Абразивостойкая броня для бетоносмесителей, экструдеров и виброуплотнительной техники

Хотите получать свежие статьи на свою почту?

Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.

Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!

Журнал «ВесьБетон» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Особенности журнала ВесьБетон:

1. Публикуются статьи и книги о производстве и применении строительных материалов, добавок.
   
2. Тираж более 10 500 профессиональных строителей.
   
3. Подписаны только строители, технологи и производители, так как публикуется только профессиональная информация.
4. Выходит 2 раза в месяц.
5. Честный тираж! Журнал распространяется через независимый канал Subscribe.ru
6. Обсуждение статей на форумах

Подписаться (бесплатно)!

Подать рекламу в журнал.

Введение.

Сыпучие и твердеющие смеси, используемые при производствестроительных материалов (бетон, асфальтобетон, кирпич и огнеупорные изделия),как правило, характеризуются высокой абразивностью, что вызывает постоянныйизнос соответствующего оборудования. Проблема долговечности сменных частейбетоносмесителей, экструдеров, виброуплотнителей и других подобных машинособенно актуальна для предприятий, применяющих в качестве сырья такие породыкак гранит, кварцевый песок, корунд, доломит и т.п. В настоящей статьеобосновывается выбор, а также описывается опыт изготовления и эффективностьприменения для подобных деталей специальных абразивостойких наплавленных плит.

Абразивное изнашивание и износостойкие материалы.

Абразивное изнашивание деталей машин является достаточносложным процессом дискретного разрушения материала. Интенсивность износа восновном зависит от соотношения твердости и прочности соприкасающихся тел, отскорости абразивного потока и т.н. угла атаки последнего. Материалы с высокойтвердость обычно лучше противостоят абразивному износу, но это правилособлюдается далеко не всегда. Например, при больших углах атаки потокаабразивных частиц (Рис.1а) твердые непластичные материалы испытывают хрупкоеразрушение.

Рис.1. Основные механизмы абразивного изнашивания.

а) - большой угол атаки, б) - малый угол атаки

В таких условиях применение неметаллических материалов(корундовая керамика, каменное литье) малоэффективно. При малых же углах атаки(Рис.1б) многие износостойкие металлические сплавы изнашиваются за счетпластического микрорезания. В большинстве практических случаев угол атакиварьируется в весьма широких пределах и оптимальный абразивостойкий материалдолжен сочетать в себе высокую твердость керамики и пластичность металлов.Таковым требованиям отвечают гетерогенные сплавы, структура которых состоит изметаллической матрицы и вкрапленных в нее мелких твердых частиц, в качествекоторых обычно выступают карбиды и бориды хрома, вольфрама, ванадия и др.

На Рис.2. приведена сравнительная диаграмма износостойкостиряда материалов.

Рис.2. Диаграммы относительной износостойкости некоторыхматериалов.

Твердые сплавы, представляющие собой спеченную порошковуюсмесь карбидов вольфрама в кобальтовой матрице, показывают чаще всего наивысшуюизносостойкость. Но ввиду дороговизны их целесообразно применять лишь длязащиты от абразивного износа небольших участков детали, например для упрочнениякромок лопаток смесителя, зубьев буровых машин и т.п. Твердые керамическиематериалы (корунд, каменное литье) также весьма стойки к износу, но отличаютсяхрупкостью и низкой технологичностью, что сильно ограничивает их применение.Закаленные стали (65Г, Хардокс и др.) характеризуются в основном только высокоймеханической прочностью, но в условиях абразивного износа они малоэффективны,т.к. в их структуре доля карбидной фазы не превышает 5%. Такие стали хорошопротивостоят многократному ударному воздействию без царапания. Оптимальнымабразивостойким материалом считаются высокохромистые белые чугуны (ИЧХ28Н2, ИЧХ15М2и др.) а также соответствующие им наплавочные электроды (Т-590, Т-620 и др.).Однако защитить от износа большие поверхности за счет применения литья илиручной наплавки не удается. Проблема может быть решена за счет примененияспециальных износостойких наплавленных плит, получаемых методом автоматическойнаплавки.

Износостойкие наплавленные плиты.

Износостойкая наплавленная плита представляет собой плоскийдвухслойный композит (габаритных размеров 1500х2500мм и др.) толщиной, какправило, 10-20мм, у которой один слой (основа) состоит из обычной углеродистойстали, а другой (наплавленный) – из высокохромистого сплава твердость порядка60-65 HRC. Микроструктура наплавленного слоя (толщиной 4-10мм) представляетсобой металлическую матрицу, в которую вкраплены очень твердые и мелкие карбидыхрома игольчатой формы (см. Рис.3). Доля карбидной фазы составляет порядка 40%и именно она в основном определяет высокую абразивостойкость наплавленногослоя. Дополнительное повышение стойкости к износу и ударам обеспечиваетблагоприятная текстура карбидов - они чаще всего вытянуты перпендикулярнонаплавленной поверхности плит.

Рис.3. Микроструктура твердого слоя наплавленных плит. Х200

Следует отметить, что наплавленный слой всегда покрыт сеткоймелких трещин усадочного происхождения, что не только не снижает его качества,но напротив, придает таким плитам известную пластичность. Например, при условиирасположения наплавленного слоя вовнутрь, плиты легко деформируются в холодномсостоянии, из них можно изготавливать сварные конструкции, трубы и т.д. Дляраскроя износостойких наплавленных плит эффективно используются методыплазменной резки или резки абразивными кругами. Применение износостойкихнаплавленных плит является наиболее рациональным способом защиты от абразивногоизноса больших поверхностей. В пересчете на единицу поверхности стоимость плитв 4-5 раз больше чем углеродистой стали, но уровень износостойкости в 10-20 развыше.

Абразивостойкая броня для техники строительныхматериалов.

Наше предприятие изготавливает различное нестандартноеоборудование в износостойком исполнении из рассмотренных выше наплавленныхплит. По эскизам Заказчиком изготавливаем плиты любых размеров а также трубы свнутренней и наружной абразивостойкой наплавкой и др. Для строительной отраслиизготавливаем броневые плиты бетоносмесителей, защитные плиты длявиброуплотнителей, плиты экструдеров и т.д. – см. Рис.4-6. Для крепления брони(торцевой и радиальной) бетоносмесителя в их отверстия привариваютсяспециальные вставки из углеродистой стали. Резку обычно осуществляем навысокоточной координатной установке плазменным способом, а радиальную бронюбетоносмесителей изготавливаем путем деформирования вырезанных заготовок наштампах.

Рис.4. Износостойкая броня двухвального бетоносмесителя.

Рис.5. Износостойкая плита виброуплотнителя.

Рис.6. Износостойкие плиты экструдера.

Опыт эксплуатации показывает, что детали брони,изготовленные из износостойких наплавленных плит, как правило, окупаются черезнесколько месяцев и служат годами. Например, на одном заводе железобетонныхизделий поставленная нами броня двухвального бетоносмесителя служит уже почти 2года, практически без признаков износа, в то время как ранее ее приходилосьменять каждые 3 месяца. Экономия от применения нашей брони очевидна: онапрактически перестает быть сменной.