Selección de materiales resistentes al desgaste para amoladora de impacto
Tan Yongqi Fengyuan Ma Liang
(Instituto de Diseño e Investigación de Minerales No Metálicos de Xianyang, Xianyang 712021)
Análisis abstracto del mecanismo de desgaste de materiales resistentes al desgaste Materiales y tipo de impacto Con base en los requisitos para el uso de piezas resistentes al desgaste del molino, combinados con la resistencia al desgaste de los materiales metálicos y los principios básicos de la tecnología del metal, se realizó experimentalmente la aplicación de hierro fundido con alto contenido de cromo en máquinas rectificadoras de impacto. Se estudió y se determinó que el Cr15Mo2Cu era adecuado para fabricar máquinas rectificadoras de impacto. Materiales para piezas resistentes al desgaste de máquinas rectificadoras.
Palabras clave amoladora de impacto; materiales resistentes al desgaste; hierro fundido con alto contenido de cromo.
Sobre el primer autor: Tan Yong, hombre, nacido en 1976, ingeniero. Tel: 029-33343053; Correo electrónico: yf ty@163.com.
En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología de polvo nacional, varios tipos de equipos de molienda ultrafina se han utilizado cada vez más y ha aumentado la demanda de diversos materiales resistentes al desgaste como componentes clave de los equipos de fabricación. Los requisitos de resistencia al desgaste y vida útil de los materiales resistentes al desgaste son cada vez mayores. Sin embargo, varios tipos de equipos tienen diferentes requisitos de rendimiento específicos para los materiales resistentes al desgaste. Para los equipos de molienda ultrafina por impacto, no solo se requiere que los materiales resistentes al desgaste tengan una buena resistencia al desgaste, sino que también tengan una buena resistencia al impacto. Esto requiere analizar el mecanismo de desgaste de los materiales para ayudarnos a elegir materiales resistentes al desgaste adecuados.
1. Análisis del mecanismo de desgaste de piezas resistentes al desgaste
En la trituradora de impacto, el proceso de desgaste de material de piezas de equipos generalmente se divide en dos situaciones cuando se trituran piezas grandes. los materiales se trituran, las piezas están sujetas a desgaste por corte; cuando los materiales medio gruesos se muelen hasta obtener un polvo fino, la superficie de las piezas está sujeta a desgaste por corte; Estos dos tipos de desgaste existen al mismo tiempo y están entrelazados. El contacto repetido y el impacto entre el material y la pieza desgastada provocan desgaste por fatiga en la superficie de la pieza desgastada, produciendo restos de desgaste del metal hasta que pierde su capacidad de trabajo.
La resistencia al desgaste no es una propiedad mecánica inherente de los materiales metálicos. Cambia con los cambios en el tipo de materiales rotos, las condiciones de trabajo y otras condiciones. Por lo tanto, sólo se puede decir que un determinado material metálico funcionará. Mejor resistencia al desgaste en determinadas condiciones de trabajo. El mismo metal puede tener buena resistencia al desgaste en una condición de trabajo, pero puede tener poca resistencia al desgaste en otra condición de trabajo. Al igual que el martillo de acero con alto contenido de manganeso que utilizamos en la trituradora de impacto ultrafina CM51, el resultado es una pobre resistencia al desgaste. El análisis de la razón principal es que: el acero con alto contenido de manganeso puede endurecerse en condiciones de trabajo por impacto, lo que hace que muestre una buena resistencia al desgaste (como los deslizadores de interruptores de ferrocarril, placas de respaldo, pero si durante el proceso de trabajo el acero con alto contenido de manganeso se desgasta mucho); -resistente si no se puede endurecer rápidamente o la capa superficial se ha desgastado antes de que tenga tiempo de endurecerse. Por lo tanto, la selección del material para las piezas resistentes al desgaste en amoladoras de impacto debe basarse en diferentes condiciones de trabajo.
2. Requisitos para piezas resistentes al desgaste de amoladoras de impacto
Como piezas resistentes al desgaste de amoladoras de impacto, primero se deben cumplir dos condiciones:
1) Buena resistencia al desgaste. Dado que en la amoladora de impacto, las piezas resistentes al desgaste, como la cabeza del martillo, son piezas de desgaste, para reducir el número de reemplazos de piezas de desgaste y ahorrar costos, las piezas resistentes al desgaste deben ser piezas de desgaste profundo y su estructura organizativa interna. Se requiere que sea igual que la superficie, en lugar de La superficie es resistente al desgaste pero el interior no.
2) Buena resistencia al impacto. Dado que en la amoladora de impacto, las piezas resistentes al desgaste están sujetas a una gran fuerza de impacto, si solo son duras, tienen buena resistencia al desgaste y son muy quebradizas, se agrietarán o romperán fácilmente después de ser impactadas durante el uso, lo que dañará la molinillo. Por lo tanto, las piezas resistentes al desgaste de la amoladora de impacto no sólo deben ser resistentes al desgaste, sino también a los impactos. Sólo cuando los dos logran una cooperación óptima pueden las piezas resistentes al desgaste ejercer su máximo efecto. A través de muchos experimentos, encontramos un hierro fundido con alto contenido de cromo muy adecuado: Cr15 Mo2 Cu.
3. Condiciones y métodos del ensayo
1) El ensayo utiliza fundición Cr15 Mo2 Cu, fundida en horno de inducción de media frecuencia, y fundición sólida.
2) Realización de análisis químicos, tratamientos térmicos, estructura metalográfica y pruebas de dureza de piezas fundidas.
3) Se realizó una prueba de comparación de aplicaciones: se molió calcita (partículas de materia prima ≤8 mm, malla 1250 del producto) en una trituradora ultrafina de impacto CM51 y se comparó la aplicación de producción con T10 y CrWMn. Examinar el efecto de uso real.
IV.Resultados de la prueba
(1) Especificaciones del tratamiento térmico (enfriamiento + revenido)
El proceso de enfriamiento se divide en varias etapas. Primero, 50 ℃/. h La pieza se calienta a 650°C a una velocidad y se mantiene a esta temperatura durante 1 hora, y luego se calienta rápidamente a 960°C, que está cerca del punto de fusión, a una velocidad de 100°C/h y se mantiene durante 2 horas, de modo que la temperatura de las estructuras internas y externas de la pieza tienda a Las piezas luego se sacan del horno de tratamiento térmico y se enfrían naturalmente a temperatura ambiente en el aire para obtener una estructura de martensita aleada de grano fino.
Las piezas templadas ya tienen una fuerte resistencia al desgaste, pero la tasa de precipitación de los carburos de aleación no es alta, por lo que se requiere un tratamiento de revenido. La temperatura se eleva lentamente a 400°C y se mantiene durante 2 horas, y luego se enfría naturalmente a temperatura ambiente en el aire para aumentar aún más la tasa de precipitación del carburo de aleación y mejorar la resistencia al desgaste.
(2) Estructura metalográfica (Figura 1)
Al observar la estructura metalográfica de las piezas tratadas térmicamente, se encuentra que el color negro en la imagen es carburo granular + martensita, y el color blanco es infiltración. El cuerpo de carbono + ledeburita no solo asegura el contenido de carburos, sino que también mejora la fuerza de unión entre los carburos y la matriz, asegurando que las piezas tengan buena resistencia al desgaste y al impacto.
Figura 1 Diagrama de estructura metalográfica
(3) Composición química (Tabla 1)
Tabla 1 Composición química de las piezas
( 4 ) Prueba de dureza después del tratamiento térmico (Tabla 2)
Tabla 2 Dureza de las piezas después del tratamiento térmico
(5) Aspecto de la fractura
La fractura es un yeso blanco denso hierro .
V. Análisis de los resultados de las pruebas
(1) La relación entre la composición química, la estructura metalográfica y la resistencia al desgaste.
La composición química del hierro fundido con alto contenido de cromo debe asegurar absoluta La mayoría de los carburos son del tipo M7 C3 (como Fe7 C3). La cantidad adecuada de carburo puede hacer que la resistencia al desgaste del material coincida mejor con la tenacidad requerida en las condiciones de trabajo en la trituradora de impacto y tenga suficiente templabilidad para permitir que las piezas se enfríen en el aire. No hay presencia de perlita ni sorbita. Si la matriz es martensita, puede soportar firmemente los carburos. Durante el proceso de desgaste, los carburos sobresalen de la superficie de desgaste, protegiendo la matriz de ser afectada directamente por el desgaste. Dado que la matriz y los carburos se protegen entre sí, la resistencia al desgaste de la aleación mejora considerablemente y aumenta con el aumento del contenido de carburo. El cromo es un fuerte elemento formador de carburos. Durante el proceso de fundición y tratamiento térmico, forma carburos de alta dureza con el carbono, mejorando así la resistencia al desgaste. La temperatura de enfriamiento cercana al punto de fusión se utiliza para obtener una estructura de martensita aleada de grano fino, y los carburos de aleación se precipitan durante el templado a baja temperatura, mejorando así aún más la dureza y la resistencia al desgaste. Sin embargo, si simplemente se aumenta el contenido de carbono y cromo, aunque se puede aumentar la resistencia al desgaste, la dureza será alta y la tenacidad se reducirá. Para ello, se debe agregar una cierta cantidad de molibdeno. El molibdeno puede reducir las irregularidades de los carburos en el acero, refinar los granos de carburo, mejorar la tenacidad y la templabilidad y permitir que entren más carburos en la matriz. Agregar una cierta cantidad de cobre mejora aún más la fuerza de unión entre la matriz y los carburos y mejora la resistencia al impacto del hierro fundido con alto contenido de cromo.
Aunque la resistencia al desgaste y al impacto del hierro fundido con alto contenido de cromo se han mejorado después del tratamiento térmico, la tensión interna de las piezas es relativamente grande y se requiere un tratamiento de envejecimiento para eliminar la tensión interna; se dañará fácilmente durante el uso. El efecto del envejecimiento natural es mejor, pero el tiempo es más largo, generalmente de 1 a 2 años; también se puede usar el envejecimiento artificial, y el envejecimiento a baja temperatura se repite de 2 a 3 veces. El ciclo de procesamiento es relativamente corto y el rendimiento es relativamente. estable.
La Figura 2 muestra la relación entre el diámetro máximo que se puede enfriar mediante enfriamiento con aire y la relación Cr, C y contenido de Mo. En este artículo, Cr:C es 6,23, Mo es 2,12 y el máximo. El espesor de la muestra es de 30 mm.
Figura 2 La relación entre el diámetro máximo que se puede templar mediante enfriamiento con aire y el Cr, la relación de C y el contenido de Mo
(2) Dureza
Solo Las propiedades anteriores no pueden cumplir con los requisitos para el uso de amoladoras de impacto. La tenacidad o resistencia a la fractura del hierro fundido con alto contenido de cromo es la más importante, porque puede causar que las piezas se rompan antes, por lo que a menudo se convierte en un factor limitante en su uso. Cuanto mayor es la dureza de la martensita, peor es su capacidad de deformación; al mismo tiempo, debido a las diferentes formas de desgaste abrasivo, la relación entre su dureza y resistencia al desgaste también es diferente. No existe necesariamente una relación lineal entre dureza y resistencia al desgaste. , por lo que no solo se puede determinar a partir del metal. La macrodureza del material se utiliza para juzgar su resistencia al desgaste. Si la dureza del tratamiento térmico es demasiado alta, la cabeza del martillo se romperá fácilmente durante la operación, lo que puede causar daños al molino en casos severos. A través de una gran cantidad de pruebas de proceso, se descubrió que es más adecuado para controlar la dureza del hierro fundido con alto contenido de cromo a HRC58 ~ 63.
6. Prueba de comparación de aplicaciones
Los siguientes son los datos de prueba de algunos materiales utilizados en la amoladora de impacto CM51 (Tabla 3, Tabla 4).
Tabla 3 Comparación de la resistencia al desgaste de diferentes materiales metálicos
Tabla 4 Comparación de la resistencia al desgaste de Cr15Mo2Cu bajo diferentes durezas de tratamiento térmico
Nota: 1. Partes La cantidad de desgaste son los datos de prueba de cabezas de martillo instaladas en fila.
2. La mayor parte del hierro de molienda producido por el desgaste de las piezas se puede descargar fuera de la máquina junto con otras partículas difíciles de moler a través del exclusivo dispositivo de descarga de escoria del molino ultrafino de impacto CM51. haciendo así que el contenido de hierro del producto sea inferior a una diezmilésima.
7. Análisis técnico y económico
A través de pruebas comparativas, se encontró que la resistencia al desgaste del Cr15 Mo2 Cu en amoladoras de impacto es efectivamente mejor que la del T10 y el CrWMn.
1) Debido a la compleja composición del material y la dificultad del proceso de tratamiento térmico, el costo de producción de las piezas ha aumentado. El costo de producción del uso de Cr15 Mo2 Cu es aproximadamente 30 mayor que el del uso de CrWMn.
2) Dado que el Cr15Mo2Cu tiene mejor resistencia al desgaste que el CrWMn, se reduce el desgaste unitario de las piezas resistentes al desgaste, lo que aumenta la vida útil de las piezas de 6 a 7 veces en las mismas condiciones de envejecimiento, y también reduce el costo del producto. El contenido de hierro de molienda medio mejora la calidad del producto.
Tras un análisis exhaustivo del rendimiento técnico y económico del Cr15 Mo2 Cu, resulta muy adecuado para aplicaciones de producción industrial utilizarlo para fabricar piezas resistentes al desgaste en amoladoras de impacto.
8. Conclusión
1) El horno de inducción de frecuencia media funde hierro fundido Cr15 Mo2 Cu, que tiene una composición química estable y bajas impurezas de S y P, y puede alcanzar un nivel alto. -acero de calidad.
2) El hierro fundido con alto contenido de cromo tiene una fuerte resistencia al desgaste y un buen rendimiento de fundición.
3) Cuando se utiliza en la amoladora ultrafina de impacto CM51, en comparación con CrWMn y otros aceros de aleación para herramientas, la resistencia relativa al desgaste aumenta aproximadamente 7 veces.
4) A través del análisis anterior y los resultados de la investigación experimental, se descubre que Cr15Mo2Cu es un muy buen material resistente al desgaste y es muy adecuado para fabricar piezas resistentes al desgaste de amoladoras de impacto.
Selección de material resistente al desgaste para molino de impacto ultrafino
Tan Yong, Qi Fengyuan, Ma Liang
（Instituto de Investigación y Diseño de Materiales No Metálicos de Xiangyang Minerals, Xiangyang 712021, China)
Resumen: este artículo analiza el mecanismo de desgaste de materiales resistentes al desgaste y los requisitos del molino superfino de impacto en piezas resistentes al desgaste. De acuerdo con la desgastabilidad de los materiales metálicos y los fundamentos básicos En el ámbito de la tecnología metálica, se estudió mediante experimentos la aplicación de hierro fundido con alto contenido de cromo en molinos superfinos de impacto. Los resultados experimentales indican que Cr15 Mo2 Cu es un material apropiado que se puede convertir en piezas resistentes al desgaste en molinos superfinos de impacto.
Palabras clave: hierro fundido con alto contenido de cromo, materiales resistentes al desgaste, molino superfino de impacto.