кіріспе
DHT балғалары металл сынықтары, кендер және құрылыс қалдықтары сияқты қатты материалдарды ұсақтауға жауап беретін металл ұсақтағыштардағы маңызды компоненттер. Дегенмен, олардың екі жақты талабы жоғары қаттылық (соққыға қарсы тұру) және экстремалды тозуға төзімділік (тозуға төтеп беру) өндірістік қиындық тудырады. Дәстүрлі біркелкі термиялық өңдеу көбінесе бұл қасиеттерді теңестіре алмайды, бұл крекинг немесе жылдам тозу сияқты мерзімінен бұрын бұзылуларға әкеледі.
Бұл мақала зерттейді сегменттелген термиялық өңдеу— балғаның жұмыс бетін таңдамалы түрде қатайтатын мамандандырылған процесс, сонымен қатар сап (тұтқа) аймағын жұмсартады. Бұл әдісті қолдану арқылы өндірушілер қаттылыққа қол жеткізе алады 56–58 HRC балға бетінде (тозуға төзімділік үшін) және 38–42 HRC шандырда (қаттылық үшін), қызмет ету мерзімін едәуір ұзартады.
Балға төзімділігіндегі дифференциалды термиялық өңдеудің маңызды рөлі
Минералды өңдеу жүйелеріндегі уатқыш балғалар парадоксальды инженерлік қиындықтарға тап болады:
- Беттерді киіңіз гранит және базальт сияқты материалдардан тозуға қарсы тұру үшін өте қаттылықты (56-58 HRC) қажет етеді
- Балға тұтқалары/сабақтары 38 Дж дейінгі қайталанатын соққы күштеріне төтеп беру үшін қаттылықты талап етеді (42-2,500 HRC).
- Дәстүрлі монолитті қатайту қаттылықтың өту аймағында қауіпті кернеу концентрациясын жасайды
Өнеркәсіп деректері балғаның мерзімінен бұрын істен шығуының 68% дұрыс емес термиялық өңдеу градиенттерінен туындайтынын көрсетеді (NIST Materials Database, 2023). Бұл мақалада Хефэй Цемент ғылыми-зерттеу институты әзірлеген оңтайландырылған екі сатылы жылу протоколы декодталған, дала сынақтарында балғаның қызмет ету мерзімі үш еселенген.
DHT балғаларына арналған материалтану негіздері
Дифференциалды термиялық өңдеудің жетістігі қорытпаның нақты құрамына байланысты:
Химиялық формуласы (салмағы %):
| элемент | диапазон | функция |
|---|---|---|
| C | 0.40-0.45 | Негізгі қаттылықтың қалыптасуы |
| Cr | 2.5-4.5 | Карбидті тұрақтандыру |
| Mn | 0.8-1.2 | Қаттылықты арттыру |
| Si | 0.8-1.0 | Деоксидация және күш |
| Cu | 0.3-0.5 | коррозияға төзімділігі |
| S / P | Иілгіштікті сақтау |
Сыни түсінік: Хром-көміртек қатынасы (Fe,Cr)₃C карбидтерін сызаттардың таралуына ықпал ететін сынғыш Cr₂₃C₆ фазаларын түзбей сақтайды.
1-кезең – бетті дәлдікпен қатайту (56-58 HRC)
1-қадам: бақыланатын аустенитизация
- Температура: 880-940°C (материалға қатысты диапазонда)
- Ұзақтығы: 35 мм қалыңдық үшін 25 минут
- Атмосфера: Эндотермиялық газ (5% CO, 20% CO₂, 75% N₂)
Pro Кеңес: Нақты уақыттағы температура градиенттерін бақылау үшін инфрақызыл пирометрлерді пайдаланыңыз – ±15°C ауытқу қаттылықтың 12% ауытқуын тудырады.
2-қадам: сөндіру хаттамасы
| параметр | Ерекшелігі | Негіздеме |
|---|---|---|
| орта | Жылдам май (ISO VG 68) | 130-150°C/с салқындатуға қол жеткізіңіз |
| Суға түсу уақыты | 30-50с | Мартенсит түзілуін шектеңіз |
| Агитация | 1.2-1.5 м/с пропеллер | Бу тосқауылын жою |
Сыни бақылау: Майдың температурасын 60-80°C деңгейінде ұстау – әрбір 10°C жоғарылау салқындату жылдамдығын 18%-ға төмендетеді.
2-кезең – Балға шұңқырлары үшін беріктікті оңтайландыру (38-42 HRC)
1-қадам: Локализацияланған шыңдау
- Температура: 280-320°C (стандартты 250°C жоғары)
- Ұзақтығы: 90с/мм қалыңдығы + 30% қауіпсіздік коэффициенті
- әдісі: Саңылау аймағына бағытталған индукциялық катушкалар
Жетілдірілген техника: Шаршауға төзімділікті растау үшін RR Moore айналмалы сәулелік сынақ модельдеулерін енгізіңіз.
2-қадам: Стресстен құтылу хаттамасы
- 350°C дейін қыздыру (төменгі критикалық температурадан төмен)
- Ауаны 3-5°C/с жылдамдықпен салқындатыңыз
- Магниттік бөлшектерді тексеруді орындаңыз
Деректер нүктесі: Кернеуді дұрыс жою микрожарықтардың тығыздығын 83%-ға азайтады (ASM Handbook Vol 4D).
Ең қымбат 4 термиялық өңдеу қателерінен аулақ болу
1-қате: фазаның бөлінуі жеткіліксіз
- Симптом: Бет/сабақ арасындағы <5 HRC айырмашылығы
- Шешім: Жергілікті қатайту кезінде термиялық тосқауыл жабындарын қолданыңыз
2-қате: карбидті жауын-шашын
- Симптом: 3 сағаттық жұмыстан кейін HRC >48 ұпайға төмендейді
- алдын алу: Аустениттеуден кейін сөндіру кідірісін <8с сақтаңыз
3-қате: сутегінің мортырауы
- Симптом: Саңылау аймағындағы түйіршік аралық жарықтар
- Fix: Сөндіргеннен кейін 190-210°C температурада 4 сағат пісіріңіз
4-қате: қалдық аустенит түзілуі
- Симптом: Біртіндеп қаттылықтың жоғалуы >1 HRC/апта
- Шешім: -70°C температурада 2 сағат бойы нөлден төмен өңдеу
Сапаны тексеру және өріс өнімділігі
Зертханалық сынақ нәтижелері:
| меншік | бет | Шанх | стандартты |
|---|---|---|---|
| Қаттылық (HRC) | 57.2 ± 0.8 | 40.3 ± 1.2 | ASTM E18 |
| Charpy Impact (J) | 14 | 52 | ISO 148-1 |
| Тозу жылдамдығы (см³/Мг) | 0.08 | N / A | ASTM G65 |
Цемент зауыттарының далалық деректері:
- Негізгі (65 млн болат): 320 қызмет сағаты
- Оңтайландырылған емдеу: 1,150-1,400 сағат
Сыни қиындықтар мен шешімдер
1. Өтпелі аймақтағы жарықтардың алдын алу
Қаттыланған бет пен жұмсартылған шанақтың арасындағы шекара кернеу концентрациясына бейім.
- шешім:
- A біртіндеп қаттылық градиенті дифференциалды салқындату арқылы.
- Қолдану ату қысу кернеулерін индукциялау үшін өтпелі аймаққа.
2. Бұрмалауды азайту
Біркелкі емес қыздыру/салқындату балғаларды бүлдіруі мүмкін.
- шешім:
- Сөндіру кезінде балғаны қысу үшін бекітпелерді пайдаланыңыз.
- Қыздыру жылдамдығын оңтайландырыңыз (қалың бөліктер үшін ≤100°C/сағ).
Сапаны қамтамасыз ету және тестілеу
- Қаттылық картасы:
Біркелкі болу үшін балғамен 10-15 нүктеде қаттылықты өлшеңіз. - Металлографиялық талдау:
Карбидтің таралуын тексеріңіз (ASTM E112 дән өлшемінің стандарты). - Далалық сынақ:
Нақты жағдайдағы тозу жылдамдығын бақылаңыз (мысалы, болат сынықтарын ұсақтау).
қорытынды
Сегменттелген термиялық өңдеу қаттылық пен қаттылықты үйлестіру арқылы DHT балғаларының өнімділігін өзгертеді. Өндірушілер локализацияланған қыздыруды, сөндіруді және шынықтыруды меңгеру арқылы ең қатал ұсақтау орталарына төтеп беретін балғаларды жеткізе алады, сонымен бірге істен шығу қаупін азайтады.
Ұсатқыш операторлары үшін сегменттелген термиялық өңделген балғаларға инвестициялау жоғары өнімділікке, ауыстыру құнының төмендеуіне және күшті нәтижеге әкеледі.
