In che modo la pressione del rullo influisce sulla scelta del materiale delle parti soggette a usura?

Nell'impianto, vedo spesso persone che inseguono la produzione aumentando la pressione dei rulli. Poi il mulino inizia a vibrare, la temperatura del manicotto aumenta e il modello di usura diventa brutto. Il problema è semplice. La pressione cambia l'intera modalità di guasto. Se scelgo il materiale per abitudine, ne pago le conseguenze con cricche, scagliature e arresti anticipati.

La pressione del rullo determina le sollecitazioni di contatto, il calore e il carico di fatica sulla superficie del manicotto, quindi decide se privilegiare la durezza, la tenacità o una struttura composita. Quando la pressione aumenta, l'usura da abrasione e da fatica aumenta rapidamente e la scelta "sicura" dell'alto cromo diventa spesso la scelta più rischiosa.

L'ho imparato a mie spese. Una volta ho visto un manicotto che sembrava "abbastanza duro" fallire presto perché non era abbastanza resistente per i veri picchi di pressione. Da quel momento ho smesso di chiedermi solo "quanto è dura?" e ho iniziato a chiedermi "cosa fa la pressione alla mia superficie e al mio nucleo?".

Perché una maggiore pressione dei rulli accelera l'usura dei miei componenti di rettifica?

Una pressione più elevata non è solo "più forza". Cambia ciò che accade sulla linea di contatto. Se non lo rispetto, l'usura sale rapidamente e i guasti arrivano prima del previsto.

In presenza di una maggiore pressione del rullo, le sollecitazioni di contatto aumentano. Se la durezza non è sufficientemente elevata, la superficie subisce una deformazione plastica. La superficie si irruvidisce e le particelle abrasive tagliano più in profondità. La pressione aumenta anche l'area di contatto reale a livello micro, con conseguente aumento dell'usura adesiva. Inoltre, il carico ciclico diventa più pesante, quindi l'usura da fatica passa in secondo piano. Una volta iniziata la fatica, si osservano microfratture, poi collegamenti di cricche, quindi scagliature.

Quando lo analizzo per un team di manutenzione, utilizzo una semplice mappa. La pressione decide quale modalità di usura domina, e questo decide il materiale.

Secondo la mia esperienza, una volta che la pressione diventa "elevata", smetto di fidarmi degli acciai semplici. Inizio a cercare un sistema in grado di sopportare il carico, resistere al taglio e bloccare la crescita delle cricche allo stesso tempo.

Come si sceglie il materiale della guaina a rulli più adatto ai diversi livelli di pressione?

Scegliere in base alla pressione significa in realtà scegliere in base alle sollecitazioni e alla fatica. Se abbino il materiale alla fascia di pressione, riduco le sorprese e posso pianificare gli arresti.

Alle basse pressioni abbino leghe antiusura convenienti, alle medie pressioni sistemi migliorati in fase dura e alle alte pressioni strutture composite o graduate che mantengono la durezza in superficie e la tenacità nel corpo. L'obiettivo non è la massima durezza. L'obiettivo è un'usura stabile senza crepe.

Ecco il modo in cui lo faccio in loco. Inizio con la pressione, poi aggiungo l'abrasività del mangime, l'umidità e la storia delle vibrazioni. Poi scelgo una "famiglia" di materiali.

Mantengo inoltre una regola: se la pressione è elevata e il mulino mostra picchi di pressione, do priorità alla tenacità e alla resistenza alla fatica, quindi aggiungo la durezza. Questa regola impedisce molti eventi di scagliatura.

Cosa succede se il materiale del manicotto del rullo non è in grado di resistere alla pressione del mulino?

Quando il materiale è sottoprogettato per la pressione, il mulino non si guasta in modo educato. Si guasta in un modo che ruba tempo alla produzione.

Se la durezza è troppo bassa, si verificano deformazioni plastiche, rapida perdita di profilo e usura irregolare. Questo provoca vibrazioni, poi il contatto peggiora e l'usura accelera di nuovo. Se la tenacità è troppo bassa, si verificano cricche sulla superficie, poi le cricche crescono sotto il carico ciclico, quindi inizia la scagliatura. Una volta iniziata la scagliatura, la superficie diventa ruvida e il letto diventa instabile. Il mulino assorbe più potenza e l'operatore aumenta la pressione per recuperare. In questo modo il danno diventa più rapido.

Lo spiego come una reazione a catena:

Ecco perché non accetto come prova il "funzionava prima". Se l'impianto ha aumentato la pressione dei rulli, la vecchia prova non esiste più.

Come si comporta il composito metallo-ceramico sotto l'elevata pressione dei rulli?

L'alta pressione punisce i materiali che sono solo duri o solo resistenti. Un composito metallo-ceramico può sopravvivere perché distribuisce il lavoro in più fasi.

Sotto l'elevata pressione dei rulli, il composito metallo-ceramico mantiene una superficie di usura dura per resistere al taglio, mentre la matrice metallica fornisce tenacità e supporto al carico per rallentare la crescita delle cricche. Se fatto bene, evita anche ampie zone friabili che innescano la scagliatura.

Quando guardo alle prestazioni sotto pressione, mi interessano tre cose: sollecitazioni di contatto, cicli di fatica e arresto delle cricche. Un buon composito offre una fase dura per sopportare l'abrasione e una fase più dura per arrestare le cricche. Può anche essere progettato in modo graduato, in modo che la superficie sia più dura e l'interno più resistente. Questo è importante perché la superficie è soggetta a usura, ma il corpo è soggetto a flessione e urti.

Nei progetti di Dafang-Casting, mi concentro sul mantenimento della fase ceramica stabile e ben legata, perché l'alta pressione è il punto in cui si manifestano per primi i legami deboli.

Perché i rulli tradizionali ad alto tenore di cromo si guastano sotto l'alta pressione?

Il ferro ad alto tenore di cromo è un forte combattente contro l'abrasione, ma la pressione trasforma la battaglia in fatica e crepe. È qui che può perdere.

I rulli tradizionali ad alto tenore di cromo si basano su carburi duri in una matrice fragile. Sotto l'elevata pressione del rullo, il carico ciclico provoca microcricche alle interfacce tra carburo e matrice e nelle zone fragili. Una volta che le cricche iniziano, crescono rapidamente perché il materiale ha una tenacità limitata. Se la fusione presenta carburi grossolani o segregazione, il percorso delle cricche diventa ancora più facile. In caso di picchi di pressione, spesso si verificano cricche superficiali e poi scagliature, anche se il tasso di usura medio sembra buono.

Questo è il problema della pressione in una tabella:

Quindi non definisco l'alta cromia "cattiva". Lo chiamo "limitato dalla pressione". Se la pressione è elevata, passo a design che combattono la fatica, non solo l'abrasione.

In che modo una corretta selezione dei materiali può ridurre le cricche sotto la pressione dei rulli?

La cricca sotto pressione non si risolve con la sola durezza. La cricca si risolve controllando le sollecitazioni, bloccando l'inizio della cricca e rallentando la crescita della stessa.

Riduco le cricche scegliendo un manicotto con sufficiente tenacità e resistenza alla fatica per i picchi di pressione e utilizzando una struttura che mantiene le fasi dure fini e ben supportate. In molte cartiere, ciò significa passare da leghe monolitiche a soluzioni composite o graduate.

In pratica, cerco questi segnali di progettazione:

Ricordo inoltre alle squadre che i picchi di pressione di un letto instabile possono rompere qualsiasi materiale. La scelta del materiale riduce il rischio, ma un funzionamento stabile completa il lavoro.

La pressione dei rulli influisce sulla durata e sul costo per tonnellata del mio mulino?

Sì, e spesso lo fa in modo non lineare. Un piccolo aumento di pressione può ridurre la vita molto più di quanto ci si aspetti.

Una pressione più elevata aumenta il tasso di usura e i danni da fatica per ora. Ciò riduce gli intervalli di manutenzione. Quindi aumenta la frequenza degli arresti. Il costo reale per tonnellata aumenta, perché i tempi di inattività sono costosi. Anche se un manicotto più economico ha un prezzo unitario inferiore, può costare di più per tonnellata se costringe a fermate supplementari o causa danni da vibrazioni ad altre parti.

Mi piace mostrarlo con una semplice visione del costo per tonnellata:

Ecco perché considero la "sostituibilità" come parte della selezione. Ad alta pressione, voglio una durata prevedibile più che il prezzo d'acquisto più basso.

Come posso abbinare la pressione dei rulli alla resistenza all'usura e alla tenacità?

La pressione impone un compromesso. Se si cerca solo la resistenza all'usura, si può ottenere un manicotto fragile. Se invece cerco solo la tenacità, posso ottenere un'usura rapida. La partita è l'equilibrio.

La pressione del rullo viene adattata selezionando un sistema di materiali con un'elevata durezza superficiale per l'abrasione e una sufficiente tenacità e resistenza alla fatica per evitare cricche e scagliature. Per le alte pressioni, preferisco i modelli compositi o graduati che svolgono entrambe le funzioni.

Uso questa guida alle decisioni:

Inoltre, osservo l'usura dell'adesivo e l'attrito ad alta pressione. Se l'attrito è elevato, scelgo sistemi che riducono l'attrito e resistono all'adesione, non solo una maggiore durezza.

Come ottimizzare la pressione dei rulli e la selezione dei materiali per un funzionamento stabile del mulino?

Se voglio un funzionamento stabile, non posso trattare la pressione e il materiale come due manopole separate. Funzionano come un unico sistema. Un manicotto migliore può consentire una pressione più sicura. Un migliore controllo della pressione può consentire materiali più semplici. Il risultato migliore è un letto di macinazione stabile e un'usura prevedibile.

Ottimizzo impostando prima la pressione del rullo per la stabilità del letto, quindi selezionando un materiale per il manicotto che corrisponda alla pressione di picco reale e ai cicli di fatica, non solo alla pressione media. In questo modo si riducono le vibrazioni, le fessurazioni e gli arresti improvvisi.

Questo è il flusso di lavoro pratico che utilizzo:

Inoltre, mantengo una regola ferrea: se il mulino ha bisogno di una pressione estrema per rimanere produttivo, spesso significa che la condizione di macinazione non è stabile. La correzione della stabilità può essere più economica dell'acquisto del manicotto più esotico ogni volta.

Conclusione

La pressione del rullo decide le sollecitazioni di contatto, il calore e il carico di fatica, quindi decide la strategia del materiale da usura. Quando la pressione aumenta, l'abrasione è solo una parte della storia, mentre il rischio reale è rappresentato da cricche e scagliature. Ottengo i migliori risultati quando abbino il livello di pressione e i picchi di pressione con un materiale che bilanci la durezza superficiale e la tenacità del nucleo. Quando la pressione è elevata, scelgo spesso il composito metallo-ceramico di Dafang-Casting perché mantiene la resistenza all'usura e allo stesso tempo combatte i danni da fatica, in modo che il mulino rimanga stabile e i costi per tonnellata diminuiscano.