Aşınmaya dayanıklı dökümlerde ne tür çelik/alaşımlar kullanılır?

Aşınmaya Dirençli Dökümlerde Kullanılan Çekirdek Alaşım Aileleri

Dökümhaneler, bir parçanın karşılaşacağı baskın aşınma mekanizmasına dayalı bir alaşım sistemi seçer, ardından sertliği, tokluğu ve korozyon davranışını hassas şekilde ayarlamak için kimyayı ve ısıl işlemi ayarlar. Aşağıdaki tablo, aşınmaya dirençli dökümler için en sık belirtilen alaşım gruplarını özetlemektedir.

Yüksek Kromlu Beyaz Demir Dökümler

Yüksek kromlu beyaz demir, saf aşındırıcı aşınma için referans malzemedir çünkü mikro yapısı, martensitik bir matris içine gömülmüş yoğun M7C3 krom karbürleri içerir. Yüzde 15 ila 26 arasındaki krom içeriği, kumdan, cevherden veya çimento agregasından oyulmaya, sade karbon çeliğinden çok daha iyi direnç gösteren karbürler üretir. Karbür ağ binlerce çalışma saati boyunca aşınan yüzeyleri sağlam tuttuğundan taşlama silindirleri ve tambur gömlekleri sıklıkla bu alaşımdan dökülür. Kararsızlaştırma ve temperleme yoluyla ısıl işlem, tutulan östeniti martenzite dönüştürmek için kullanılır; bu, dökümü normal servis yükleri altında çatlayacak kadar kırılgan hale getirmeden yüzey sertliğini artırır.

Ni-Sert Dökme Demir Dökümler

Ni-Sert demir, soğuma sırasında yumuşak perlit oluşumunu bastırmak için nikel ekleyerek matrisin kalın kesitlerde bile doğrudan martenzite dönüşmesine olanak tanır. Bu, Ni-Sert dökümlere, yüksek kromlu demirle karşılaştırıldığında sertlik, döküm maliyeti ve işlenebilirlik arasında uygun bir denge sağlar. Beton karıştırıcı bıçakları, malzeme agrega, kum ve çimento hamurundan kaynaklanan karışık aşınmayı ve hafif darbeyi tolere ettiğinden, yaygın bir Ni-Sert uygulamadır. AS2027 NiCr4 gibi malzeme kaliteleri, aşınma ömrünü cıvatalı yedek parçalar için gereken boyutsal tutarlılıkla birleştirdiklerinden geniş çapta belirtilir.

Yüksek Manganlı Çelik Dökümler

Hadfield çeliği olarak da bilinen yüksek manganlı çelik, yukarıdaki iki demir ailesinden farklı davranır. Döküm durumunda nispeten yumuşak ve sağlamdır, ancak tekrarlanan darbeler yüzey katmanının deformasyon ikizlenmesi yoluyla sertleşmesine neden olur ve çekirdek sünek kalırken yüzey sertliğini artırır. Endüstri verileri, bu mekanizmanın, yüzey tamamen sertleştikten sonra işlenmemiş karbon çeliğine kıyasla aşınma direncinde kabaca 25 kat artış sağlayabileceğini gösteriyor. Bu, yüksek manganezli çeliği, kademeli aşınmanın değil ani şok yüklemenin baskın arıza modu olduğu kırıcı çeneleri, çekiçler ve darbe plakaları için standart seçim haline getirir.

Aşınma Mekanizmasına Uygun Alaşım Seçimi

Bir alaşımın yalnızca sertlik sayılarına göre seçilmesi erken çatlamaya veya aşırı maliyete yol açabilir. Daha güvenilir bir yaklaşım, önce çalışma ortamını sınıflandırmak, ardından alaşım ailesini eşleştirmek ve gerektiğinde bir yüzey işlemi uygulamaktır.

Döküm Prosesi ve Alaşım Performansına Etkisi

Alaşım bileşimi bir dökümün teorik aşınma ömrünü belirler, ancak döküm işlemi bu potansiyelin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini belirler. Santrifüj döküm genellikle öğütme tamburları ve silindirler gibi silindirik aşınma parçalarına uygulanır, çünkü rotasyonel katılaşma daha yoğun metali aşınma direncinin en önemli olduğu dış duvara doğru paketlerken gözeneklilik ve daha hafif kalıntılar deliğe doğru hareket eder. Statik kum dökümü, hassas bir döküm sepetinin veya kabuk kalıbının, yeniden işleme gerek kalmadan mevcut ekipmana uyması gereken parçalar için boyutsal doğruluğu kontrol ettiği karıştırıcı bıçakları ve kılavuz plakaları gibi düzensiz şekiller için yaygın olarak kalır. Hızlı veya düzensiz soğutma, yüksek kromlu demirde kalan osteniti hapsederek, uygun bir stabilizasyon ısıl işlemi uygulanana kadar dökümün tasarım sertliğinden daha yumuşak kalmasına neden olabileceğinden, dökme sonrasında kontrollü soğutma oranları da aynı derecede önemlidir.

Aşınmaya Dayanıklı Döküm Ürün Yelpazesi

Aşağıdaki bileşenler, yüksek kromlu öğütme silindirlerinden Ni-Hard mikser bıçaklarına kadar öğütme, karıştırma ve akış kontrol ekipmanlarında farklı alaşım ailelerinin nasıl uygulandığını göstermektedir.

Taşlama Silindirleri Yüksek Kromlu Alaşım

Bileme Varilleri Yüksek Kromlu Alaşım

Gaz Vanası Diski 42CrMo Çelik

Akış Kılavuz Plakası 42CrMo Çelik

Mikser Aşınma Bıçakları Ni-Sert Dökme Demir

Aşınmaya Dirençli Dökümler için Kalite Doğrulaması

Alaşım performansı büyük ölçüde mikro yapıya bağlı olduğundan, görsel inceleme tek başına aşınma direncini doğrulayamaz. Güvenilir tedarikçiler dökümleri çeşitli yöntemlerin birleşimiyle doğrular.

Aşınmış Alaşımlı Dökümlerin Bakımı ve Onarımı

Onarım yönteminin alaşıma ve hasarın boyutuna uygun olması koşuluyla, aşınmaya dayanıklı bir dökümün hizmet ömrünü uzatmak, genellikle tam değiştirmeden daha az maliyetlidir.

• Yüzey Kaplama: Plazma püskürtme veya lazer kaplama, aşınmış alanlardaki sert yüzey katmanını yeniler ve boyutsal doğruluğu geri kazandırır.
• Kaynak Onarımı: Ön ısıtmalı ve yavaş soğutmalı, kaynak sıcaklığını 250 ila 300 santigrat dereceye yakın tutan düşük hidrojen alkali çubuklar, temel malzemenin sertleşme özelliklerini korur.
• İşleme ve Parlatma: Küçük aşınma, tornalama veya taşlama yoluyla giderilir ve ardından orijinal sertliği geri kazandırmak için yeniden ısıl işlem uygulanır.
• Doğrudan Değiştirme: Çarpma çatlağı veya geniş alanlı dökülme olan parçalar yeniden işlenmek yerine doğrudan değiştirilir, böylece tekrarlanan ısıl işlemin neden olabileceği mikroyapısal bozulma önlenir.

Aşınma Direncinin Ötesinde: Yüksek Sıcaklık Fırın Bileşenleri

Aşınmaya dayanıklı ekipmanları çalıştıran birçok tesis aynı zamanda ısıl işlem hatlarını da çalıştırmaktadır, dolayısıyla bu sistemlerde kullanılan ilgili alaşım dökümlerine dikkat etmek önemlidir. Sürekli fırın hatlarına yönelik radyant ısı tüpleri, fırın silindirleri ve fırın silindirleri, yukarıda açıklanan aşınma alaşımları yerine tipik olarak ısıya dayanıklı Cr-Ni alaşımlarından dökülür, çünkü bunların ana zorlukları aşınmadan ziyade yüksek sıcaklıkta oksidasyon ve sürünmedir. Isıl işlem fikstürleri, kaynak ısıl işlem fikstürleri, ısıl işlem taban tepsileri ve hassas döküm sepetleri, iş parçalarını fırın içerisinde taşır ve tekrarlanan döngüler boyunca termal yorulmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Ipsen fan kanadı, fırın ayakları, AFC fırın silindir rayları ve silindirleri, AFC itici kafası, döküm bağlantılı bantlı fırın için ocak silindiri ve zincir döküm fırını için zincir plakası gibi bileşenler, sürekli fırınların içindeki fikstür ve taşıma sistemini tamamlar. Bu sistemlerin yükleme bölgeleri gibi parçacık aşınmasıyla da karşılaştığı durumlarda, alttaki yapıyı korumak için sıklıkla yüksek krom veya Ni-Sert alaşımdan aşınmaya dirençli astarlar eklenir.

Aşınmaya Dirençli Döküm Tedarikçisini Seçmek

Alaşım seçiminin ötesinde, tedarikçi deneyimi üretim partileri arasındaki tutarlılığı etkiler. Eriyik kimyasını, ısıl işlem döngülerini ve döküm sonrası muayeneyi kontrol eden dökümhaneler, daha öngörülebilir hizmet ömrüne sahip dökümler sunma eğilimindedir. Büyük siparişlerden önce malzeme sertifikalarının, sertlik testi raporlarının ve ilgili olduğu yerde tahribatsız test kayıtlarının talep edilmesi, yalnızca nominal kalite adlarına güvenmek yerine, teslim edilen alaşımın spesifikasyona uyduğunun doğrulanmasına yardımcı olur.