در صنایع فرآوری فلزات مانند فولاد و فلزات غیرآهنی، آسیاب های نورد تجهیزات اصلی برای دستیابی به تغییر شکل پلاستیک مواد هستند. در میان آنها، صفحات آستر، به عنوان اجزای مهم حمایت کننده و محافظ سیستم رول آسیاب نورد، مستقیماً بر دقت نورد، کیفیت محصول و پایداری عملیاتی تجهیزات تأثیر می گذارد. تحت شرایط کاری-قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نیروهای غلتشی بسیار زیاد، ضربه-فرکانس بالا و اصطکاک، سایش یک پدیده اجتناب ناپذیر است. درک علمی سایش و اتخاذ روشهای تعمیر موثر برای کنترل هزینههای تولید و اطمینان از تولید مستمر از اهمیت بالایی برخوردار است.
علل و اثرات ساییدگی صفحه آستر میل نورد
سایش صفحه لاینر فرآیند پیچیده و جامعی است که عمدتاً از جنبه های زیر ناشی می شود:
1. سایش مکانیکی: این مهم ترین شکل سایش است. در طی فرآیند نورد، رول ها فشار زیادی بر شمش فلزی وارد می کنند تا آن را تغییر شکل دهند و این نیرو از طریق صندلی های بلبرینگ به صفحات آستری منتقل می شود. میکرو{3}}اصطکاک و ضربه مداوم بین صفحات آستر و صندلی های یاتاقان و پنجره های پایه آسیاب رخ می دهد که منجر به از بین رفتن تدریجی مواد سطح و کاهش دقت ابعاد می شود.
2. سایش خستگی: بار کاری آسیاب نورد با چرخه های دوره ای مشخص می شود. تحت اثر درازمدت تنش متناوب، ترکهای میکروسکوپی در لایههای سطحی یا زیرسطحی صفحات آستر ایجاد میشوند. این ترکها به طور مداوم منبسط میشوند و به هم متصل میشوند و در نهایت منجر به کنده شدن مواد به شکل پوستههای نازک میشوند که ایجاد حفره یا پوسته شدن میکنند.
3. شرایط روانکاری: اگرچه بین سطوح تماس صفحات لاینر روانکاری وجود دارد، اما تحت بار سنگین و شرایط سرعت کم، تشکیل یک فیلم روانکاری سیال کامل دشوار است، که اغلب منجر به روانکاری مرزی یا حتی اصطکاک خشک می شود که خراش و سایش سطح را تشدید می کند.
4. دقت نصب و تراز: اگر صفحات لاینر به درستی نصب نشده باشند، یا سیستم رول آسیاب نورد تراز ضعیفی داشته باشد، منجر به توزیع ناهموار بار و بارگذاری خارج از مرکز می شود و باعث می شود که برخی از صفحات آستر به طور غیرعادی فشار زیادی را تحمل کنند و سایش و آسیب آنها را تسریع کند.
اثرات مستقیم سایش صفحه لاینر عبارتند از: از دست دادن دقت موقعیت محوری و شعاعی رول ها، که منجر به ضخامت ناهموار و شکل ضعیف نوار نورد می شود. افزایش فاصله سایش که باعث لرزش و سر و صدای تجهیزات می شود و بر طول عمر یاتاقان ها و سایر اجزای مرتبط تأثیر می گذارد. و در موارد شدید، شکستگی صفحه لاینر ممکن است رخ دهد که منجر به توقف برنامه ریزی نشده، اختلال در برنامه های تولید و ایجاد خسارات اقتصادی قابل توجهی می شود. II. پاسخ سنتی: محدودیت های جایگزینی با لاینرهای جدید
در مواجهه با سایش آستر، مستقیم ترین رویکرد سنتی جایگزینی آسترهای فرسوده با قطعات یدکی جدید است. این روش دارای مزایای واضحی است: لاینرهای جدید دارای ابعاد استاندارد و عملکرد ثابت هستند و نصب آنها به سرعت تجهیزات را به دقت طراحی اولیه خود باز می گرداند و عملیات را ساده می کند.
با این حال، تکیه صرفاً به تعویض قطعات جدید دارای محدودیت های قابل توجهی است:
هزینه بالا: آسترهای کارخانه های نورد بزرگ معمولاً از فولاد آلیاژی{0} با کیفیت بالا ساخته می شوند و هر واحد گران است. تعویض مکرر هزینه های زیادی را برای قطعات یدکی نشان می دهد.
فشار لجستیکی: از تهیه قطعات یدکی و حمل و نقل تا مدیریت موجودی، سرمایه و منابع انبارداری قابل توجهی مورد نیاز است. اگر سایش ناگهانی و شدید رخ دهد و موجودی کافی نباشد، انتظار برای رسیدن قطعات جدید میتواند منجر به توقف طولانیمدت شود.
ضایعات مواد: سایش اغلب در مناطق کاری محلی متمرکز می شود. جایگزینی کل لاینر به معنای دور انداختن مقدار زیادی از موادی است که هنوز کاربردی هستند، که با اصل حفاظت از منابع در تضاد است.
انطباق پذیری محدود: مواد و عملکرد آسترهای جدید استاندارد ثابت هستند و نمی توان آنها را "سفارشی" کرد تا برای شرایط سایش خاص پایه های آسیاب و محصولات خاص بهینه شود.
فناوری تعمیر برای آسترهای فرسوده: ارزش و رویکردها
در مقایسه با جایگزینی کامل، تعمیر و استفاده مجدد از آسترهای فرسوده در حال تبدیل شدن به یک گزینه مقرون به صرفه تر و از نظر فنی هدفمند است. ایده اصلی تعمیر، بازیابی اندازه و شکل پایه آستر فرسوده و بهبود عملکرد محلی آن از طریق ساخت افزودنی و روشهای دیگر است.
در حال حاضر، رویکردهای اصلی فناوری تعمیر عبارتند از:
1. تعمیر سطح: این فناوری پرکاربردترین است. این شامل قرار دادن یک یا چند لایه از مواد جوشکاری آلیاژی بر روی سطح فرسوده آستر با استفاده از روش هایی مانند جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری محافظ گاز است. کلید فرآیند تعمیر این است:
مطابقت مواد: بر اساس ترکیب شیمیایی مواد پایه آستر و شرایط کاری (مانند فشار، ضربه و دما)، سیم/الکترودهای جوشکاری منطبق یا برتر را انتخاب کنید تا از پیوند قوی بین لایه تعمیر و ماده پایه اطمینان حاصل کنید و سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ترک مطابق با الزامات باشد.
کنترل فرآیند: برای کنترل دمای پیش گرمایش، دمای بین گذر، جریان و ولتاژ جوش، و اقدامات خنکسازی آهسته پس از جوشکاری برای جلوگیری از تنش بیش از حد جوشکاری که منجر به تغییر شکل یا ترک میشود، به روشهای دقیق جوشکاری نیاز است. ماشینکاری: پس از اتمام جوشکاری سطحی، از روشهای پردازش مکانیکی متنوع مانند آسیاب و سنگ زنی برای بازگرداندن دقت ابعادی و پرداخت سطح آستر تعمیر شده به الزامات نقشه های طراحی استفاده می شود.
مزایای تعمیر جوش سطحی در ضخامت زیاد لایه تعمیر و استحکام باند بالا نهفته است که امکان پر کردن مواد انعطاف پذیر را با توجه به شرایط سایش فراهم می کند. چالشها شامل الزامات فنی بالا برای اپراتورها، خطر ایجاد نقص به دلیل فرآیندهای نامناسب، و احتمال تغییر در منطقه تحت تأثیر حرارت{1}}که خواص محلی مواد پایه را تغییر میدهد.
2. تعمیر پاشش حرارتی: این فناوری شامل پاشیدن مواد پوشش مذاب یا نیمه مذاب (مانند آلیاژهای فلزی، سرامیکها، یا کامپوزیتهای فلزی{2}}سرامیکی) با استفاده از جریان گاز با سرعت بالا برای تشکیل یک پوشش است. روش های رایج مورد استفاده شامل پاشش قوس الکتریکی، پاشش با شعله و پاشش پلاسما است.
از مزایای آن می توان به دمای کار نسبتا پایین، ورودی حرارت کم به مواد پایه آستر و خطر کم تغییر شکل اشاره کرد. می تواند مواد مختلف-با کارایی بالا را پاشیده و مقاومت در برابر سایش سطح و مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. و ضخامت پوشش قابل کنترل است.
محدودیت ها شامل این است که اتصال بین پوشش و ماده پایه عمدتاً مکانیکی است (برخی از فرآیندها می توانند به اتصال متالورژیکی دست یابند)، و استحکام پیوند ممکن است کمتر از لایه سطحی باشد که تحت بارهای ضربه ای زیاد قرار می گیرد. پوشش معمولاً نازک است و برای ترمیم سایش عمیق مناسب نیست.
3. فناوری تعمیر کامپوزیت: در کاربردهای عملی، فناوری های کامپوزیت اغلب برای استفاده از نقاط قوت و کاهش نقاط ضعف استفاده می شوند. به عنوان مثال، برای نواحی عمیق فرسوده، ابتدا از جوشکاری سطحی برای پر کردن ناحیه استفاده می شود و سپس یک لایه از مواد ویژه مقاوم در برابر سایش بیشتر روی سطح پاشیده می شود. یا از فناوری روکش لیزری استفاده می شود که می تواند به پیوند متالورژیکی مواد پودری با مواد پایه با نرخ رقت بسیار کم دست یابد که منجر به تغییر شکل حرارتی کمتر و ساختار متراکم تر می شود، اما سرمایه گذاری تجهیزات و هزینه بالاتر است.
تحلیل مقایسه ای تعمیر و تعویض
انتخاب بین تعمیر و تعویض نیاز به یک قضاوت جامع بر اساس عوامل فنی و اقتصادی دارد:
از نظر هزینه: هزینه تعمیر معمولا تنها 30%-60% هزینه خرید قطعات جدید است که مزیت قابل توجهی است. این به ویژه در مورد آسترهای بزرگ و گران قیمت، که در آن صرفه جویی به ویژه قابل توجه است، صادق است.
از نظر زمان چرخه: چرخه تعمیر عموماً کوتاهتر از چرخه تهیه و ساخت قطعات جدید است، مخصوصاً برای شرکتهایی که-قابلیتهای تعمیر در سایت یا شرکای تعمیر محلی دارند، که میتواند زمان خرابی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
از نظر عملکرد: فناوری تعمیر امکان "ارتقای عملکرد" را ارائه می دهد. با استفاده از مواد تعمیرات مقاوم در برابر سایش و ضربه{2}، نقاط ضعفی که قبلا مستعد سایش بودند را می توان تقویت کرد و حتی ممکن است طول عمر قطعه تعمیر شده از قطعه جدید اصلی بیشتر شود. با این حال، عملکرد یک قسمت جدید ثابت است.
