Miten komposiittikerroksen paksuus vaikuttaa rullahylsyn käyttöikään?

Olen nähnyt myllyissäni saman tuskallisen kuvion. Rullan holkki näyttää asennettaessa "hyvältä", mutta sitten kuluminen kasvaa nopeasti, tärinä alkaa, ja seisokki tulee ennenaikaisesti. Useimmat syyttävät kovapinnoitusta, syöttöä tai käyttäjää. Monesti todellinen ongelma on syvemmällä: komposiittikerroksen paksuus ei ole sopiva VRM:n kuormitukseen ja iskuihin nähden.

Komposiittikerroksen paksuus vaikuttaa käyttöikään, koska se määrää, kuinka paljon kulumisvolyymia on, kuinka hyvin holkki kantaa kuormitusta ja kuinka halkeamat alkavat ja kasvavat. Liian ohut kuluu aikaisin ja paljastaa heikomman taustametallin. Liian paksu voi lisätä jäännösjännitystä ja halkeiluriskiä. Paras paksuus on työalue, ei mikään yksittäinen luku.

Haluan tehdä tästä yksinkertaista. Paksuus ei ole vain "enemmän materiaalia, joka kuluu pois". Se muuttaa myös jäykkyyttä, jännityspolkuja ja sitä, miten iskuenergia leviää. Jos paksuus on väärin, holkki voi pettää uudella tavalla, vaikka materiaaliresepti olisi hyvä. Siksi suhtaudun paksuuteen aina suunnitteluvipuna, en myyntiparametrina.

Mikä on ihanteellinen komposiittikerroksen paksuus VRM-rullahylsyyn?

Kun valitsen paksuuden, en jahtaa paksuinta kerrosta. Jahtaan paksuutta, joka vastaa kulumisnopeutta ja halkeiluriskiä samassa kampanjassa.

Ihanteellinen komposiittikerroksen paksuus on sellainen, että se tarjoaa riittävän kulumisvaran ja kuormituskestävyyden ilman, että se aiheuttaa suuria jäännösjännityksiä tai haurasta halkeilua. Käytännössä mitoitan sen seuraavien tekijöiden perusteella: odotettu kulumissyvyys kampanjaa kohden, iskutaso, käyttöpaine ja myllyn vakaus.

Kentällä lähden liikkeelle kolmesta kysymyksestä: kuinka nopeasti pinta kuluu, kuinka usein törmäyksiä tapahtuu ja kuinka paljon marginaalia tarvitsen ennen kuin pääsen alustaan. Paksuus lisää kantavuutta, koska paksumpi komposiittivyöhyke on jäykempi ja levittää kosketusjännityksen syvemmälle holkin runkoon. Se myös viivästyttää särön syntymistä ja hidastaa särön kasvua syklisessä kuormituksessa, mutta vain tiettyyn pisteeseen asti. Tämän jälkeen lisäpaksuus vähentää käyttöikää ja voi lisätä valmistuksesta ja kuumakylmäkäytöstä johtuvaa lämpö- ja kutistumisrasitusta. Tarkkailen myös paksuuden tasaisuutta. Pienistä paikallisista ohuista kohdista tulee jännityskeskittymiä, ja niistä tulee ensimmäisiä paikkoja, joissa syntyy kuoppia, lohkeamia tai halkeamia.

Miksi riittämätön komposiitin paksuus aiheuttaa ennenaikaista kulumista myllyssäni?

Olen nähnyt ohuiden komposiittikerrosten näyttävän hyvältä lyhyen aikaa ja sitten epäonnistuvan nopeasti. Vika tuntuu äkilliseltä, mutta asetelma oli jo väärä.

Riittämätön paksuus aiheuttaa ennenaikaista kulumista, koska suojaava komposiittivyöhyke kuluu liian nopeasti, minkä jälkeen tukimetalliin kohdistuu kuormitusta ja kulumista, jota se ei pysty käsittelemään. Tämä siirtymä lisää kulumisnopeutta, lämpöä ja paikallisia muodonmuutoksia.

Ohuessa komposiittikerroksessa on vähemmän kulutustilavuutta, joten mylly saavuttaa siirtymävyöhykkeen aikaisemmin. Kun pinta pääsee lähelle rajapintaa, jännitykset muuttuvat. Kosketuspaine ei enää istu paksun kulutuskerroksen sisällä. Se työntyy kovempaan mutta pehmeämpään tukimetalliin. Tällöin kuluminen muuttuu tasaisesta mikrokulumisesta kulumisen, plastisen virtauksen ja mikropurkautumisen sekoitukseksi. Tällöin näen usein epätasaisia kulumiskaistoja, paikallisia kuumia kohtia ja nopeampaa tärinän kasvua. Syklisessä kuormituksessa ohuet kerrokset voivat myös murtua nopeammin, koska jännitysintensiteetti pienessä viassa kasvaa nopeammin, kun jäljellä oleva suojapaksuus on pieni. Vaikka komposiitti itsessään olisi vahva, siltä yksinkertaisesti loppuu "tila" suojata holkkia.

Voiko liian paksu komposiittikerros lisätä halkeiluriskiä rullakotelossani?

Kyllä. Olen oppinut tämän kantapään kautta. Jotkut hihat eivät mene rikki siksi, että ne kuluvat loppuun, vaan siksi, että ne halkeilevat ennen kuin kulutuskerros on käytetty.

Liian paksu komposiittikerros voi lisätä halkeiluriskiä, koska se voi lisätä lämpöeroista ja kutistumisesta johtuvia jäännösjännityksiä ja lisätä kerrosten välisiä leikkausjännityksiä taivutuksen ja iskun aikana. Nämä jännitykset voivat aiheuttaa halkeamia, vaikka kuluminen olisi vielä vähäistä.

Paksuus lisää jäykkyyttä, mikä kuulostaa hyvältä, mutta jäykkyys tarkoittaa myös pienempää joustavuutta kuormituksessa. Jos myllyyn kohdistuu iskuja, komposiittikerros voi kantaa suuremman huippujännityksen sen sijaan, että se jakaisi sen tasaisesti tukimetallin kanssa. Valmistuksen ja lämpösyklien aikana paksu komposiittivyöhyke voi vangita lämpögradientteja. Tämä voi jättää vetojäännösjännityksen pintaan tai rajapinnan lähelle. Käytössä nämä jännitykset lisäävät käyttöjännitystä. Jos kerroksessa on myös suuri keraaminen osuus, halkeamat voivat alkaa huokosista, keraamisista klustereista tai jyrkistä siirtymistä. Kiinnitän huomiota myös laminaarien väliseen tai rajapinnan jännitykseen. Paksu kerros voi lisätä leikkausjännitystä rajapinnassa, kun holkki taipuu. Tämä voi johtaa rajapinnan halkeiluun ja sitten lohkeiluun.

Miten tasapainotan kulutuskestävyyden ja sitkeyden komposiittikerrosten suunnittelun avulla?

En koskaan pidä kulutuskestävyyttä ja sitkeyttä vihollisina. Pidän niitä kauppatavarana, jota voin muokata paksuuden, kaltevuuden ja rakenteen avulla.

Tasapainotan kulumiskestävyyden ja sitkeyden käyttämällä tarpeeksi paksua kulumiskorvausta ja pitämällä samalla jännitys- ja iskunkestävyyskäyttäytymisen vakaana porrastetun komposiittisuunnittelun avulla, ei yhtäkkisen kovan kerroksen pehmeän pohjan päällä.

Jos teen koko kerroksesta erittäin kovan, saatan voittaa kulutuksen mutta hävitä halkeilun ja lohkeilun suhteen. Jos teen siitä liian kovan, saatan selviytyä iskuista, mutta kulua liian nopeasti. Paksuus ohjaa kulumisen "budjettia", mutta sisäinen rakenne ohjaa halkeamien käyttäytymistä. Pidän parempana suunnittelua, jossa pintavyöhyke on optimoitu kulutuksen ja mikroleikkausten kestävyyden kannalta, kun taas syvempi vyöhyke on tukevampi ja säröjä paremmin sietävä. Tasoitettu keraaminen jakauma voi vähentää jännityshyppyjä ja pienentää mahdollisuutta, että halkeama kulkee suoraan läpi. Myös paksuuden tasaisuudella on merkitystä. Jos paksuus vaihtelee, ohuista alueista tulee heikko lenkki. Kokemukseni mukaan hyvä paksuudenhallinta ja kunnollinen siirtymäalue ovat usein parempia kuin pelkkä millimetrien lisääminen.

Miten komposiitin paksuus vaikuttaa iskunkestävyyteen työolosuhteissani?

Vaikutus on se, missä monet "kovat" ratkaisut epäonnistuvat. Kysyn aina, mistä isku johtuu: metallin kulkemisesta, rehun kokkareista, epävakaasta sängystä tai käynnistys- ja pysäytystapahtumista.

Komposiitin paksuus vaikuttaa iskunkestävyyteen muuttamalla iskuenergian leviämistä ja korkeajännitysalueen syvyyttä. Kohtalainen lisäys parantaa usein vauriokestävyyttä, mutta liiallinen paksuus voi lisätä rajapinnan leikkautumista ja halkeilua toistuvissa iskuissa.

Paksuuden kasvaessa kerros voi toimia vahvemman kantavan levyn tavoin, joten kontaktijännityksen huippuarvo laskee ja vaurioalue voi laajentua mutta lieventyä. Tämä voi viivästyttää särön syntymistä ja hidastaa sen etenemistä. Iskunkestävyys ei kuitenkaan ole vain paksuus. Jos kerroksesta tulee liian jäykkä pohjaan verrattuna, holkki voi käyttäytyä kuin kova kuori pehmeämmän ytimen päällä. Iskuissa tämä epäsuhta voi aiheuttaa halkeamia rajapinnassa tai pinnan lohkeilua. Olen myös nähnyt tapauksia, joissa paksummat kerrokset ovat lyhentäneet väsymiskestävyyttä, koska ne ovat lisänneet syklistä leikkausjännitystä lähellä rajapintaa. Niinpä sovitan paksuuden yhteen sängyn vakauden kanssa. Jos myllyyn kohdistuu usein iskuja, suosin kovempaa kaltevuutta ja kontrolloitua paksuutta pikemminkin kuin maksimipaksuutta.

Onko optimaalinen komposiittikerroksen paksuus erilainen sementti-, hiili- ja raakamyllyillä?

Kyllä, enkä koskaan käytä yhtä paksuuslogiikkaa kaikissa kolmessa. Kulutusmekanismi muuttuu ja iskukuvio muuttuu.

Optimaalinen paksuus vaihtelee sovelluskohteittain, koska sementin ja kuonan jauhatus on kuluttavampaa, hiilimyllyissä on usein erilaisia isku- ja eroosiomalleja, ja raakamyllyissä kosteus ja syötteen kovuus voivat vaihdella suuresti. Kukin tapaus määrittää parhaan paksuusalueen.

Sementin viimeistelyhionnassa ja kuonaolosuhteissa hiovat mineraalit ja korkea paine voivat aiheuttaa tasaista kulumista ja mikro-halkeilua, joten tarvitsen usein enemmän kulumisvaraa ja vahvaa pintakovuutta. Hiilimyllyissä olen usein enemmän huolissani eroosiosta, vieraista esineistä ja toiminnallisista vaihteluista. Hiilituhkan kemia voi myös muuttaa pinnan käyttäytymistä. Raakamyllyt ovat kaikkein sekavimpia. Kalkkikivi, savi, hiekka ja lisäaineet voivat muuttua nopeasti, ja kosteus voi horjuttaa petiä ja lisätä tärinää. "Paras paksuus" ei siis ole kiinteä arvo. Se on vastaus kampanjakohtaiseen kulumissyvyyteen ja halkeiluriskiin. Otan huomioon myös huoltostrategian. Jos laitos suunnittelee uudelleenkäsittelyä tietyllä aikavälillä, mitoitan paksuuden vastaamaan suunniteltua pysähdystä sen sijaan, että tavoittelisin mahdollisimman pitkää käyttöikää.

Miten metallikeraaminen komposiittipaksuus parantaa käyttötuntikustannuksiani?

Kasvit eivät osta paksuutta. Ne ostavat tunteja. Käännän paksuusvalinnat aina kustannuksiksi käyttötuntia kohti.

Komposiittipaksuus parantaa käyttötuntikustannuksia, kun se pidentää vakaata käyttöaikaa enemmän kuin lisää holkkikustannuksia ja seisokkiriskiä. Paras paksuus alentaa seisokkien kokonaistiheyttä ja suojaa myllyä toissijaisilta vaurioilta.

Jos lisään paksuutta ja saan lisää tunteja, tuntikustannukset laskevat vain, jos holkki toimii edelleen vakaasti. Jos paksummat kerrokset lisäävät halkeiluriskiä ja aiheuttavat ennenaikaisen pysähtymisen, tuntikustannukset heikkenevät. Siksi suhde on epälineaarinen. Usein käyttöikä kasvaa nopeasti, kun siirryn liian ohuesta hyvästä alueesta hyvään. Sitten käyttöiän kasvu hidastuu. Sen jälkeen käyttöikä voi jopa laskea, jos halkeamista tulee vikaantumistapa. Lasken mukaan myös epäsuorat kustannukset. Kun holkki kuluu aikaisin, tärinä lisääntyy, hionta tehostuu ja pöydän vuoraukseen ja laakereihin kohdistuu riski. Jos käyttöikää pidennetään oikealla paksuudella, voidaan suojata muita osia ja alentaa todellisia kokonaiskustannuksia.

Mitä rullahylsylle tapahtuu, kun komposiittikerros kuluu epätasaisesti?

Epätasainen kuluminen on varoitusvalo. Pidän sitä oireena stressistä, ruokinnasta tai paksuuden tasaisuusongelmista.

Kun komposiittikerros kuluu epätasaisesti, paikallinen paksuus muuttuu liian ohueksi kaistoittain tai paikoitellen, mikä lisää kosketusjännitystä ja aiheuttaa nopeampaa kulumista, lämpöä, tärinää ja säröjen syntymistä. Tällöin holkki voi pettää ennenaikaisesti, vaikka keskimääräinen kuluminen näyttäisi olevan hyväksyttävää.

Epätasainen kuluminen muuttaa kuorman jakautumista rullan yli. Tämä aiheuttaa takaisinkytkennän. Ohut alue kuormittuu enemmän, joten se kuluu nopeammin. Sängyn vakaus heikkenee, joten iskut lisääntyvät. Sitten ohuella alueella alkaa syntyä mikrosäröjä, koska jännityskeskittymä on suurempi. Jos myös komposiitin paksuus on epätasainen valmistuksen jäljiltä, samoista ohuista kohdista tulee ensimmäisiä vikaantumiskohtia. Olen nähnyt holkkeja, joissa "keskimääräinen jäljellä oleva paksuus" näytti vielä hyvältä, mutta yksi sektori oli jo lähellä rajapintaa ja alkoi lohkeilla. Siksi seuraan profiilia ja värähtelysuuntausta, en vain kokonaistonnimäärää.

Miten voin mukauttaa komposiittikerroksen paksuuden myllyni käyttöiän maksimoimiseksi?

Räätälöinti on se, missä näen suurimmat hyödyt. En aloita paksuudesta. Aloitan vikahistoriasta ja käyttöikkunasta.

Paksuuden mukauttamiseksi sovitan komposiitin kulumiskorvauksen ja jäykkyyden todelliseen kulumissyvyyteen, paineeseen, iskutiheyteen ja lämpösyklien vaihteluun, minkä jälkeen lukitsen tasaisen paksuuden ja asteittaisen siirtymän, jotta vikaantumistapa pysyy kulumis- eikä halkeamapainotteisena.

Kerään kolmenlaisia tietoja viimeisestä kampanjasta: kulumisprofiili, halkeamien tai halkeamien sijainnit ja käyttötapahtumat, kuten tärinähuiput ja kulkuvirheet. Sen jälkeen valitsen paksuusalueen, joka kattaa odotettavissa olevan kulumisen sekä varmuusmarginaalin, mutta en vie paksuutta niin pitkälle, että jäännösjännitys hallitsee. Tämän jälkeen viritän sisäisen rakenteen. Paksumpi pintavyöhyke ei riitä, jos rajapinta on heikko tai jos jäykkyys hyppää liian nopeasti. Pidän parempana hallittua kaltevuutta, jotta jännitys virtaa tasaisesti taustametalliin. Määritän myös paksuuden toleranssin ja tarkastuspisteet, koska tasaisuus on jo itsessään elinkaaritekijä. Lopuksi sovitan suunnittelun yhteen kunnossapidon kanssa. Jos laitoksella on suunniteltuja pysähdyksiä, suunnittelen paksuuden niin, että pysähdys saavutetaan vakaalla suorituskyvyllä.

Päätelmä

Kokemukseni mukaan komposiittikerroksen paksuus ratkaisee sen, pettääkö rullaholkki normaalin kulumisen vai varhaisen halkeilun ja lohkeilun vuoksi. Ohuet kerrokset loppuvat suojasta ja aiheuttavat nopeaa kulumista rajapinnan jälkeen. Liian paksut kerrokset voivat sitoa jännitystä ja halkeilla varhain. Paras tulos saadaan, kun paksuusalue on sovitettu yhteen, tasaisuuden hallinta on vahvaa ja metalli-keraaminen rakenne on porrastettu. Dafang-Castingissa käytän tätä lähestymistapaa auttaakseni tehtaita toimimaan pidempään, pienemmillä seisonta-ajoilla ja alhaisemmilla kustannuksilla käyttötuntia kohti.