Dopo aver introdotto brevemente le caratteristiche dei materiali comunemente utilizzati per i martelli frantoi in termini di tipologia, composizione, struttura e prestazioni, questo articolo fornisce spiegazioni specifiche di molteplici processi di produzione e caratteristiche dei materiali resistenti all'usura per martelli frantoi. La scelta dei materiali resistenti all'usura per i martelli frantumatori dovrebbe basarsi sul tipo di materiali frantumati e sulle condizioni dell'attrezzatura. Quando lo stress di lavoro sul martello è relativamente elevato, per il martello dovrebbero essere selezionati materiali come acciaio ad alto contenuto di manganese o acciaio ad altissimo contenuto di manganese e il metodo di produzione del martello dovrebbe essere la fusione integrale. Quando lo stress di lavoro sul martello è relativamente basso, si dovrebbero adottare metodi di fusione integrale di acciaio legato o di fusione composita utilizzando acciaio al carbonio e ghisa ad alto contenuto di cromo. Indubbiamente, l’utilizzo di metodi di fusione composita per produrre martelli frantoi è uno dei modi più efficaci per aumentarne la durata.
Materiali del martello del frantoio cinese
Nel mercato cinese, i martelli frantumatori di materiali diversi vengono utilizzati in diverse condizioni di lavoro.
Martello frantoio in acciaio legato
Quando le condizioni di lavoro del frantoio non comportano un impatto molto forte e i vantaggi dell'acciaio ad alto contenuto di manganese non possono essere pienamente utilizzati, è possibile scegliere l'acciaio legato per produrre martelli per affrontare i problemi di bassa durezza iniziale, scarso effetto di incrudimento e debole resistenza all'usura di questo materiale. Esaminando la composizione chimica dell'acciaio legato, è evidente che l'acciaio fuso resistente all'usura comunemente utilizzato per i martelli è costituito da acciaio bassolegato a tenore di carbonio medio-alto e acciaio altolegato. Gli elementi chiave della lega includono cromo, nichel e molibdeno, che migliorano significativamente la temprabilità del materiale. Il trattamento termico può migliorare ulteriormente la resistenza e la tenacità del martello. Tipicamente, strutture composite come martensite e bainite possono essere ottenute in condizioni di trattamento termico come raffreddamento ad aria o tempra. Il successivo trattamento di rinvenimento rafforza ulteriormente la resistenza e la tenacità complessive del materiale del martello. L'intero processo di produzione dei martelli in acciaio legato non è complesso. Inizialmente, presentano una forte durezza e, dopo il trattamento termico, la durezza sarà maggiore o uguale a 46HRC pur mantenendo una forte tenacità, soddisfacendo efficacemente i requisiti per l'utilizzo del materiale del martello. I martelli in acciaio legato vengono generalmente utilizzati quando la dimensione delle particelle del materiale frantumato è piccola e lo stress è moderato, fornendo buone prestazioni in tali condizioni.
Questo materiale è inequivocabilmente la scelta migliore per produrre pezzi di ricambio resistenti all'usura che possiedono eccezionale resistenza meccanica e tenacità. Queste qualità sono essenziali per resistere a un’ampia gamma di condizioni di lavoro difficili. Inoltre, è il materiale più adatto per realizzare getti di strutture principali in acciaio in grado di sopportare carichi dinamici senza alcun rischio di cedimento.
Esistono alcune composizioni chimiche comuni dei martelli in acciaio legato nel mercato cinese:
Classe | Componente chimico% | |||||||||
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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 | <0.04 | <0.035 | - | ||
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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Martello frantoio ad alto contenuto di cromo
La ghisa ad alto contenuto di cromo si concentra sull'uso del cromo come elemento di lega. In alcuni casi vengono aggiunti elementi come nichel e molibdeno per migliorare ulteriormente la temprabilità del materiale. A causa dell'elevato grado di lega nella ghisa ad alto contenuto di cromo, spesso mostra eccellente temprabilità, temprabilità e resistenza all'usura nel processo di produzione di materiali resistenti all'usura come i martelli frantumatori. Inoltre, possiede anche un'eccellente resistenza all'ossidazione e alla fatica termica. In termini di resistenza all'usura, è significativamente superiore ai materiali con testa del martello in acciaio ad alto contenuto di manganese, rendendolo probabilmente il materiale migliore per la produzione di martelli frantumatori.
Esistono alcune composizioni chimiche standard dei martelli in acciaio al cromo nel mercato cinese:
Classe | Componente chimico% | ||||||||
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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 |
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Martello frantoio ad alto contenuto di manganese
L'acciaio ad alto contenuto di manganese è costituito principalmente da austenite e carburi come struttura di fusione. A causa della presenza di carburi, la sua tenacità non è elevata, richiedendo quindi un trattamento di tempra e rinvenimento in acqua. Dopo il trattamento, si trasformerà in una struttura di austenite monofase, dotata di una resistenza agli urti molto elevata. Tuttavia, la durezza iniziale del materiale rimane relativamente bassa e anche la resistenza allo snervamento è molto bassa. L'acciaio ad alto contenuto di manganese microlegato e legato si basa principalmente sull'acciaio normale ad alto contenuto di manganese, facendo affidamento su microleghe e leghe per rafforzare ulteriormente la matrice e affinare la struttura mantenendo un'eccellente tenacità durante il processo di miglioramento della durezza iniziale e del limite di snervamento dell'acciaio ad alto contenuto di manganese.
Le cesoie a medio manganese indeboliscono principalmente l'eccessivo contenuto di carbonio nell'acciaio ad alto contenuto di manganese e riducono la quantità di soluzione solida di elementi di lega nella struttura austenite durante il trattamento di tempra in acqua per indebolire la stabilità della struttura austenite. In condizioni di stress relativamente deboli, è facile da incrudire, migliorandone la durezza superficiale e ottimizzandone la resistenza all'usura. Dopo aver completato il trattamento di tempra in acqua, la struttura austenite monofase dell'acciaio ad alto contenuto di manganese può subire un significativo incrudimento sotto fortissime sollecitazioni di collisione, rafforzando così in modo significativo la durezza superficiale dell'intero martello del frantoio e ottimizzando la resistenza all'usura.
Per i materiali dei martelli frantumatori, quanto più forte è lo stress da impatto che sopportano, tanto più evidenti saranno i loro effetti di miglioramento, riflettendo una migliore resistenza all'usura. Dopo aver condotto prove minerarie su materiali resistenti all'usura in acciaio ad alto contenuto di manganese, si è scoperto che dopo il trattamento di tempra in acqua, la durezza dell'acciaio ad alto contenuto di manganese ha raggiunto 220HBW. Se utilizzato in condizioni di lavoro con stress relativamente elevato, la sua durezza superficiale può aumentare fino a circa 550 HBW dopo l'incrudimento, dimostrando un'eccellente resistenza all'usura. Tuttavia, in ambienti con condizioni di stress meno severe, l'effetto di incrudimento delle teste dei martelli in acciaio ad alto contenuto di manganese sarà significativamente ridotto e la resistenza all'usura complessiva sarà relativamente debole, rendendo difficile dimostrare pienamente le prestazioni del materiale. Pertanto, la stabilità della struttura austenite dell'acciaio ad altissimo contenuto di manganese sarà relativamente più forte. Tipicamente, in condizioni di sollecitazione o deformazione elevate, può dimostrare eccellenti effetti di incrudimento e un'eccellente resistenza all'usura.
Esistono alcune composizioni chimiche standard dei martelli in acciaio al manganese nel mercato cinese:
Classe | Componente chimico% | |||||
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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 |
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Fattori che influenzano l'usura del martello frantoio
Effetto della velocità di rotazione
Impostando correttamente la velocità di rotazione attorno al martello frantumatore è possibile ottenere la migliore direzione di collisione. Se la velocità è troppo elevata, sarà difficile alimentare il materiale nella zona radiale del martello frantumatore e si verificheranno danni significativi alla parte superiore. Quando la velocità è lenta, il materiale entrerà tra il martello del frantoio, causando danni evidenti ai lati e alle radici del martello del frantoio. La corretta posizione di usura dovrebbe trovarsi in un punto tangente esterno in cui la testa del martello si estende verso l'esterno.
Influenza dell'angolo tra i martelli del frantoio sulla superficie rotante
Il tempo impiegato dal martello del frantoio per ruotare dal punto A al punto B, che è di circa 60 gradi, dovrebbe essere uguale o vicino al tempo impiegato dal materiale per entrare tra i martelli del frantoio. Ciò garantisce che la testa del martello urti più frequentemente il materiale, evitando un'usura anomala del martello frantumatore. In caso contrario, la portata e la gravità dell'usura del martello frantumatore aumenteranno ulteriormente. Ad esempio, il frantoio utilizzato nel Cementeria ha un dislivello significativo (H = 2600 mm), con una velocità di discesa veloce e una velocità di rotazione del rotore lenta (209 giri/min). Quando la testa di martello viene consegnata nell'area operativa e lasciata cadere sull'incudine, l'efficacia della collisione della testa di martello con il materiale è molto lenta, con conseguente notevole usura delle estremità laterali e della radice della testa di martello. D'altra parte, nel cementificio di Huaihai, dove viene utilizzato un frantoio importato, la caduta complessiva del materiale non è grande (H = 1900 mm) e la velocità di rotazione del rotore è di 447 giri/min. Tuttavia, il materiale non può essere consegnato all'area operativa della testa del martello, con conseguente notevole usura nella parte superiore della testa del martello e scarsa efficienza operativa complessiva.
Effetto del peso del martello frantumatore
La scelta ragionevole del peso del martello non solo influisce sull'efficienza lavorativa e sulle prestazioni produttive del frantoio, ma influisce in modo significativo anche sull'usura della testa del martello della macchina. Il peso ottimale del martello dovrebbe essere tale da poter frantumare efficacemente il materiale con un solo impatto, riducendo al minimo il lavoro non necessario, impedendo alla testa del martello di inclinarsi all'indietro ed evitando interferenze con i successivi colpi di martello. La dimensione del martello frantumatore dipende direttamente dalla durezza del materiale frantumato e dall'energia richiesta per la frantumazione.
Metodo di fusione del martello frantumatore nel mercato cinese
Metodo di fusione integrale
Il metodo di fusione integrale, o il metodo di fusione in un unico pezzo, prevede la fusione e la fusione di un materiale al martello dopo aver completato la produzione del modello. Dopo una solidificazione riuscita, la testa del martello fusa, come i materiali della testa del martello in acciaio ad alto contenuto di manganese o acciaio legato, può essere utilizzata in questo metodo di produzione. Nell'effettivo processo di produzione, il metodo di fusione integrale può produrre martelli frantumatori tramite metodi come più pezzi in una scatola o fusione in serie per accelerare l'intera efficienza di produzione.
Metodo di fusione del composito bimetallico
Metodo di fusione del composito liquido-liquido
Il metodo composito liquido-liquido utilizza principalmente la fusione integrale per ottenere il martello frantoio desiderato. Due forni fusori vengono avviati e gestiti simultaneamente per affinare due materiali in lega durante il processo di fusione. Generalmente, l'intera parte del manico del martello adotta materiali in acciaio fuso o legato ZG270-500 o ZG310-570. Quando la composizione dell'acciaio soddisfa gli standard pertinenti e la disossidazione è normale, è possibile effettuare la colata dell'acciaio durante il processo di fusione. Dopo un po' di tempo, viene colata ghisa ad alto contenuto di cromo per riempire l'intero martello e il relativo sistema di colata. Quando si utilizza questo metodo per ottenere fusioni eccellenti, è necessario controllare attentamente la temperatura di colata e il tempo di attesa dopo il completamento del getto dell'acciaio. Nello specifico, dopo aver colato il manico del martello, attendere che la superficie dell'acciaio in corrispondenza del manico abbia uno strato solidificato dello spessore richiesto prima di riempirla di ferro, assicurandosi che non si mescoli con l'acciaio precedentemente colato. Va notato che nella fusione composita di ghisa e acciaio ad alto contenuto di cromo, il primo passaggio solitamente prevede il versamento dell'acciaio nell'area dell'impugnatura del martello. Se la colata del ferro viene eseguita direttamente nella prima fase, sarà difficile ottenere un'eccellente superficie di adesione tra acciaio e ferro. Ciò potrebbe causare intrappolamento di scorie, vuoti e altri problemi all'interno del raggio di adesione di questi due materiali.
Metodo di fusione del composito solido-liquido
Il metodo composito solido-liquido utilizza materiale in ghisa ad alto contenuto di cromo per la parte della testa del martello. Allo stesso tempo, per la parte dell'impugnatura del martello viene selezionato acciaio strutturale al carbonio o acciaio legato. Il primo passo è completare la produzione della parte del manico del martello, seguito dalla lavorazione e dal trattamento specifici dell'area composita attorno al manico del martello per garantire che la superficie di incollaggio sia pulita, priva di impurità, priva di ossidazione e che la parte del manico del martello da compoundare viene trasformato in una sezione trasversale variabile o irregolare mediante fusione o lavorazione meccanica per esaltare le prestazioni di resistenza alla fusione dell'intera superficie composita ed evitarne il distacco durante l'utilizzo della testa del martello. Durante il processo di fusione, il primo passo è posizionare il manico del martello lavorato o trattato nello stampo in sabbia e quindi versare la ghisa ad alto contenuto di cromo nella parte della testa del martello. Per garantire una migliore fusione della superficie composita, la porzione del manico del martello in genere deve essere sottoposta a un trattamento di preriscaldamento prima del getto formale. Ciò può essere ottenuto mediante preriscaldamento termico o preriscaldamento ad induzione all'interno dello stampo. Questo metodo composito solido-liquido prevede l'utilizzo di acciaio ad alto contenuto di manganese per fondere l'intera testa del martello, con l'aggiunta di alcuni blocchi di ghisa in lega dura o ad alto contenuto di cromo all'estremità del martello dove colpisce il materiale, migliorando così la durata dell'intero martello. testa di martello.
Metodo della lega resistente all'usura SHS
In termini semplici, il metodo di sintesi ad alta temperatura (SHS) autopropagante sintetizza i materiali attraverso un forte calore di reazione chimica e l'autoconduzione tra i reagenti. Una volta accesi, i reagenti si diffondono automaticamente nella direzione in cui non c'è reazione finché non reagiscono tutti completamente, il che è uno dei nuovi mezzi tecnologici per produrre materiali ad alta durezza e resistenti all'usura. Questo metodo ha molte caratteristiche, come reazione rapida, reazione completa ed elevata efficienza energetica. Nel processo di fusione, questo metodo viene applicato ragionevolmente per sintetizzare composti ad alta durezza in aree in cui è richiesta resistenza all'usura per soddisfare i requisiti di resistenza all'usura. Nella sintesi autopropagante del CrB2, l'elemento B o il Cr possono essere utilizzati come materie prime e anche i loro ossidi possono essere utilizzati come materie prime. Facendo affidamento sulla miscelazione delle polveri e sulla pressatura in forme specifiche, queste polveri vengono aggiunte alle aree resistenti all'usura durante la fusione. Utilizzando il calore generato dalla colata del metallo fuso, queste polveri possono subire una reazione di autopropagazione, sintetizzando così composti con forte durezza nelle aree che richiedono resistenza all'usura, migliorando così le prestazioni di resistenza all'usura dell'intero martello frantumatore.
Metodo della lega resistente all'usura della superficie
La saldatura per sovrapposizione con leghe resistenti all'usura prevede l'utilizzo di materiali in lega dura per rafforzare la durezza di aree specifiche di un singolo martello di materiale ad alta tenacità, migliorando così la resistenza all'usura dell'intero materiale. Questo metodo viene utilizzato principalmente per riparare teste di martelli in acciaio legato e altri componenti. Ad esempio, l'ottimizzazione delle bacchette di saldatura D618 per la saldatura sovrapposta attorno agli teste di martello ZG35SiMn può prolungarne significativamente la durata. La saldatura per sovrapposizione utilizza elementi in lega come il cromo nell'asta di saldatura per produrre una matrice martensitica, un composto e altre strutture ad alto contenuto di carbonio e elevata durezza, ottenendo resistenza all'usura. Nel processo di riparazione degli teste di martello in acciaio ad alto contenuto di manganese, è possibile selezionare il metodo "metallo base + strato di transizione intermedio + strato resistente all'usura", che si allinea con la saldatura per sovrapposizione. Nel processo di saldatura sovrapposta, materiali come H1Cr21Nil0Mn6 vengono utilizzati per costruire lo strato intermedio, mentre bacchette di saldatura D227 vengono utilizzate per costruire lo strato resistente all'usura, garantendo una perfetta integrazione tra il metallo base, lo strato intermedio e lo strato resistente all'usura, aumentando così la durata utile dello squalo martello riparato di 2-3 volte.
Metodo di infiltrazione del getto
Il metodo di infiltrazione può anche migliorare la resistenza all'usura dell'intero martello del frantoio. È un metodo di metallurgia superficiale utilizzato per produrre martelli in acciaio legato. Durante il processo di fusione, sullo strato esterno della fusione vengono applicate polveri di leghe di ferro ad alto contenuto di carbonio, cromo e vanadio, quindi l'acciaio fuso viene versato su di esso. Nella fase di solidificazione del martello, il calore viene completamente utilizzato per sciogliere la polvere di lega di ferro sulla superficie, che poi si fonde strettamente con il metallo base, formando uno strato di lega sulla superficie del pezzo fuso con lo spessore richiesto. Questo strato contiene vari composti di lega, che migliorano la durezza del materiale e ne ottimizzano la resistenza all'usura. Questo metodo viene completato in un unico passaggio durante la solidificazione, dimostrando un vantaggio significativo in termini di semplicità rispetto ad altri metodi. Presenta però anche uno svantaggio: lo spessore dello strato metallurgico superficiale può essere influenzato dalla solidificazione, con il risultato che lo strato composito finale non raggiunge la profondità desiderata.
Riassumere
In generale, la scelta dei martelli frantoi dovrebbe basarsi sul tipo di materiali frantumati e sulle condizioni dell'attrezzatura per scegliere i materiali di colata appropriati. L'acciaio ad alto contenuto di manganese o l'acciaio ad altissimo contenuto di manganese dovrebbero essere selezionati il più possibile come materiali a testa di martello per materiali con particelle di grandi dimensioni o elevata durezza. Quando lo stress di lavoro del martello è relativamente debole, o la dimensione delle particelle del materiale frantumato è piccola, è necessario utilizzare la fusione integrale di acciaio legato o martelli compositi in acciaio al carbonio e ghisa ad alto contenuto di cromo per rafforzare la durata di servizio del martello . I metodi di fusione composita per produrre squali martello possono effettivamente migliorare la durata dell'intero squalo martello. Nella produzione, è possibile selezionare teste di martello composite liquido-liquido o solido-liquido in base alle condizioni di produzione. Per la parte della maniglia, è possibile scegliere per la produzione acciaio al carbonio o a bassa lega, mentre per la parte di frantumazione si dovrebbero utilizzare materiali in ghisa ad alto contenuto di cromo. I metodi di fusione composita possono essere considerati un modo importante per aumentare la durata dei martelli frantumatori. Nella fusione a martello, è possibile scegliere tecniche come la fusione in scatola multipezzo o la fusione in corda per accelerare l'intero processo di produzione. Inoltre, dovrebbero essere adottati processi di trattamento termico adeguati per le teste dei martelli per migliorare completamente la resistenza all'usura dei materiali.