У таких галузях металообробки, як сталь і кольорові метали, прокатні стани є основним обладнанням для досягнення пластичної деформації матеріалів. Серед них вкладиші, як важливі опорні та захисні компоненти валкової системи прокатного стану, безпосередньо впливають на точність прокатки, якість продукції та стабільність роботи обладнання. За умов тривалої-праці величезних сил кочення, високочастотних-ударів і тертя зношення є неминучим явищем. Наукове розуміння зносу та застосування ефективних методів ремонту має велике значення для контролю виробничих витрат і забезпечення безперервного виробництва.
Причини та наслідки зносу пластини вкладиша прокатного стану
Зношування вкладишів є складним і комплексним процесом, який в основному випливає з таких аспектів:
1. Механічний знос: це найбільш значна форма зносу. У процесі прокатки валки чинять величезний тиск на металеву заготовку, щоб деформувати її, і ця сила передається на пластини вкладиша через гнізда підшипників. Постійне мікро-тертя та удар виникають між вкладишами та гніздами підшипників і вікнами кліті, що призводить до поступової втрати матеріалу поверхні та зниження точності розмірів.
2. Втомний знос: робоче навантаження прокатного стану характеризується періодичними циклами. Під -тривалою дією змінного напруження мікроскопічні тріщини з’являться в поверхневих або підповерхневих шарах вкладишів. Ці тріщини постійно розширюються та з’єднуються, зрештою призводячи до того, що матеріал відшаровується у вигляді тонких пластівців, утворюючи ямки або розколювання.
3. Умови змащування: незважаючи на наявність змащування між контактними поверхнями вкладишів, за умов великого навантаження та низької -швидкості важко утворити повну рідинну мастильну плівку, що часто призводить до граничного змащування або навіть сухого тертя, що посилює подряпини та знос поверхні.
4. Точність встановлення та вирівнювання: якщо вкладиші встановлено неправильно або система валків прокатного стану погано вирівняна, це призведе до нерівномірного розподілу навантаження та ексцентричного навантаження, що призведе до аномально високого навантаження на деякі вкладиші, що прискорить їх знос і пошкодження.
До прямих наслідків зносу вкладишів належать: втрата точності осьового та радіального позиціонування валків, що призводить до нерівномірної товщини та поганої форми прокату; підвищений зазор від зносу, що спричиняє вібрацію та шум обладнання, що впливає на термін служби підшипників та інших пов’язаних компонентів; у важких випадках може статися тріщина пластини вкладиша, що призведе до незапланованих простоїв, порушення графіків виробництва та спричинить значні економічні втрати. II. Традиційна відповідь: обмеження заміни на нові вкладиші
Якщо зіткнутися зі зносом вкладишів, найбільш прямим традиційним підходом є заміна зношених вкладишів новими запасними частинами. Цей метод має очевидні переваги: нові вкладиші мають стандартні розміри та постійну продуктивність, а їх встановлення швидко повертає обладнання до початкової проектної точності, що робить операцію простою.
Однак покладання лише на заміну новими деталями має значні обмеження:
Висока вартість: вкладиші для великих прокатних станів зазвичай кують із високо-якісної легованої сталі, і кожна одиниця коштує дорого. Часта заміна – це величезні витрати на запчастини.
Логістичний тиск: від закупівлі запасних частин і транспортування до управління запасами потрібні значні капітальні та складські ресурси. У разі раптового та сильного зносу, а запасів недостатньо, очікування надходження нових деталей може призвести до тривалого простою.
Матеріальні відходи: знос часто зосереджений у локальних робочих зонах. Заміна всього вкладиша означає відмову від великої кількості ще функціонального матеріалу, що суперечить принципу ресурсозбереження.
Обмежена адаптованість: матеріал і продуктивність стандартних нових вкладишів є фіксованими і не можуть бути "налаштовані" для оптимізації для конкретних умов зношування конкретних клітей і виробів.
Технологія ремонту зношених вкладишів: значення та підходи
Порівняно з повною заміною, ремонт і повторне використання зношених вкладишів стає більш економічним і технічно цілеспрямованим варіантом. Основна ідея ремонту полягає у відновленні розміру та форми зношеної основи вкладиша та покращенні його локальних характеристик за допомогою адитивного виробництва та інших методів.
На даний момент до основних технологічних підходів ремонту відносяться:
1. Ремонт поверхні: це найбільш широко використовувана технологія. Він передбачає нанесення одного або кількох шарів зварювального матеріалу зі сплаву на зношену поверхню вкладиша за допомогою таких методів, як дугове зварювання та зварювання в захисному газі. Ключ до процесу ремонту:
Відповідність матеріалу: виходячи з хімічного складу основного матеріалу вкладиша та робочих умов (таких як тиск, удар і температура), виберіть відповідний або кращий зварювальний дріт/електроди, щоб забезпечити міцний зв’язок між ремонтним шаром і основним матеріалом, а також щоб твердість, зносостійкість і стійкість до розтріскування відповідали вимогам.
Контроль процесу. Потрібні суворі процедури зварювання для контролю температури попереднього нагрівання, температури між проходами, зварювального струму та напруги, а також заходів повільного охолодження після-зварювання, щоб запобігти надмірному зварювальному напрузі, що призводить до деформації чи розтріскування. Механічна обробка: після завершення наплавлення зварювання використовуються різноманітні методи механічної обробки, такі як фрезерування та шліфування, щоб відновити точність розмірів і якість поверхні відремонтованого вкладиша відповідно до вимог проектних креслень.
Переваги ремонту поверхневого зварювання полягають у великій товщині ремонтного шару та високій міцності зчеплення, що дозволяє гнучко поповнювати матеріал відповідно до умов зношування. Проблеми включають високі технічні вимоги до операторів, ризик появи дефектів через неправильні процеси та ймовірність того, що зона термічного-впливу змінить локальні властивості основного матеріалу.
2. Ремонт термічним напиленням. Ця технологія включає розпилення розплавлених або напів{1}}розплавлених матеріалів покриття (таких як металеві сплави, кераміка або метало-керамічні композити) на попередньо-оброблену поверхню вкладиша за допомогою високо-швидкісного потоку газу для формування покриття. Зазвичай використовувані методи включають дугове напилення, полум'яне напилення та плазмове напилення.
Його переваги включають відносно низьку робочу температуру, низьке підведення тепла до основного матеріалу вкладиша та низький ризик деформації; він може розпилювати різноманітні високоякісні -матеріали, значно покращуючи зносостійкість поверхні та стійкість до корозії; і товщину покриття можна контролювати.
Обмеження включають те, що з’єднання між покриттям і основним матеріалом є в основному механічним (деякі процеси можуть досягти металургійного з’єднання), а міцність з’єднання може бути нижчою, ніж у поверхневого шару, коли він піддається великим ударним навантаженням; покриття зазвичай тонке і не підходить для ремонту глибокого зносу.
3. Технологія ремонту композитних матеріалів: у практичних застосуваннях композитні технології часто використовуються для використання їхніх сильних сторін і пом’якшення недоліків. Наприклад, для сильно зношених ділянок спочатку використовується зварювання поверхні, щоб заповнити область, а потім на поверхню розпилюється шар більш стійкого до зносу спеціального матеріалу; або використовується технологія лазерного наплавлення, за допомогою якої можна досягти металургійного з’єднання порошкових матеріалів з основним матеріалом із дуже низькою швидкістю розведення, що призводить до меншої термічної деформації та більш щільної структури, але інвестиції в обладнання та вартість вищі.
Порівняльний аналіз ремонту та заміни
Вибір між ремонтом і заміною вимагає комплексного рішення, заснованого на технічних і економічних факторах:
З точки зору вартості: Вартість ремонту зазвичай становить лише 30%-60% від вартості придбання нових деталей, що є значною перевагою. Особливо це стосується великих і дорогих лайнерів, де економія особливо значна.
З точки зору тривалості циклу: цикл ремонту зазвичай коротший, ніж цикл закупівлі та виробництва нових деталей, особливо для компаній із -можливостями ремонту на місці або місцевих партнерів з ремонту, що може значно скоротити час простою.
З точки зору продуктивності: технологія ремонту пропонує можливість «підвищення продуктивності». Використовуючи більш стійкі-і ударостійкі-матеріали для ремонту, слабкі місця, які раніше були схильні до зносу, можна посилити, а термін служби відремонтованого компонента може навіть перевищити термін служби оригінальної нової деталі. Однак продуктивність нової частини виправлена.
