Après avoir brièvement présenté les caractéristiques des matériaux couramment utilisés pour les marteaux concasseurs en termes de types, de composition, de structure et de performances, cet article fournit des explications spécifiques sur plusieurs processus de production et caractéristiques des matériaux résistants à l'usure pour les marteaux concasseurs. La sélection de matériaux résistants à l'usure pour les marteaux concasseurs doit être basée sur le type de matériaux broyés et les conditions de l'équipement. Lorsque la contrainte de travail sur le marteau est relativement élevée, des matériaux tels que l'acier à haute teneur en manganèse ou l'acier à très haute teneur en manganèse doivent être sélectionnés pour le marteau, et la méthode de production du marteau doit être le moulage intégral. Lorsque la contrainte de travail sur le marteau est relativement faible, des méthodes de coulée intégrale en acier allié ou de coulée composite utilisant de l'acier au carbone et de la fonte à haute teneur en chrome doivent être adoptées. Sans aucun doute, l’utilisation de méthodes de moulage composites pour produire des marteaux concasseurs est l’un des moyens les plus efficaces d’augmenter leur durée de vie.
Chine Matériaux de marteau de concasseur
Sur le marché chinois, des marteaux concasseurs de différents matériaux sont utilisés dans différentes conditions de travail.
Marteau broyeur en acier allié
Lorsque les conditions de travail du concasseur n'impliquent pas un impact très fort et que les avantages de l'acier à haute teneur en manganèse ne peuvent pas être pleinement utilisés, l'acier allié peut être choisi pour produire des marteaux afin de résoudre les problèmes de faible dureté initiale, de mauvais effet d'écrouissage et faible résistance à l'usure de ce matériau. En examinant la composition chimique de l'acier allié, il est évident que l'acier moulé résistant à l'usure couramment utilisé pour les marteaux est constitué d'acier faiblement allié à teneur en carbone moyenne à élevée et d'acier fortement allié. Les principaux éléments d'alliage comprennent le chrome, le nickel et le molybdène, améliorant considérablement la trempabilité du matériau. Le traitement thermique peut encore améliorer la résistance et la ténacité du marteau. Généralement, des structures composites telles que la martensite et la bainite peuvent être obtenues dans des conditions de traitement thermique telles que le refroidissement à l'air ou la trempe. Un traitement de trempe ultérieur renforce encore la résistance et la ténacité globales du matériau du marteau. L’ensemble du processus de production des marteaux en acier allié coulé n’est pas complexe. Initialement, ils présentent une forte dureté, et après traitement thermique, la dureté sera supérieure ou égale à 46HRC tout en conservant une forte ténacité, répondant efficacement aux exigences d'utilisation des matériaux pour marteaux. Les marteaux en acier allié sont généralement utilisés lorsque la taille des particules du matériau broyé est petite et que la contrainte est modérée, offrant ainsi de bonnes performances dans de telles conditions.
Ce matériau est sans équivoque le meilleur choix pour produire des pièces de rechange résistantes à l’usure et possédant une résistance mécanique et une ténacité exceptionnelles. Ces qualités sont essentielles pour résister à un large éventail de conditions de travail difficiles. De plus, c’est le matériau le plus approprié pour la fabrication de pièces moulées principales de structure en acier pouvant supporter des charges dynamiques sans aucun risque de défaillance.
Il existe certaines compositions chimiques courantes des marteaux en acier allié sur le marché chinois :
Alliage | Composant chimique% | |||||||||
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C | Si | Mn | Cr | Mo | S | P | Ai | |||
42CrMo | 0.38-0.43 | 0.15-0.35 | 0.75-1.00 | 0.80-1.10 | 0.15-0.25 | - | ||||
35CrMo | 0.32 ~ 0.40 | 0.17 ~ 0.37 | 0.40 ~ 0.70 | 0.80 ~ 1.10 | 0.15 ~ 0.25 | ≤ 0.035 | ≤ 0.035 | - | ||
38CrMoAl | 0.35 ~ 0.42 | 0.20 ~ 0.45 | 0.30 ~ 0.60 | 1.35 ~ 1.65 | 0.15 ~ 0.25 | ≤ 0.04 | ≤ 0.04 | 0.7 ~ 1.1 | ||
40Cr | 0.37 ~ 0.45 | 0.17 ~ 0.37 | 0.5 ~ 0.8 | 0.8 ~ 1.1 | - | - | - | - | ||
30Mn2SiCrMo | 0.25 ~ 0.35 | 0.40 ~ 0.80 | 1.20 ~ 1.60 | 1.35 ~ 1.65 | 0.2 ~ 0.5 | ≤ 0.04 | ≤ 0.04 | - |
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Marteau concasseur à haute teneur en chrome
La fonte à haute teneur en chrome se concentre sur l’utilisation du chrome comme élément d’alliage. Dans certains cas, des éléments tels que le nickel et le molybdène sont ajoutés pour améliorer encore la trempabilité du matériau. En raison du degré élevé d'alliage de la fonte à haute teneur en chrome, elle présente souvent une excellente trempabilité, trempabilité et résistance à l'usure dans le processus de production de matériaux résistants à l'usure tels que les marteaux concasseurs. De plus, il possède également une excellente résistance à l’oxydation et à la fatigue thermique. En termes de résistance à l'usure, il est nettement supérieur aux matériaux de tête de marteau en acier moulé à haute teneur en manganèse, ce qui en fait sans doute le meilleur matériau pour la production de marteaux concasseurs.
Il existe certaines compositions chimiques standard des marteaux en acier chromé sur le marché chinois :
Alliage | Composant chimique% | ||||||||
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C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | S | P | |
BTMCr15 | 2.0 ~ 3.3 | ≤ 1.2 | ≤ 2.0 | 14 ~ 18 | ≤ 3.0 | ≤ 2.5 | ≤ 1.2 | ≤ 0.06 | ≤ 0.10 |
BTMCr20 | 2.0 ~ 3.3 | ≤ 1.2 | ≤ 2.0 | 18 ~ 23 | ≤ 3.0 | ≤ 2.5 | ≤ 1.2 | ≤ 0.06 | ≤ 0.10 |
BTMCr26 | 2.0 ~ 3.3 | ≤ 1.2 | ≤ 2.0 | 23 ~ 30 | ≤ 3.0 | ≤ 2.5 | ≤ 2.0 | ≤ 0.06 | ≤ 0.10 |
1 : Autorisé à ajouter des micro-échelles V, Ti, Nb, B Re, etc. 2 : Nous choisirons la qualité et les composants spécifiques en fonction du poids, de l'épaisseur et des tailles des barres de soufflage. |
Marteau concasseur à haute teneur en manganèse
L'acier à haute teneur en manganèse se compose principalement d'austénite et de carbures comme structure de coulée. En raison de la présence de carbures, sa ténacité n'est pas forte, nécessitant ainsi un traitement de trempe et de revenu à l'eau. Après traitement, il se transformera en une structure austénitique monophasée, possédant une très forte résistance aux chocs. Cependant, la dureté initiale du matériau reste relativement faible et la limite d'élasticité est également très faible. L'acier microallié et allié à haute teneur en manganèse est principalement basé sur de l'acier ordinaire à haute teneur en manganèse, s'appuyant sur des microalliages et des alliages pour renforcer davantage la matrice et affiner la structure tout en conservant une excellente ténacité pendant le processus d'amélioration de la dureté initiale et de la limite d'élasticité de l'acier à haute teneur en manganèse.
Les cisaillements moyens au manganèse affaiblissent principalement la teneur excessive en carbone dans l'acier à haute teneur en manganèse de manière appropriée et réduisent la quantité de solution solide d'éléments d'alliage dans la structure austénitique pendant le traitement de trempe à l'eau pour affaiblir la stabilité de la structure austénitique. Dans des conditions de contraintes relativement faibles, il est facile de travailler écroui, améliorant ainsi sa dureté de surface et optimisant sa résistance à l'usure. Après avoir terminé le traitement de trempe à l'eau, la structure austénitique monophasée de l'acier à haute teneur en manganèse peut subir un écrouissage important sous une très forte contrainte de collision, renforçant ainsi considérablement la dureté de surface de l'ensemble des marteaux du concasseur et optimisant la résistance à l'usure.
Pour les matériaux des marteaux concasseurs, plus la contrainte d'impact qu'ils supportent est forte, plus leurs effets d'amélioration seront importants, reflétant une meilleure résistance à l'usure. Après avoir effectué des essais miniers sur des matériaux résistants à l'usure en acier à haute teneur en manganèse, il a été constaté qu'après un traitement de trempe à l'eau, la dureté de l'acier à haute teneur en manganèse atteignait 220HBW. Lorsqu'il est utilisé dans des conditions de travail relativement fortes, sa dureté de surface peut augmenter jusqu'à environ 550HBW après écrouissage, démontrant une excellente résistance à l'usure. Cependant, dans des environnements où les conditions de contrainte sont moins sévères, l'effet d'écrouissage des têtes de marteaux en acier à haute teneur en manganèse sera considérablement réduit et la résistance à l'usure globale sera relativement faible, ce qui rendra difficile la démonstration complète des performances du matériau. Par conséquent, la stabilité de la structure austénitique de l’acier à très haute teneur en manganèse sera relativement plus forte. Généralement, dans des conditions de contraintes ou de déformations élevées, il peut démontrer d'excellents effets d'écrouissage et une excellente résistance à l'usure.
Il existe certaines compositions chimiques standard des marteaux en acier au manganèse sur le marché chinois :
Alliage | Composant chimique% | |||||
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C | Si | Mn | Cr | S | P | |
Mn13 | 1.05 ~ 1.35 | 0.3 ~ 0.9 | 11 ~ 14 | - | ≤ 0.06 | ≤ 0.04 |
Mn13Cr2 | 1.05 ~ 1.35 | 0.3 ~ 0.9 | 11 ~ 14 | 1.5 ~ 2.5 | ≤ 0.06 | ≤ 0.04 |
Mn17Cr2 | 1.05 ~ 1.35 | 0.3 ~ 0.9 | 16 ~ 19 | 1.5 ~ 2.5 | ≤ 0.06 | ≤ 0.04 |
1 : Autorisé à ajouter des microéchelles V, Ti, B, Re, etc. 2 : Nous pouvons produire l'autre marteau en acier au manganèse de haute qualité selon les exigences des clients. |
Facteurs affectant l’usure du marteau du concasseur
Effet de la vitesse de rotation
Un réglage correct de la vitesse de rotation autour du marteau concasseur peut obtenir la meilleure direction de collision. Si la vitesse est trop rapide, il sera difficile d'introduire le matériau dans la plage radiale du marteau du concasseur, et le dessus sera considérablement endommagé. Lorsque la vitesse est lente, le matériau pénètre entre le marteau du concasseur, provoquant des dommages notables sur les côtés et les racines du marteau du concasseur. L'emplacement d'usure correct doit être à un point tangent extérieur où la tête du marteau s'étend vers l'extérieur.
Influence de l'angle entre les marteaux du concasseur sur la surface en rotation
Le temps nécessaire au marteau du concasseur pour tourner du point A au point B, qui est d'environ 60 degrés, doit être égal ou proche du temps nécessaire au matériau pour entrer entre les marteaux du concasseur. Cela garantit que la tête du marteau entre en collision plus fréquemment avec le matériau, évitant ainsi une usure anormale du marteau du concasseur. Sinon, l'étendue et la gravité de l'usure du marteau concasseur s'intensifieront encore. Par exemple, le concasseur utilisé à la cimenterie présente une chute importante (H = 2600 mm), avec une vitesse de descente rapide et une vitesse de rotation du rotor lente (209 tr/min). Lorsque le marteau est amené dans la zone d'opération et déposé sur l'enclume, l'efficacité de la collision du marteau avec le matériau est très lente, ce qui entraîne une usure importante des extrémités latérales et de la racine du marteau. En revanche, à la cimenterie de Huaihai, où un concasseur importé est utilisé, la chute globale du matériau n'est pas importante (H = 1900 447 mm) et la vitesse de rotation du rotor est de XNUMX tr/min. Cependant, le matériau ne peut pas être acheminé vers la zone d'opération du marteau, ce qui entraîne une usure notable au sommet du marteau et une mauvaise efficacité opérationnelle globale.
Effet du poids du marteau du concasseur
Le choix raisonnable du poids du marteau affecte non seulement l'efficacité de travail et les performances de production du concasseur, mais a également un impact significatif sur l'usure de la tête du marteau de la machine. Le poids optimal du marteau doit être tel qu'il puisse écraser efficacement le matériau d'un seul coup, minimisant ainsi les travaux inutiles, empêchant la tête du marteau de basculer vers l'arrière et évitant toute interférence avec les coups de marteau ultérieurs. La taille du marteau broyeur dépend directement de la dureté du matériau broyé et de l'énergie nécessaire au concassage.
Méthode de coulée du marteau concasseur sur le marché chinois
Méthode de coulée intégrale
La méthode de coulée intégrale, ou méthode de coulée monobloc, consiste à fondre et à couler un matériau de marteau après avoir terminé la fabrication du modèle. Après une solidification réussie, la tête de marteau moulée, telle que des matériaux de tête de marteau en acier à haute teneur en manganèse ou en acier allié, peut être utilisée dans cette méthode de fabrication. Dans le processus de fabrication réel, la méthode de moulage intégral peut produire des marteaux concasseurs grâce à des méthodes telles que plusieurs pièces dans une boîte ou le moulage en série pour accélérer l'efficacité de la fabrication dans son ensemble.
Méthode de coulée composite bimétallique
Méthode de coulée composite liquide-liquide
La méthode composite liquide-liquide utilise principalement le moulage intégral pour obtenir le marteau concasseur souhaité. Deux fours de fusion sont démarrés et fonctionnent simultanément pour affiner deux matériaux d'alliage pendant le processus de coulée. Généralement, toute la partie du manche du marteau adopte des matériaux en acier moulé ou allié ZG270-500 ou ZG310-570. Lorsque la composition de l’acier répond aux normes en vigueur et que la désoxydation est normale, la coulée de l’acier peut être effectuée pendant le processus de fusion. Après un certain temps, de la fonte à haute teneur en chrome est coulée pour remplir l'ensemble du marteau et du système d'ouverture correspondant. Lors de l'utilisation de cette méthode pour obtenir d'excellentes pièces moulées, il est nécessaire de contrôler fermement la température de coulée et le temps d'attente une fois la coulée de l'acier terminée. Concrètement, après avoir coulé le manche du marteau, attendez que la surface de l'acier au niveau du manche présente une couche solidifiée avec l'épaisseur requise avant de la remplir de fer, en veillant à ce qu'il ne se mélange pas avec l'acier coulé précédemment. Il convient de noter que dans le moulage composite de fonte à haute teneur en chrome et d'acier, la première étape consiste généralement à couler de l'acier dans la zone du manche du marteau. Si le coulage du fer est effectué directement dans la première étape, il sera difficile d'obtenir une excellente surface de liaison entre l'acier et le fer. Cela peut entraîner le piégeage de scories, des vides et d'autres problèmes dans la plage de liaison de ces deux matériaux.
Méthode de coulée composite solide-liquide
La méthode composite solide-liquide utilise un matériau en fonte à haute teneur en chrome pour la partie tête de marteau. Dans le même temps, de l'acier de construction au carbone ou de l'acier allié est sélectionné pour la partie du manche du marteau. La première étape consiste à terminer la fabrication de la partie du manche du marteau, suivie d'un traitement spécifique de la zone composite autour du manche du marteau pour garantir que la surface de collage est propre, exempte d'impuretés, sans oxydation et que la partie du manche du marteau à composer est transformé en une section transversale variable ou irrégulière par moulage ou usinage pour améliorer les performances de résistance à la fusion de toute la surface composite et éviter le détachement lors de l'utilisation du marteau. Pendant le processus de coulée, la première étape consiste à placer le manche du marteau traité ou traité dans le moule en sable, puis à verser de la fonte à haute teneur en chrome dans la partie tête du marteau. Pour assurer une meilleure fusion de la surface composite, la partie du manche du marteau doit généralement subir un traitement de préchauffage avant la coulée formelle. Ceci peut être réalisé par un préchauffage par chauffage ou un préchauffage par induction à l’intérieur du moule. Cette méthode composite solide-liquide consiste à utiliser de l'acier à haute teneur en manganèse pour couler l'ensemble du marteau, avec l'ajout de blocs en alliage dur ou en fonte à haute teneur en chrome à l'extrémité du marteau où il frappe le matériau, améliorant ainsi la durée de vie de l'ensemble. requin-marteau.
Méthode d'alliage SHS résistant à l'usure
En termes simples, la méthode de synthèse à haute température (SHS) auto-propagée synthétise les matériaux grâce à une forte chaleur de réaction chimique et à une auto-conduction entre les réactifs. Une fois que les réactifs sont enflammés, ils se propagent automatiquement dans la direction où il n'y a pas de réaction jusqu'à ce qu'ils réagissent tous complètement, ce qui constitue l'un des nouveaux moyens technologiques permettant de produire des matériaux de haute dureté et résistants à l'usure. Cette méthode présente de nombreuses caractéristiques, telles qu'une réaction rapide, une réaction complète et une efficacité énergétique élevée. Dans le processus de coulée, cette méthode est appliquée raisonnablement pour synthétiser des composés de haute dureté dans les zones où la résistance à l'usure est requise pour répondre aux exigences de résistance à l'usure. Dans la synthèse auto-propagée du CrB2, l'élément B ou le Cr peuvent être utilisés comme matières premières, et leurs oxydes peuvent également être utilisés comme matières premières. En s'appuyant sur le mélange et le pressage des poudres dans des formes spécifiques, ces poudres sont ajoutées aux zones résistantes à l'usure lors de la coulée. En utilisant la chaleur générée par le coulage du métal en fusion, ces poudres peuvent subir une réaction d'auto-propagation, synthétisant ainsi des composés à forte dureté dans les zones nécessitant une résistance à l'usure, améliorant ainsi les performances de résistance à l'usure de l'ensemble du marteau du concasseur.
Méthode de surfaçage d'un alliage résistant à l'usure
Le soudage par recouvrement avec des alliages résistants à l'usure implique l'utilisation de matériaux en alliage dur pour renforcer la dureté de zones spécifiques d'un seul marteau en matériau à haute ténacité, améliorant ainsi la résistance à l'usure de l'ensemble du matériau. Cette méthode est principalement utilisée pour réparer les têtes de marteaux en acier allié et d’autres composants. Par exemple, l'optimisation des baguettes de soudage D618 pour le soudage par recouvrement autour des têtes de marteau ZG35SiMn peut prolonger considérablement leur durée de vie. Le soudage par recouvrement utilise des éléments d'alliage tels que le chrome dans la baguette de soudage pour produire une matrice martensitique à haute teneur en carbone et de haute dureté, un composé et d'autres structures, obtenant ainsi une résistance à l'usure. Dans le processus de réparation des marteaux en acier à haute teneur en manganèse, la méthode « métal de base + couche de transition intermédiaire + couche résistante à l'usure » peut être sélectionnée, ce qui correspond au soudage par recouvrement. Dans le processus de soudage par recouvrement, des matériaux tels que H1Cr21Nil0Mn6 sont utilisés pour construire la couche intermédiaire, tandis que des baguettes de soudage D227 sont utilisées pour construire la couche résistante à l'usure, assurant ainsi une intégration parfaite entre le métal de base, la couche intermédiaire et la couche résistante à l'usure, augmentant ainsi la durée de vie du marteau réparé de 2 à 3 fois.
Méthode d'infiltration coulée
La méthode d'infiltration peut également améliorer la résistance à l'usure de l'ensemble des marteaux du concasseur. Il s'agit d'une méthode de métallurgie de surface utilisée pour fabriquer des marteaux en acier allié. Pendant le processus de coulée, des poudres d'alliage de fer à haute teneur en carbone, à haute teneur en chrome et en vanadium sont appliquées sur la couche externe de la pièce moulée, puis l'acier fondu est versé dessus. Lors de l'étape de solidification du marteau, la chaleur est entièrement utilisée pour faire fondre la poudre d'alliage de fer sur la surface, qui fusionne ensuite étroitement avec le métal de base, formant une couche d'alliage sur la surface de la pièce moulée avec l'épaisseur requise. Cette couche contient divers composés d'alliage, renforçant la dureté du matériau et optimisant sa résistance à l'usure. Cette méthode est réalisée en une seule étape lors de la solidification, démontrant un avantage significatif en termes de simplicité par rapport aux autres méthodes. Cependant, il présente également un inconvénient : l'épaisseur de la couche métallurgique superficielle peut être affectée par la solidification, ce qui fait que la couche composite finale n'atteint pas la profondeur souhaitée.
Résumer
En général, la sélection des marteaux concasseurs doit être basée sur le type de matériaux broyés et les conditions de l'équipement pour choisir les matériaux de coulée appropriés. L'acier à haute teneur en manganèse ou l'acier à très haute teneur en manganèse doivent être sélectionnés autant que possible comme matériaux pour marteaux pour les matériaux à grosses particules ou à dureté élevée. Lorsque la contrainte de travail du marteau est relativement faible ou que la taille des particules du matériau broyé est petite, des marteaux moulés intégrés en acier allié ou des marteaux composites en acier au carbone et en fonte à haute teneur en chrome doivent être utilisés pour renforcer la durée de vie du marteau. . Les méthodes de moulage composites pour produire des têtes de marteau peuvent améliorer efficacement la durée de vie de l'ensemble de la tête de marteau. Dans la fabrication, des marteaux composites liquide-liquide ou solide-liquide peuvent être sélectionnés en fonction des conditions de fabrication. Pour la partie poignée, de l'acier au carbone ou faiblement allié peut être choisi pour la production, tandis que des matériaux en fonte à haute teneur en chrome doivent être utilisés pour la partie concassage. Les méthodes de moulage composites peuvent être considérées comme un moyen important d’améliorer la durée de vie des marteaux concasseurs. Dans le moulage au marteau, des techniques telles que le moulage en boîte multi-pièces ou le moulage à cordes peuvent être choisies pour accélérer l'ensemble du processus de fabrication. De plus, des processus de traitement thermique appropriés pour les têtes de marteau doivent être adoptés afin d'améliorer pleinement la résistance à l'usure des matériaux.