本稿では、クラッシャーハンマーに一般的に使用される材料の種類、成分、構造、性能などの特徴を簡単に紹介した後、複数の製造工程とクラッシャーハンマーの耐摩耗性材料の特徴について具体的に解説します。クラッシャハンマーの耐摩耗性材料の選択は、粉砕物の種類と装置条件に基づいて行う必要があります。ハンマーの加工応力が比較的高い場合には、ハンマーの材質として高マンガン鋼や超高マンガン鋼を選択し、ハンマーの製造方法を一体鋳造にする必要があります。ハンマーにかかる加工応力が比較的低い場合には、合金鋼の一体鋳造法や炭素鋼と高クロム鋳鉄を用いた複合鋳造法を採用します。複合鋳造法を採用してクラッシャーハンマーを製造することは、耐用年数を延ばす最も効果的な方法の 1 つであることは間違いありません。
中国クラッシャーハンマー材料
中国市場では、さまざまな材質のクラッシャーハンマーがさまざまな作業条件で使用されています。
合金鋼クラッシャーハンマー
破砕機の使用条件がそれほど強い衝撃を伴わず、高マンガン鋼の利点を十分に活かすことができない場合、初期硬度が低い、加工硬化効果が低い、などの問題を解決するために合金鋼を選択してハンマーを製造することができます。この材料の耐摩耗性は弱いです。合金鋼の化学組成を調べると、ハンマーに一般的に使用される耐摩耗鋳鋼は、中〜高炭素の低合金鋼と高合金鋼からなることがわかります。主要な合金元素にはクロム、ニッケル、モリブデンが含まれており、材料の硬化性を大幅に高めます。熱処理により、ハンマーの強度と靭性がさらに向上します。一般に、マルテンサイトやベイナイトなどの複合組織は、空冷や焼入れなどの熱処理条件下で得ることができます。その後の焼き戻し処理により、ハンマー素材の全体的な強度と靭性がさらに強化されます。鋳造合金鋼ハンマーの製造プロセス全体は複雑ではありません。初期には強い硬度を示し、熱処理後は高い靱性を維持しながら硬度は 46HRC 以上となり、ハンマー材料の用途の要件を効果的に満たします。一般に合金鋼ハンマーは、粉砕物の粒径が小さく応力が適度な場合に使用され、良好な性能を発揮します。
この材料は、優れた機械的強度と靭性を備えた耐摩耗性のスペアパーツを製造するのに最適な選択肢であることは明らかです。これらの品質は、さまざまな困難な作業条件に耐えるために不可欠です。さらに、動的荷重に耐えることができ、破損の危険性がない主要鋼構造鋳物を製造するのに最適な材料です。
中国市場では一般的な合金鋼ハンマーの化学組成がいくつかあります。
グレード | 化学成分% | |||||||||
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C | Si | Mn | Cr | Mo | S | P | Ai | |||
42クロモリ | 0.38-0.43 | 0.15-0.35 | 0.75-1.00 | 0.80-1.10 | 0.15-0.25 | <0.04 | <0.035 | – | ||
35クロモリ | 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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高クロムクラッシャーハンマー
高クロム鋳鉄は、合金元素としてクロムの使用に重点を置いています。場合によっては、材料の焼入れ性をさらに高めるために、ニッケルやモリブデンなどの元素が添加されることがあります。高クロム鋳鉄は合金化度が高いため、クラッシャーハンマーなどの耐摩耗材の製造工程において優れた焼入れ性、焼き入れ性、耐摩耗性を発揮することが多いです。また、耐酸化性、耐熱疲労性にも優れています。耐摩耗性の点では、鋳造高マンガン鋼ハンマーヘッド素材よりも大幅に優れており、クラッシャーハンマーの製造に最適な素材であると言えます。
中国市場における標準的なクロム鋼ハンマーの化学組成は次のとおりです。
グレード | 化学成分% | ||||||||
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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:微量のV、Ti、Nb、B Reなどの添加が可能 2:ブローバーの重量、厚さ、サイズに応じてグレードと特定のコンポーネントを選択します |
高マンガンクラッシャーハンマー
高マンガン鋼は主にオーステナイトと炭化物からなる鋳造組織です。炭化物が存在するため靭性が弱く、水焼入れ焼戻し処理が必要です。処理後は単相オーステナイト組織に変化し、非常に強い衝撃靱性を持ちます。ただし、材料の初期硬度は比較的低いままであり、降伏強度も非常に低いです。マイクロアロイおよび合金化高マンガン鋼は、主に通常の高マンガン鋼をベースにしており、高マンガン鋼の初期硬度と降伏強度を向上させるプロセス中に優れた靭性を維持しながら、マトリックスをさらに強化し、組織を微細化するためにマイクロアロイングと合金化に依存しています。
中マンガンシャーは主に高マンガン鋼中の過剰炭素量を適切に弱め、水焼入れ処理時にオーステナイト組織への合金元素の固溶量を減少させ、オーステナイト組織の安定性を弱めます。比較的弱い応力条件下では加工硬化が容易で、表面硬度が向上し、耐摩耗性が最適化されます。水焼入れ処理完了後、高マンガン鋼の単相オーステナイト組織は、非常に強い衝突応力下で顕著な加工硬化を受けることができ、それによりクラッシャーハンマー全体の表面硬度が大幅に強化され、耐摩耗性が最適化されます。
クラッシャーハンマーの材質は、衝撃応力が強いほどその強化効果が顕著となり、耐摩耗性が向上します。高マンガン鋼の耐摩耗性材料の採掘試験を実施した結果、水焼入れ処理後の高マンガン鋼の硬度は220HBWに達することが判明しました。比較的応力の強い作業条件で使用した場合、加工硬化後の表面硬度は550HBW程度まで上昇し、優れた耐摩耗性を発揮します。しかし、応力条件がそれほど厳しくない環境では、高マンガン鋼ハンマーヘッドの加工硬化効果が著しく低下し、全体の耐摩耗性が相対的に弱くなり、材料の性能を十分に発揮することが困難になります。したがって、超高マンガン鋼のオーステナイト組織の安定性は相対的に強くなります。通常、高い応力またはひずみ条件下では、優れた加工硬化効果と優れた耐摩耗性を発揮します。
中国市場では、標準的なマンガン鋼ハンマーの化学組成がいくつかあります。
グレード | 化学成分% | |||||
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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:微量のV、Ti、B、Re等の添加が可能 2:お客様のご要望に応じて、その他の高級マンガン鋼ハンマーも製造できます。 |
クラッシャーハンマーの摩耗に影響を与える要因
回転速度の影響
クラッシャーハンマーの回転速度を適切に設定することで、最適な衝突方向を実現できます。速度が速すぎると、クラッシャハンマーの半径範囲内に材料を送り込むことが困難になり、トップに大きな損傷が発生します。速度が遅いと粉砕物がクラッシャーハンマーの間に入り込み、クラッシャーハンマーの側面や根元に著しいダメージを与えます。正しい摩耗位置は、ハンマーヘッドが外側に伸びる外側の接点である必要があります。
クラッシャーハンマー間の角度が回転面に及ぼす影響
クラッシャーハンマーが点 A から点 B まで回転するのにかかる時間 (約 60 度) は、材料がクラッシャーハンマーの間に入るのにかかる時間と同じかそれに近いはずです。これにより、ハンマーヘッドが材料に衝突する頻度が高くなり、クラッシャーハンマーの異常摩耗が防止されます。そうしないと、クラッシャーハンマーの摩耗の範囲と程度がさらに悪化します。たとえば、セメント工場で使用されている破砕機は、降下速度が速く、ローター回転速度が遅い (2600r/min) という大きな降下 (H = 209mm) を備えています。ハンマーヘッドが作業領域に送られてアンビルに落とされるとき、ハンマーヘッドと材料との衝突効率は非常に遅く、その結果、ハンマーヘッドの側面と根元端に重大な摩耗が生じます。一方、輸入粉砕機を使用している淮海セメント工場では、全体の材料落下は大きくなく(H=1900mm)、ローター回転数は447r/minです。しかし、材料をハンマーヘッドの動作領域に供給することができないため、ハンマーヘッドの上部に顕著な磨耗が生じ、全体的な動作効率が低下します。
クラッシャーハンマー重量の影響
ハンマー重量の適切な選択は、破砕機の作業効率と生産パフォーマンスに影響を与えるだけでなく、機械のハンマーヘッドの摩耗にも大きく影響します。最適なハンマー重量は、一度の打撃で効率よく材料を粉砕でき、無駄な作業を最小限に抑え、ハンマーヘッドの後方への傾きを防ぎ、その後のハンマー打撃に干渉しない重量が必要です。クラッシャーハンマーのサイズは、粉砕物の硬度と粉砕に必要なエネルギーに直接依存します。
中国市場におけるクラッシャーハンマーの鋳造方法
一体鋳造法
一体鋳造法または一体鋳造法は、型製作が完了した後にハンマー素材を溶解して鋳造する方法です。凝固が成功した後、高マンガン鋼または合金鋼のハンマー ヘッド材料などの鋳造ハンマー ヘッドをこの製造方法で使用できます。実際の製造工程では、一体鋳造法により、1箱に複数個を入れたり、連続鋳造などの方法でクラッシャーハンマーを生産することができ、全体の製造効率が向上します。
バイメタル複合鋳造法
液液複合鋳造法
液液複合法は主に一体鋳造法を利用して目的のクラッシャーハンマーを実現します。 270 つの溶解炉を同時に起動し、鋳造プロセス中に 500 つの合金材料を精製します。一般に、ハンマーハンドルの全体部分は、ZG310-570またはZGXNUMX-XNUMXの鋳鋼または合金鋼材料を採用しています。鋼の組成が関連規格を満たしており、脱酸が正常であれば、溶解プロセス中に鋼の注入を実行できます。しばらくしてから、高クロム鋳鉄が注入され、ハンマーヘッド全体と関連するゲート システムが満たされます。この方法で良好な鋳物を得るには、注湯温度と注湯終了後の待ち時間をしっかりと管理する必要があります。具体的には、ハンマーハンドルを注入した後、ハンドル部分の鋼の表面に必要な厚さの凝固層ができるまで待ってから、先に注入した鋼と混ざらないように鉄を充填します。高クロム鋳鉄と鋼の複合鋳造では、通常、最初のステップでハンマーハンドル部分に鋼を流し込むことが含まれることに注意してください。最初の工程で直接鉄の注入を行うと、鋼と鉄の間に良好な接合面を得ることが困難になります。これにより、これら XNUMX つの材料の結合範囲内でスラグの閉じ込め、ボイド、その他の問題が発生する可能性があります。
固液複合鋳造法
固液複合法によりハンマーヘッド部に高クロム鋳鉄材を採用。同時にハンマーハンドル部分には炭素構造鋼または合金鋼を選定します。最初のステップは、ハンマー ハンドル部分の製造を完了することです。続いて、ハンマー ハンドルの周囲の複合領域の特定の処理と処理を行って、接合面がきれいで、不純物がなく、酸化がないこと、およびハンマー ハンドル部分が確実にきれいになるようにします。複合材表面全体の溶融強度性能を向上させ、ハンマーヘッドの使用中の剥離を回避するために、配合される材料は鋳造または機械加工によって可変または不規則な断面に変換されます。鋳造工程では、まず加工または処理したハンマーハンドルを砂型に入れ、ハンマーヘッド部分に高クロム鋳鉄を流し込みます。複合材表面のより良好な融合を確実にするために、通常、ハンマーハンドル部分は、正式に注入する前に予熱処理を受ける必要があります。これは、金型内での加熱予熱または誘導予熱によって実現できます。この固液複合工法では、高マンガン鋼を使用してハンマーヘッド全体を鋳造し、ハンマーエンドが材料に当たる部分に硬質合金または高クロム鋳鉄ブロックを追加することで、ハンマーヘッド全体の寿命を延ばします。ハンマーヘッド。
SHS耐摩耗合金法
簡単に言えば、自己伝播型高温合成 (SHS) 法は、強力な化学反応熱と反応物質間の自己伝導を通じて材料を合成します。反応物が発火すると、すべてが完全に反応するまで反応のない方向に自動的に拡散します。これは、高硬度で耐摩耗性の材料を製造するための新しい技術手段の 2 つです。この方法は、反応が速く、反応が網羅的であり、エネルギー効率が高いなどの多くの特徴を持っています。鋳造プロセスにおいて、この方法は、耐摩耗性の要求を満たすために耐摩耗性が必要な領域で高硬度の化合物を合成するために合理的に適用されます。 CrBXNUMX の自己成長合成では、元素 B または Cr を原料として使用でき、またそれらの酸化物も原料として使用できます。粉末の混合と特定の形状へのプレスに頼ることにより、これらの粉末は鋳造中に耐摩耗性領域に追加されます。この粉末は、溶融金属の注入時に発生する熱を利用して自己増殖反応を起こし、耐摩耗性が必要な部分に硬度の強い化合物を合成し、クラッシャーハンマー全体の耐摩耗性能を向上させます。
表面耐摩耗合金工法
耐摩耗合金の肉盛溶接では、硬質合金材料を使用して単一の高靭性材料ハンマーヘッドの特定の領域の硬度を強化し、それによって材料全体の耐摩耗性を向上させます。この方法は主に合金鋼のハンマーヘッドやその他の部品の修理に使用されます。たとえば、ZG618SiMn ハンマーヘッド周囲の肉盛溶接用に D35 溶接棒を最適化すると、耐用年数を大幅に延ばすことができます。肉盛溶接では、溶接棒にクロムなどの合金元素を利用し、高炭素、高硬度のマルテンサイト母材、化合物などの組織を生成し、耐摩耗性を実現します。高マンガン鋼ハンマーヘッドの補修工程では、肉盛溶接と並ぶ「母材+中間遷移層+耐摩耗層」工法が選択可能です。肉盛溶接プロセスでは、中間層の構築に H1Cr21Nil0Mn6 などの材料が使用され、耐摩耗層の構築に D227 溶接棒が使用され、母材、中間層、耐摩耗層が完全に一体化され、修理したハンマーヘッドの耐用年数が2〜3倍になります。
キャスト浸透法
溶浸法によりクラッシャーハンマー全体の耐摩耗性も向上します。合金鋼ハンマーの製造に使用される表面冶金法です。鋳造プロセスでは、高炭素、高クロム、バナジウムの鉄合金粉末が鋳物の外層に塗布され、その上に溶鋼が注がれます。ハンマーの凝固段階では、その熱を最大限に利用して表面の鉄合金粉末が溶け、母材と強固に融合し、鋳物の表面に必要な厚みの合金層を形成します。この層にはさまざまな合金化合物が含まれており、材料の硬度を高め、耐摩耗性を最適化します。この方法は固化中 1 ステップで完了するため、他の方法と比較して簡単であるという点で大きな利点があります。しかし、これには欠点もあります。表面の冶金層の厚さが凝固の影響を受ける可能性があり、その結果、最終的な複合層が所望の深さに達しない可能性があります。
まとめる
一般にクラッシャハンマーの選定は、粉砕物の種類や設備条件に応じて適切な鋳造材料を選択する必要があります。粒径が大きいものや硬度が高いものについては、ハンマーヘッドの材質としてできるだけ高マンガン鋼または超高マンガン鋼を選択してください。ハンマーヘッドの加工応力が比較的弱い場合、または粉砕物の粒径が小さい場合には、ハンマーヘッドの耐用年数を強化するために、合金鋼一体鋳造または炭素鋼と高クロム鋳鉄からなる複合ハンマーヘッドを使用する必要があります。 。複合鋳造法でハンマーヘッドを製造すると、ハンマーヘッド全体の耐用年数を効果的に延ばすことができます。製造においては、製造条件に応じて液液複合ハンマーヘッドまたは固液複合ハンマーヘッドを選択できます。ハンドル部は炭素鋼または低合金鋼を選択して製作でき、破砕部は高クロム鋳鉄材を使用します。複合鋳造法はクラッシャーハンマーの耐用年数を延ばす重要な方法と考えられます。ハンマー鋳造では、マルチピースボックス鋳造やストリング鋳造などの技術を選択して、製造プロセス全体を加速できます。さらに、材料の耐摩耗性を十分に高めるために、ハンマーヘッドに適切な熱処理プロセスを採用する必要があります。