Что такое поковки дробилки?

Поковки дробилки являются высокопрочные, износостойкие металлические компоненты, изготовленные методом ковки специально для использования в дробильном, землеройном и измельчительном оборудовании. в горнодобывающей, карьерной, металлургической и агрегатной промышленности. К ним относятся конструктивные и ударные части щековых дробилок, конусных дробилок, ударных дробилок, молотковых дробилок и циркулярных дробилок — такие компоненты, как эксцентриковые валы, главные валы, коленно-рычажные пластины, шатунные рычаги, щеки дробилки и корпуса подшипников. Поскольку эти детали работают в условиях постоянной сильной ударной нагрузки, экстремальных сжимающих усилий и абразивного износа, процесс ковки, который выравнивает поток зерен с геометрией детали и устраняет внутреннюю пористость отливок, является методом производства, обеспечивающим долговечность и надежность, необходимые для этих применений.

Ключевые компоненты, производимые в виде поковок дробилки

Некоторые важные детали дробильного оборудования обычно изготавливаются в виде поковок для достижения необходимого сочетания прочности, ударной вязкости и износостойкости:

Эксцентриковые валы и главные валы

Эксцентриковый вал является сердцем щековой или конусной дробилки: он преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное дробящее действие. Этот компонент испытывает комбинированные изгибающие, скручивающие и ударные нагрузки с каждым циклом дробления, повторяемым миллионы раз в течение срока службы машины. Эксцентриковый вал из кованой легированной стали обеспечивает усталостную прочность и ударную вязкость, которые литой вал не может надежно обеспечить при таких длительных циклических нагрузках. Главные валы конусных дробилок воспринимают всю дробящую силу, передаваемую от кожуха через вал к раме, что требует поковки без внутренних дефектов, которые могли бы вызвать усталостные трещины при изменениях поперечного сечения под высоким напряжением.

Рукоятки и переключатели Pitman

Рычаг шатуна в щековой дробилке передает движение эксцентрикового вала на движущуюся щеку. Это крупная поковка сложной геометрии, которая должна выдерживать динамические нагрузки в несколько сотен тонн в крупных дробилках первичного дробления. Кованые рычаги шатуна значительно прочнее, чем сварные конструкции аналогичного размера, поскольку поковка исключает зоны термического влияния сварного шва и обеспечивает непрерывный поток зерна вокруг точек концентрации напряжений, таких как отверстия подшипников скольжения и переходы секций. Пластины рычага служат жертвенным элементом безопасности, предназначенным для того, чтобы поддаваться раньше рамы, и должны быть выкованы с точными характеристиками механических свойств, чтобы они ломались при правильной нагрузке, а не слишком рано или слишком поздно.

Корпуса подшипников и компоненты рамы

Корпуса подшипников в дробилках первичного дробления поддерживают эксцентриковый вал при постоянной ударной нагрузке. Кованые корпуса обеспечивают превосходную размерную стабильность по сравнению с литыми — они более надежно сохраняют геометрию отверстия при длительной нагрузке, что имеет решающее значение для поддержания правильной посадки подшипника и предотвращения преждевременного выхода подшипника из строя из-за деформации отверстия.

Роторные диски молотковой дробилки и ударные стержни

В молотковых и ударных дробилках диски ротора, на которых закреплены молотковые пальцы, и сами корпуса молотков изготавливаются из поковок, от которых требуется высочайшая ударопрочность. В процессе ковки создается мелкозернистая структура, которая поглощает энергию удара без хрупкого разрушения, что крайне важно в тех случаях, когда отдельные удары молотка могут передавать энергию в несколько тысяч джоулей.

Почему поковки превосходят отливки в дробилках

Выбор между ковкой и литьем компонентов дробилки обусловлен конкретными условиями нагрузки, которые эти детали должны выдерживать. Дробилки устанавливают профили нагрузки, которые обнажают фундаментальные недостатки отливок:

Материалы, используемые в поковках дробилок

Поковки дробилки являются produced from wear-resistant alloy steels specifically selected to provide the correct balance of hardness, toughness, and thermal stability for each application:

• Среднеуглеродистые легированные стали (например, 42CrMo4, 4140): Рабочий материал для валов дробилок, шатунных рычагов и коленно-рычажных плит — после закалки и отпуска, предел прочности 900–1100 МПа с ударной силой по Шарпи более 60 Дж, что обеспечивает сочетание прочности и ударной вязкости, необходимое для динамической нагрузки.
• Высокоуглеродистые хромистые стали: для применений, где твердость поверхности и износостойкость являются основными требованиями, высокоуглеродистые хромистые стали, термообработанные до твердости 55–62 HRC, обеспечивают необходимую стойкость к истиранию на контактных поверхностях шеек подшипников и поверхностях кулачков.
• Стали из сплавов никеля, хрома и молибдена: для самых крупных и наиболее нагруженных компонентов в дробилках первичного дробления — очень больших эксцентриковых валов и главных валов, толщина профиля которых ограничивает глубину проникновения термообработки — марки Ni-Cr-Mo обеспечивают прокаливаемость по толстым сечениям, обеспечивая постоянные механические свойства по всему поперечному сечению поковки
• Износостойкие легированные стали с повышенным содержанием Mn-Si: для корпусов молотков и ударных дробилок, где требуется как начальная твердость, так и способность к наклепу при ударе

Производственный процесс: от заготовки до готовой поковки

Производство поковок дробилок следует контролируемой последовательности, которая оптимизирует внутреннюю структуру зерна и механические свойства:

1. Выбор стали и подготовка слитков: марки легированной стали выбираются в соответствии со спецификацией компонента; для критически важных крупных поковок слитки вакуумно-дугового переплава (ВДП) или электрошлакового переплава (ЭШП) сводят к минимуму неметаллические включения и сегрегацию, которые могут инициировать усталостные трещины.
2. Нагрев заготовки: стальная заготовка нагревается до диапазона температур ковки (обычно 1100–1250 ° C для легированной стали) в печи с контролируемой атмосферой, чтобы предотвратить чрезмерное образование окалины и обеспечить равномерную пластичность по всему сечению.
3. Горячая ковка: заготовка формируется под гидравлическим прессом или молотом с контролируемым обжатием на каждом этапе — каждое обжатие уточняет размер зерна и выравнивает поток зерна с геометрией детали, закрывая любую остаточную пористость исходного слитка
4. Контролируемое охлаждение и нормализация: поковка охлаждается в контролируемых условиях для снятия напряжений при штамповке и создания однородной микроструктуры перед окончательной термообработкой.
5. Термическая обработка закалки и отпуска: поковка аустенизируется, закаливается (в масле, воде или полимерной закалке в зависимости от размера сечения и сплава), затем отпускается при температуре, необходимой для достижения заданного баланса твердости и ударной вязкости — этот этап имеет решающее значение и выполняется под точным контролем времени и температуры.
6. Неразрушающий контроль (NDT): ультразвуковой контроль (УЗК) проверяет отсутствие внутренних дефектов; магнитопорошковый контроль (MPI) подтверждает целостность поверхности и приповерхностных слоев; испытание на твердость в нескольких точках проверяет однородность термообработки
7. Черновая и чистовая обработка: Обработка на станке с ЧПУ для получения окончательных допусков на размеры с требуемым качеством поверхности — для шеек подшипников обычно требуется Ra 0,8 мкм или выше.

Преимущества производительности при обслуживании дробилок

Особые преимущества, которые дают поковки дробилок при эксплуатации, напрямую приводят к снижению совокупной стоимости владения для оператора оборудования:

• Увеличенные интервалы обслуживания: Кованые валы и конструктивные элементы дробилок первичного дробления обычно достигают срока службы от 5 до 15 лет до замены — по сравнению с 1–3 годами для эквивалентных литых компонентов в том же приложении.
• Сокращение времени незапланированных простоев: отсутствие внутренних дефектов в качественных поковках означает, что разрушение происходит постепенно и предсказуемо, а не внезапно - в рафинированных микроструктурах распространение трещин происходит медленнее, что дает программам технического обслуживания время для обнаружения развивающейся усталости до катастрофического разрушения.
• Стабильность работы при высоких температурах: поковки сохраняют свои механические свойства при повышенных температурах, возникающих при высокопроизводительном дроблении и металлургической обработке — составы сплавов и параметры термообработки подбираются специально для сохранения твердости и прочности при рабочих температурах, смягчающих низкосортные материалы.
• Постоянная точность размеров: Кованые компоненты сохраняют свою форму при длительной нагрузке более надежно, чем отливки, сохраняя правильные зазоры и соосность подшипников на протяжении всего срока службы, сохраняя общую эффективность машины и снижая износ вторичных компонентов