند و یک لایه بسیار ضخیم (اغلب) تولید می کند. 2-6 میلی متر در مقایسه با 0.1-0.5 میلی متر برای اسپری حرارتی ) با استحکام باند عالی و مقاومت در برابر ضربه. این باعث می‌شود که آن را به انتخاب ارجح برای آسیاب نورد سنگین و غلتک‌های تجهیزات معدنی که در معرض بارهای ضربه یا ضربه قرار دارند، انتخاب کند.

پوشش جوشکاری زیر آب (SAW).

روکش SAW برای غلتک های با قطر بزرگ که نیاز به سختی ضخیم و با حجم بالا دارند، استفاده می شود که معمولاً در چندین پاس برای ایجاد چندین میلی متر آلیاژ مقاوم در برابر سایش در سراسر صفحه غلتکی استفاده می شود.

مقایسه مواد پوشش معمولی آلیاژی سخت

شیمی آلیاژهای مختلف بهترین عملکرد را در برابر مکانیسم های مختلف سایش دارند. تطبیق آلیاژ با نوع سایش غالب در برنامه شما برای به دست آوردن عمر مفید مورد انتظار بسیار مهم است.

درک مقاومت در برابر سایش

سختی پوشش در مقابل تردد سختی

پوشش‌های سخت‌تر در برابر خراش ساینده بهتر مقاومت می‌کنند، اما می‌توانند شکننده‌تر و مستعد خراشیده شدن در اثر ضربه باشند. آلیاژهای نرم تر و سخت تر تحت بار کمی خم می شوند و در برابر شکستگی مقاومت می کنند اما در اثر سایش خالص سریعتر فرسوده می شوند. انتخاب پوششی با سختی تقریباً 20 تا 30 درصد بالاتر از سختی ماده ساینده ای که با آن تماس می گیرد. یک دستورالعمل رایج صنعتی برای متعادل کردن عمر سایش در برابر شکنندگی است.

استحکام و تخلخل باند

دوام یک پوشش در دنیای واقعی به همان اندازه که به سختی ذاتی آلیاژ بستگی دارد به میزان چسبندگی آن به غلتک پایه نیز بستگی دارد. پوشش های HVOF با استحکام باند بالای 70 مگاپاسکال و تخلخل زیر 1% به طور قابل توجهی بهتر از پوشش های با کیفیت پایین تر پلاسما پاشیده شده در کاربردهای سیکل بالا است، زیرا تخلخل نقاط ضعیفی را ایجاد می کند که در آن ترک ها و لایه لایه شدن شروع می شود.

ملاحظات ضخامت پوشش

پوشش‌های اسپری حرارتی نازک (0.1-0.5 میلی‌متر) برای غلتک‌های دقیقی که تحمل ابعادی مهم هستند، مانند تجهیزات چاپ یا جابجایی فیلم، مناسب هستند. پوشش‌های ضخیم‌تر روکش جوش (2 تا 6 میلی‌متر) میزان سایش بیشتری را فراهم می‌کنند و معمولاً می‌توانند قبل از پایان عمر غلتک، مجدداً آسیاب شوند و چندین بار مورد استفاده قرار گیرند و طول عمر کل را بسیار فراتر از اولین چرخه سایش افزایش دهند.

نحوه انتخاب غلتک با پوشش آلیاژی سخت مناسب

1. مکانیسم سایش غالب را شناسایی کنید

تعیین کنید که آیا غلتک های شما در درجه اول با سایش ساینده (ذرات، رسوب یا سنگ ریزه)، سایش چسب (تماس لغزشی فلز به فلز)، یا بارگذاری ضربه (مواد درشت یا نامنظم) مواجه هستند. این تعیین می کند که آیا یک پوشش سخت و شکننده یا یک آلیاژ سخت تر و انعطاف پذیرتر مناسب تر است.

2. پوشش را با دمای عملیاتی مطابقت دهید

پوشش های کاربید تنگستن شروع به از دست دادن سختی می کنند و تقریباً در بالا اکسید می شوند 500-600 درجه سانتیگراد ، آنها را برای کاربردهای نورد گرم نامناسب می کند. کاربید کروم و آلیاژهای مبتنی بر کبالت خواص خود را در دماهای بالاتر، اغلب تا 800 تا 900 درجه سانتیگراد حفظ می کنند و انتخاب استاندارد برای غلتک آسیاب داغ هستند.

3. فرآیند پوشش را بر اساس نیازهای دقیق انتخاب کنید

اگر غلتک به تلورانس‌های ابعادی محکم و پرداخت صاف نیاز دارد، فرآیندهای اسپری حرارتی مانند HVOF معمولاً ترجیح داده می‌شوند. اگر غلتک نیاز به مقاومت در برابر ضربه های سنگین داشته باشد و چندین بار در طول عمر مفید خود آسیاب شود، فرآیندهای روکش جوش مانند PTA یا SAW مواد قابل استفاده بیشتر و تحمل ضربه بیشتری را ارائه می دهند.

4. داده های تست پوشش را از تامین کننده درخواست کنید

سازندگان غلتک معتبر باید بتوانند نتایج تست استحکام باند، تخلخل و سختی را برای پوشش های خود ارائه دهند. یک پوشش صنعتی به خوبی اعمال شده معمولا تخلخل کمتر از 2% و استحکام باند بالای 55-70 مگاپاسکال را ثبت می کند. ; تامین کنندگانی که قادر به ارائه این داده ها نیستند ممکن است از فرآیندهای برنامه با کیفیت پایین تر استفاده کنند.

بهترین شیوه های تعمیر و نگهداری

حتی بهترین پوشش نیز نیاز به مراقبت مناسب دارد تا به عمر کامل خود برسد. اکثر تأسیسات هر 1-3 ماه یک بار یک بازرسی بصری را برنامه ریزی می کنند و یک بررسی تمام ابعاد در طول خاموشی های تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده.

• سطح پوشش را به طور مرتب از نظر بریدگی، پوسته پوسته شدن یا ترک های مویی بررسی کنید که می تواند نشان دهنده لایه لایه شدن در مراحل اولیه باشد.
• ضخامت پوشش را به صورت دوره ای با استفاده از سنج مغناطیسی یا اولتراسونیک اندازه گیری کنید تا میزان سایش باقیمانده را ردیابی کنید.
• غلتک ها را از مواد ساخته شده یا رسوب تمیز نگه دارید، که می تواند رطوبت را به دام بیندازد و خوردگی لبه های پوشش را تسریع کند.
• از شوک حرارتی ناگهانی (گرمایش یا سرمایش سریع)، که یکی از دلایل رایج ترک خوردگی پوشش در کاربردهای نورد گرم است، اجتناب کنید.
• برای محافظت از غلتک پایه در برابر آسیب، قبل از اینکه لایه سایش به طور کامل مصرف شود، به جای اینکه تا خرابی کامل اجرا شود، پوشش های فرسوده روکش جوش را دوباره آسیاب کنید.

اشتباهات رایجی که باید از آنها اجتناب کنید

• انتخاب سختی پوشش به تنهایی بدون در نظر گرفتن چقرمگی، که منجر به خرد شدن زودرس تحت بارهای ضربه ای می شود.
• استفاده از پوشش‌های کاربید تنگستن در محیط‌های با دمای بالا که در آن اکسید می‌شوند و سختی خود را زود از موعد از دست می‌دهند.
• رد شدن از اندازه گیری ضخامت پوشش تا زمانی که سایش قابل مشاهده ظاهر شود و پنجره دوباره سنگ زنی ایده آل را از دست بدهد.
• خرید فقط بر اساس قیمت بدون درخواست اطلاعات تخلخل و استحکام باند از تامین کننده پوشش.
• امکان تجمع مواد ساینده روی سطح غلتک، که سایش موضعی و خوردگی لبه را تسریع می کند.

غلتک‌های با آلیاژ سخت در مقایسه با فولاد بدون روکش عمر مفید را به طور چشمگیری افزایش می‌دهند، اما تنها زمانی که مواد پوشش، فرآیند کاربرد و ضخامت با مکانیسم سایش واقعی و شرایط عملیاتی مطابقت داشته باشند. انتخاب صحیح به تشخیص اینکه آیا سایش، دما یا ضربه حالت شکست غالب است یا خیر، سپس انتخاب سختی پوشش، شیمی آلیاژ و فرآیند کاربرد مناسب برای آن چالش خاص است. همراه با بازرسی منظم و سنگ زنی مجدد به موقع، یک غلتک با روکش مناسب می تواند چندین برابر یک غلتک فولادی استاندارد عمر مفید داشته باشد و به طور قابل توجهی هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش دهد.