Mikä lämpökäsittelytekniikka parantaa VRM-rullahylsyjen halkeilunestoa?

Sementtitehtailla viettämieni ensimmäisten vuosien aikana näin saman tuskan yhä uudelleen ja uudelleen. Rullan holkki näytti paperilla kovalta, mutta se halkeili lyhyen ajomatkan jälkeen. Ongelma ei ollut vain kuorma tai syöttö. Ongelma oli usein teräksen sisällä. Kun lämpökäsittely on epävakaa, jännitys jää jumiin, jyvät kasvavat liian suuriksi ja holkki murtuu hauraasti. Silloin laitos maksaa hinnan tärinällä, lohkeilulla ja seisokkeina.

Lämpökäsittely parantaa halkeilunestoa, koska se säätelee jännitystä, raekokoa ja mikrorakennetta, joten holkki kestää iskuja ja syklistä kuormitusta ilman halkeamia. Hyvä käsittely antaa kovan työstöpinnan, mutta se antaa myös kovemman ytimen ja vakaat sidosvyöhykkeet, joten halkeamat eivät ala helposti eivätkä leviä nopeasti.

Kun puhun huoltoryhmien kanssa, sanon heille aina seuraavaa: kovuus ei ole lopullinen tavoite. Tavoitteena on vakaa toiminta. Lämpökäsittely on yksi harvoista vipuvaroista, joita voimme käyttää ja jotka muuttavat sitä, mitä holkin sisällä tapahtuu, ei vain pinnalla. Jos hallitsen sen hyvin, voin vähentää halkeiluriskiä jo ennen kuin mylly käynnistyy.

Miksi VRM-rullahylsyt halkeilevat, jos lämpökäsittelyä ei valvota asianmukaisesti?

Jos lämpökäsittelyä ei valvota, holkista tulee usein kova mutta hauras, ja siinä on suuria jäännösjännityksiä. Syklisen hiontakuormituksen alaisena pienet viat muuttuvat halkeamiksi ja sitten lohkeamiksi.

Olen avannut epäonnistuneita hihoja ja löytänyt selviä merkkejä "prosessistressistä", ei vain "palvelustressistä". Jos sammutus on liian aggressiivinen tai jos lämpötila on epätasainen, ulkokerros muuttuu nopeasti, kun taas sisäosa jää jälkeen. Tämä epäsuhta lukitsee jännityksen holkkiin. Jos karkaisu on liian lyhyt, rakenne jää hauraaksi. Jos karkaisu on liian kuuma, kovuus laskee ja kuluminen lisääntyy, joten pinta lämpenee enemmän käytössä ja jännitys kasvaa uudelleen. Tarkkailen myös kuumia kohtia suurissa uunikuormituksissa, koska yksi holkki lähellä uunin seinämää voi jäähtyä ja lämmetä eri tavalla.

Huono valvonta näkyy usein näin:

Miten optimoitu lämpökäsittely parantaa telahylsyjeni sitkeyttä pelkän kovuuden sijaan?

Optimoidulla karkaisulla voidaan vähentää jäännösjännitystä, hienosäätää jyviä ja tasapainottaa kovuus ja sitkeys. Tämän tasapainon ansiosta holkki kestää säröjen kasvua iskujen ja syklisen kuormituksen aikana.

Selitän sen usein yksinkertaisella tavalla. Kovuus auttaa kulumista vastaan, mutta sitkeys pitää osan elossa, kun myllyssä on hukkarautaa, syöttövaihteluita tai painepiikkejä. Jyvän hienontaminen on suuri osa tätä. Kun rakeet ovat pienempiä, säröt kohtaavat enemmän rajoja ja säröjen kasvu hidastuu. Karkaisu on toinen keskeinen tekijä. Oikeanlainen karkaisu vähentää haurautta, koska se antaa rakenteen rentoutua, mutta säilyttää silti vahvan pinnan.

Käytän tätä logiikkaa, kun tarkastelen lämpökäsittelysuunnitelmaa:

Kun toimittaja puhuu vain "HRC:stä", olen varovainen. Haluan kovuuden, mutta haluan myös iskuenergian, murtumispinta-analyysin ja mikrorakennekuvia. Niissä on todellista tietoa halkeilun estämisestä.

Mikä lämpökäsittelyprosessi on paras metallikeraamisille VRM-rullahylsyille?

Metalli-keraamisille komposiittiholkeille paras lähestymistapa on yleensä hallittu austenitointi + optimoitu sammutus + monivaiheinen karkaisu, usein jännityksenpoisto koneistuksen jälkeen. Joissakin malleissa gradienttimenetelmä on parempi, kun ydin on kova ja pinta kovempi.

Metalli-keraamisissa komposiittiholkeissa on kaksi maailmaa yhden osan sisällä. Metallimatriisi tarvitsee sitkeyttä ja vakaata muodonmuutoksen hallintaa. Keraaminen vaihe tarvitsee vakaan rajapinnan ja puhtaat sidosolosuhteet. Siksi suosin valvotun ilmakehän tai tyhjiöprosessia, kun suunnittelu ja kustannukset sen sallivat. Hapettuminen ja hiilenpoisto voivat luoda heikkoja vyöhykkeitä lähelle pintaa, ja näillä vyöhykkeillä säröt usein alkavat.

Käytännössä etsin prosessikokonaisuutta, en yksittäistä vaihetta:

• Esilämmitysvaiheet lämpöshokkien vähentämiseksi suurissa osissa
• Vakaa austenitointilämpötila ja liotusaika tasaisen rakenteen saavuttamiseksi.
• Sammutusmenetelmä sovitettu poikkileikkauksen paksuuteen jännityspiikkien välttämiseksi.
• Kaksoiskarkaisu (tai monivaiheinen karkaisu) vakaata sitkeyttä ja jännityksen vähentämistä varten.
• Jännityksenpoisto karkeakoneistuksen jälkeen ja joskus viimeistelyn jälkeen.
• Valinnainen sub-nollakäsittely, jos austeniittia on jäänyt paljon ja stabiilius on kriittinen asia.
• Valinnainen gradienttilämpökäsittely, jos suunnittelussa pyritään kovaan ytimeen ja kovaan pintaan.

Kun tämä paketti on tehty hyvin, näen vähemmän halkeamia paksuuden läpi ja vähemmän reunan lohkeilua työpinnalla.

Miten lämpökäsittely vaikuttaa telojeni keraamisten hiukkasten ja metallimatriisin väliseen sidoslujuuteen?

Lämpökäsittely vaikuttaa liimautumiseen hallitsemalla termistä epäsuhtajännitystä ja stabiloimalla metallimatriisia rajapinnan lähellä. Vakaa lämpötilan säätö ja asianmukainen karkaisu vähentävät rajapinnan jännitystä, joten keraamiset hiukkaset pysyvät paikoillaan käytön aikana.

Komposiittiholkkien rajapinta on halkeamien valtatie, jos sitä käsitellään huolimattomasti. Keraamiset ja metalliset materiaalit laajenevat eri tavalla. Jos lämmitys ja jäähdytys ovat epätasaisia, rajapintaan kohdistuu leikkausrasitusta. Pieniä rakoja tai mikrosäröjä voi muodostua, ja sitten hiukkaset irtoavat. Kun näin tapahtuu, pinta voi lohkeilla, ja paikallinen kuormitus kasvaa, mikä aiheuttaa suurempia halkeamia.

Nämä lämpökäsittelykohdat vaikuttavat eniten liimauslujuuteen:

Kun tarkastan mikrorakennetta keraamisen vyöhykkeen läheisyydessä, haluan nähdä yhtenäisen matriisin eikä selviä tyhjiöketjuja hiukkasten ympärillä. Jos toimittaja pystyy osoittamaan tämän johdonmukaisesti, se vastaa yleensä vakaata suorituskykyä myllyssä.

Voiko asianmukainen lämpökäsittely todella pidentää VRM-rullahylsyjen käyttöikää?

Kyllä. Asianmukainen lämpökäsittely pidentää käyttöikää vähentämällä halkeamien syntymistä, hidastamalla halkeamien kasvua ja estämällä lohkeilua samalla kun kulutuskestävyys pysyy vakaana. Tämä tarkoittaa vähemmän seisokkeja ja pidempiä vakaita ajoja.

Olen nähnyt holkkien, joissa oli "hyvää materiaalia" mutta huono lämpökäsittely, epäonnistuvan aikaisin. Olen myös nähnyt, että hihat, joiden lämpökäsittelysuunnitelma on ollut fiksumpi, ovat toimineet paljon pidempään, jopa vaikeissa olosuhteissa. Syy on yksinkertainen. Monet hihat eivät kuole pelkkään kulumiseen. Ne kuolevat halkeamasta, joka muuttuu lohkeiluksi, sitten tärinäksi ja sitten pakkopysähdykseksi. Jos vähennän halkeiluriskiä, voitan usein todellista käyttöaikaa.

Lämpökäsittely auttaa monin tavoin:

• Jäännösjännitys on alhaisempi, joten halkeamia ei synny helposti syklisessä kuormituksessa.
• Rakeiden hienontuminen parantaa sitkeyttä, joten halkeamat hidastuvat.
• Karkaisu tasapainottaa kovuutta ja sitkeyttä, joten haurasmurtumisriski pienenee.
• Karbidin jakautuminen on vakaampaa, joten kuluminen pysyy hallinnassa ilman, että pinta haurastuu liikaa.
• Mittapysyvyys paranee, joten kosketuksesta tulee tasaisempi ja paikalliset jännityshuiput pienenevät.

Laitoksen tiimille tämä näkyy pidempinä tarkastusväleinä, harvempina hätä-hitsauskorjauksina ja tasaisempina värähtelytrendeinä.

Miten lämpökäsittely vähentää sisäistä jännitystä ja estää hiomarullien lohkeilua?

Lämpökäsittely vähentää sisäistä jännitystä hallitsemalla faasimuutoksia ja sallimalla jännityksen lieventymisen karkaisu- ja jännityksenpoistovaiheiden aikana. Alhaisempi sisäinen jännitys merkitsee vähemmän pintaväsymissäröjä ja vähemmän lohkeamia.

Halkeilu on usein lopputapahtuma, ei ensimmäinen tapahtuma. Ensin pinnan alle muodostuu pieni halkeama. Sitten se kasvaa jokaisen kuormitussyklin myötä. Kun se saavuttaa kriittisen koon, pala irtoaa. Jäännösjännitys helpottaa prosessin jokaista vaihetta. Siksi huolehdin jännityksenpoistosta koneistuksen jälkeen. Koneistus lisää paikallista mekaanista rasitusta ja voi myös lämmittää pintaa. Jos en poista tätä jännitystä, saatan laittaa särön alkuun juuri siellä, missä kuormitus on suurin.

Käytännön anti-spalling sekvenssi, jonka haluan nähdä, on:
1) Vakaa sammutus äärimmäisten jännitysgradienttien välttämiseksi.
2) Oikea karkaisu haurastumisen vähentämiseksi ja stressin lieventämiseksi
3) jännityksenpoisto karkean työstön jälkeen
4) Viimeinen karkaisu- tai stabilointivaihe, jos rakenne sitä tarvitsee.

Kun nämä vaiheet puuttuvat, vikaantuminen ilmenee usein kulmien, päiden tai paikallisten geometriamuutosten lähellä, joissa jännityskeskittymät ovat jo valmiiksi suuria.

Onko lämpökäsittelyn räätälöinti tarpeen eri raaka-aineille sementti- tai hiilimyllyssäni?

Kyllä. Erilaiset raaka-aineet muuttavat isku-, hankaus- ja lämpökuormitusta, joten myös parhaat lämpökäsittelykohteet muuttuvat. Räätälöinti auttaa pitämään oikean tasapainon kulumiskestävyyden ja halkeilunkestävyyden välillä.

Olen nähnyt myllyn käyvän vakaasti kalkkikivellä, sitten kamppailevan kuonalla ja sitten murtuvan nopeammin, kun syötteestä tulee kovempaa tai vaihtelevampaa. Hylsy ei "tunne" kovuuslukuja. Hylsy "tuntee" kuormituspiikit, tärinän ja hioma-aineen tyypin. Hiilimyllyt tuovat mukanaan myös erilaisia riskejä, kuten erilaiset lämpötilat ja erilaiset hiukkasmuodot. Siksi yksi lämpökäsittelyresepti on harvoin täydellinen kaikille laitoksille.

Kartoitan yleensä materiaalin olosuhteet lämpökäsittelykohteisiin tällä tavoin:

Mukauttaminen ei aina tarkoita täysin uutta prosessia. Joskus se tarkoittaa pieniä muutoksia sammutuksen vakavuudessa, karkaisulämpötilassa tai jännityksenpoistovaiheen lisäämistä. Nämä pienet muutokset voivat ratkaista sen, murtuuko holkki 4 kuukaudessa vai kestääkö se 10 kuukautta.

Miten voin varmistaa, että toimittajani lämpökäsittelyprosessi on luotettava ja vakaa?

Varmistan luotettavuuden pyytämällä jäljitettäviä uunitietoja, toistettavuustietoja, mikrorakennetietoja ja mekaanisia testituloksia sekä tarkistamalla, että jokainen erä noudattaa samaa valvontasuunnitelmaa.

Päivittäisessä työssäni olen oppinut, että "meillä on lämpökäsittely" ei ole todellinen vastaus. Haluan todisteita valvonnasta ja toistettavuudesta. Vakaa tavarantoimittaja voi esittää kirjanpitoa epäröimättä, koska hyvä valvonta vaatii joka tapauksessa dokumentointia.

Tässä on tarkistuslista, jota käytän toimittajien kanssa:

Haluan myös nähdä, miten ne käsittelevät työstörasitusta. Jos he tekevät jännityksenpoiston koneistuksen jälkeen ja pystyvät selittämään, miksi, se tarkoittaa yleensä, että he ymmärtävät halkeilua, eivät vain kulumista.

Miten valitsen laitokselleni halkeilua estävät VRM-rullahylsyt, joissa on todistettu lämpökäsittelytekniikka?

Valitsen halkeilunestohylsyt valitsemalla toimittajan, joka voi osoittaa lämpökäsittelyjärjestelmän, ei vain materiaaliluokan. Keskityn sitkeyden tasapainoon, jäännösjännityksen hallintaan ja todistettuun toistettavuuteen samankaltaisilla tehtailla.

Kun laitosryhmäni kysyy minulta, mitä ostaa, en lähde liikkeelle esitteestä. Aloitan vikatilanteesta. Jos halkeamat ja lohkeamat ovat tärkein vika, halkeilunestosuunnittelu ja lämpökäsittelynesto tulevat ensimmäiseksi. Etsin myös kaltevuusmalleja, kun sovellus on vaikea, koska sitkeä ydin ja kova pinta voivat vähentää halkeilua paksuuden läpi.

Ostosääntöni ovat yksinkertaiset:

• Tarvitsen kovuusprofiilin, en yksittäistä kovuusarvoa.
• Tarvitsen näyttöä mikrorakenteesta, erityisesti tasalaatuisuudesta ja rajapinnan laadusta komposiittien osalta.
• Vaadin erien jäljitettävyyttä ja uunitietoja.
• Pyydän referenssejä samankaltaisista raaka-aineista ja samankokoisista tehtaista.
• Suosin tyhjiö- tai kontrolloidun ilmakehän valmiuksia, kun pinnan eheys on tärkeää.
• Kysyn, miten he stabiloivat säilytetyn austeniitin, jos mittapysyvyys on tunnettu riski.
• Arvioin heidän vastauksiaan selkeyden perusteella. Selkeät vastaukset tarkoittavat yleensä hallittua prosessia.

Tässä kohtaa myös Dafang-Casting sopii logiikkaani. Haluan hihat, jotka eivät ainoastaan kestä kulumista vaan myös murtumista todellisissa myllyn iskuissa. Välitän optimoidusta karkaisusta ja karkaisusta, raekoon hienosäädöstä, jännityksenpoistosta työstön jälkeen, tasaisesta mikrorakenteen hallinnasta ja vakaasta toistettavuudesta, koska nämä ovat vipuja, jotka suojaavat myllyäni odottamattomilta halkeamilta.

Päätelmä

Lämpökäsittely parantaa halkeilunestoa, koska se vähentää jäännösjännitystä, hienosäätää rakeet, tasapainottaa kovuuden ja sitkeyden ja pitää mikrorakenteen tasaisena. Se myös suojaa metalli-keraamisissa komposiiteissa olevia sidosvyöhykkeitä ja auttaa estämään lohkeilua. Kun valitsen hylsyjä, etsin todisteita toistettavasta lämpökäsittelyn hallinnasta, en vain kovuuslukua. Dafang-Castingissa käytämme metallikeramiikkakomposiittiteknologiaa ja hallittua lämpökäsittelyä auttaaksemme laitoksia toimimaan pidempään, jolloin halkeamia ja seisokkeja on vähemmän.