Სპეციალისტს კითხვა: რომელი მასალები და ტერმიკული მუშაობა გაარგრძელებს როლიკის მიმმართველის სიცოცხლეს?

Განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მასალები Ბულდოზერის და ექსკავატორის როლიკის მიმმართველი Აპლიკაციები

Გავრცელებული სპილენძის შენადნობის მიმოხილვა: 40CrMo, 42CrMo, 40Mn2 და 50Mn

Ბულდოზერებზე და ექსკავატორებზე გამოყენებული საბრტყელე როლიკები ძლიერ დამოკიდებულია კონკრეტულ შენადნობიან ფოლადებზე, მათ შორის 40CrMo, 42CrMo, 40Mn2 და 50Mn-ზე, რადგან ასეთი მასალები ძალისა და ცვეთის მიმართ წინააღმდეგობის შორის სწორ ბალანსს უზრუნველყოფს. ამ ფოლადების უმეტესობაში ნახშირბადის შემცველობა დაახლოებით 0.35%-დან დაახლოებით 0.55%-მდე მერყეობს, ასევე მნიშვნელოვანი შენადნობი ელემენტები, როგორიცაა ქრომი, მოლიბდენი და მანგანუმი შედის მასში. 42CrMo-ს მაგალითად, შეიცავს ნახშირბადს 0.38%-დან 0.45%-მდე და დაახლოებით 0.90%-დან 1.20%-მდე ქრომს, რაც მას მატერიალში გასამაგრებას უზრუნველყოფს. საპირისპიროდ, 50Mn-ს გააჩნია გაზრდილი მანგანუმის შემცველობა (დაახლოებით 0.90%-დან 1.20%-მდე), რაც მას ზედაპირულ მაგრებას უზრუნველყოფს ხარისხიანი აბრაზიული პირობების დროს, რომლებსაც მოწყობილობა ხშირად უსწორებს ნამდვილ მუშაობის პირობებში.

Საბრტყელე როლიკების ფოლადების მექანიკური თვისებების შედარებითი ანალიზი

• 40CrMo : დაჭიმულობის სიმტკიცე 980–1,180 MPa-ით, შესაბამისია საშუალო დატვირთვის პირობებისთვის
• 42CrMo : გამძლეობის უმაღლესი მაჩვენებელი (1,080–1,220 MPa დაჭიმულობის სიმტკიცე) და დამტვრევის წინააღმდეგ მდგრადობა
• 50Mn : აღწევს ზედაპირულ მარგველობას (HRC 55–60), მაგრამ დარტყმის გამძლეობა დაბალია ქრომით და შენადნობი ფოლადებთან შედარებით

Ინდუსტრიული კვლევები აჩვენებს სერვისული სიცოცხლის 23%-ით გაზრდას 40Mn2-დან 42CrMo-ზე გადასვლისას მაღალი დარტყმის გარემოში

Რატომ აირჩევენ 42CrMo მაღალი დატვირთვის ქვეშ მოქმედებისთვის ექსკავატორების და ბულდოზერების მარშრუტული როლიკებისთვის

Მაღალი დატვირთვის მქონე გამოყენების შემთხვევაში მასალების არჩევანში 42CrMo გამოირჩევა იმ მდგრადობით, რომელსაც ის იჩენს დროთა განმავლობაში მეორედ მოდის დატვირთვის დროს. მძიმე მანქანების ნაწილებზე გამოცდები აჩვენებს, რომ ამ შენადნობის ტემპერირებული მარტენსიტული სტრუქტურა ნამდვილად აჩერებს cracks გავრცელებას დაახლოებით 34 პროცენტით უკეთ ვიდრე 50Mn-ის შემთხვევაში. ეს ნამდვილად განსხვავებული გავლენა ახდენს სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე. საინტერესოა ისიც, თუ როგორ მუშაობს ქრომი მოლიბდენთან ერთად საწყლისა და კოროზიის წინააღმდეგ წინაღობის ასამაღლებლად. ეს კომბინაცია განსაკუთრებით სასარგებლოა სადაც ტენიანი ან მარილიანი წყალი მოქმედებს, როგორიცაა მკაცრი პირობები სანაპირო მაინებში, სადაც მუდმივად მოქმედებს მოწყობილობა მკაცრი გარემოს მოქმედებით.

Ბორბალის როლის მასალის შესახებ ნაშრის წინააღმდეგ წინაღობაში

Ნახშირბადის შემცველობა (ჩვეულებრივ 0.40–0.50%) პირდაპირ ახდენს ზემოქმედებას მაგრივებზე, ხოლო შენადნობის ელემენტები ამაგრებს მეორეხარისხოვან მახასიათებლებს:

• Ქრომი (42CrMo-ში 0.9–1.2%): ამაგრებს გამაგრებადობას და ჰაერის მიმართ წინაღობას
• Მოლიბდენი (0.15–0.25%): გაუმჯობესებს მარგვლის სტრუქტურას, გაზარდული მტვრის სიმტკიცით

Ეს კომბინაცია იძლევა 0.0018 მმ³/ნმ ცვეთის კოეფიციენტს ASTM G65 გამოცდის დროს, რაც 40%-ით აღემატება შენაერთის გარეშე ფოლადის მაჩვენებელს

Ფოლადის მიკროსტრუქტურის ოპტიმიზაცია გაუმჯობესებული მარაგისა და სიცოცხლის ხანგრძლივობისთვის

Კონტროლირებული სითბური მუშაობა ქმნის ბეინიტურ ან დამუშავებულ მარტენსიტულ მიკროსტრუქტურას. რელსების როლერებში 10–15% დატოვებული აუსტენიტის მქონე ლათის მარტენსიტული სტრუქტურა უზრუნველყოფს დატვირთვის განაწილების ოპტიმალურ პირობებს. თერმომექანიკური დამუშავების მიღწევებმა გაარკვია კომპონენტების სიცოცხლის ხანგრძლივობა 19%-ით საველე გამოცდების დროს, განსაკუთრებით ექსკავატორების ქვედა ნაწილებში ხშირად გვხვდება ტორსიული და ღერძული დატვირთვების კომბინაცია.

Გასველება და დამუშავება: ძირითადი ტექნიკები რელსის როლერების სითბურ დამუშავებაში

Ნახშირბადის სწრაფი გაგლეჯა აქვს მარტენსიტული სტრუქტურის წარმოქმნის შესაძლებლობა მავთულის შემცველი ფოლადისთვის, როგორიცაა 42CrMo და 50Mn, რითაც ზედაპირული მაგრილობა 58–62 HRC-მდე მიაღწევს. შემდგომი ტემპერაცია 400°C–600°C ტემპერატურაზე ამცირებს სამაგრო ნაერთების სახელმწიფოს ნახშირბადის ატომების ხელახლა განაწილებით, რითაც ინარჩუნებს ბირთვის სიმაგრეს, რაც აუცილებელია ბულდოზერის მარშრუტის როლერებისთვის, რომლებიც არაგლუვ სამუშაო პირობებში მუშაობენ.

Ნახშირბადის გამდიდრება წინა იერიშის მაგრილობის წინა შედარება: მართებული მეთოდის არჩევა ხახუნის წინააღმდეგ წინააღმდეგობისთვის

Როდესაც საუბარი მიდის იმ ექსკავატორის ტრასის როლერებზე, რომლებიც უნდა გაუმკლავდეს მუდმივ წნევას, მაშინ მათი გულის გამაგრება იძლევა საშუალოდ 50-დან 55 HRC-მდე მართვის დიაპაზონს, რაც მათთვის საუკეთესო ნამუშევარს წარმოადგენს. კარბურიზაცია კი უფრო მაღალ დონეზე გვაქვს საქმეს, რადგან ის ქმნის უფრო მაგარ გარე ფენას, რომელიც შეიძლება მიაღწიოს 60 HRC-ს, ხოლო შიდა მასალას უფრო მდგრადსა და მოქნილს ტოვებს. ველის ტესტირება აჩვენებს, რომ ასეთი კარბურიზებული ნაწილები მიახლოებით 18 პროცენტით მეტი იმუშავეს ქვიშიან პირობებში, სადაც აბრაზიული გახმაურება მნიშვნელოვან პრობლემას წარმოადგენს. თუმცა რა თქმა უნდა არსებობს კომპრომისიც? ზუსტად ასეთი კარბურიზებული როლერები უფრო მარტივად იკვეცება მკაცრი დარტყმის დროს მათ გამაგრებულ ანალოგებთან შედარებით, რაც მრავალი მომსახურების გუნდის მიერ არის შენიშნული წელზე მეტი მოწყობილობების მუშაობის შემდეგ.

Როგორ ამცირებს ტემპერატურა საშიშ საშიშობას ზედაპირის მაგრის შენარჩუნებით

Პოსტ-კვენჩინგის ტემპერინგი გარდაქმნის მარტენსიტს უფრო მარტივად გამძლე მარტენსიტად, შეინახავს საწყისი სიმაგრის დაახლოებით 90%-ს, ხოლო მნიშვნულად ამაღლებს გატეხვის წინაღობას. ქვედა ნულოვან პირობებში (ქვემოთ -20°C-ზე) გამოყენებული სატრასის როლერებისთვის, 200°C და 550°C-ზე ორსაფეხურიანი ტემპერინგი ამაღლებს Charpy დარტყმის სიმაგრეს 30%-ით, გახსნის წინაღობის შეულახავად.

Მასალის თერმომუშაობის ზემოქმედება მექანიკურ თვისებებზე 40CrMo და 50Mn

Როდესაც ჩვენ ვახორციელებთ კონტროლირებულ ზეთის მორბენალს დაახლოებით 850 გრადუს ცელსიუსზე, 40CrMo-ს მოცემული სიმტკიცე აღწევს მინიმუმ 980 MPa-მდე, რაც ამ მასალას ხდის იდეალურს ძალიან რთული სამუშაოებისთვის მძიმე ტექნიკის ექსკავატორებში. მეორე მხრივ, წყლის მორბენალი კარგად მუშაობს 50Mn ფოლადთან, რათა მიიღოს ბევრად უფრო მაღალი სი cứngი 55-დან 58-მდე როკველის სკალაზე. თუმცა აქ არის ერთი არსებითი პირობა. პროცესი მოითხოვს ძალიან ფრთხილი ტემპერატურის დაცვას, წინააღმდეგ შემთხვევაში ასეთი კომპონენტები შეიძლება განიცდიდეს დატვირთვის კოროზიულ პრობლემებს, განსაკუთრებით კი სანაპირო ზოლებთან ახლოს, სადაც მარილიანი წყლის გამოდევნა ხშირად ხდება. მომსად ტესტების გამოკვლევა ასევე არასასიამოვნო რამეს გვაჩვენებს. 15,000 საათის წვეთის დატვირთვის შემდეგ, 42CrMo როლიკები ინარჩუნებენ მათი საწყისი მახასიათებლის დაახლოებით 95 პროცენტს. ეს სინამდვილეში 22 პროცენტით უკეთესია იმავე ნაწილებთან შედარებით, რომლებიც დამზადებულია 50Mn ფოლადისგან.

Კონტროვერსიული ანალიზი: ზედმეტად გატემპერებული რისკები მაღალი დატვირთვის მქონე როლიკის გამოყენებისას

Ტემპერატურის 650°C-ზე მაღლა გამართვა 42CrMo ზედაპირებს 12–15 HRC-ით უმსუბუქდება, რაც აჩქარებს მათ ცვეთას მომძლავ მაინინგობის ოპერაციებში. თუმცა, ბოლო კვლევებმა აჩვენა, რომ გაშლილი დაბალტემპერატურიანი გამართვა (230°C 8 საათის განმავლობაში) ეფექტურად ამცირებს დარჩენილ დაძაბულობას მაგარობის დაკარგვის გარეშე — ეს არის მნიშვნელოვანი უპირატესობა 80 ტონიანი ექსკავატორების გიგანტური ბლოკების როლიკებისთვის.

Წვეტის წინაღობა, სიმაგრე და სიცოცხლის ხანგრძლივობა ახრის პირობებში

42CrMo წვეტის როლიკების საველე მოწყობილობა აბრაზიული და დარტყმითი დატვირთვის ქვეშ

42CrMo წვეტის როლიკები მაღალი დატვირთვის გარემოში გამარჯვებულია მათი დაბალანსებული მიკროსტრუქტურისა და შენადნობის შემადგენლობის ხარისხის გამო. ისინი გაძლებენ აბრაზიული ნაწილაკებს და დარტყმით დატვირთვას 750 MPa-ზე მაღლა დაშლის გარეშე. საველე მონაცემები აჩვენებს, რომ ამ როლიკებმა შეინარჩუნეს მათი საწყისი დიამეტრის 92% 2,000 საათის მინერების შემდეგ — 15%-ით უკეთესი ვიდრე სტანდარტული 40Mn2 ვარიანტები.

Ზედაპირის მაგარობისა და ცვეთის წინაღობის შორის კავშირი ექსკავატორის წვეტის როლიკებში

Ზედაპირის სიმაგრე (58–62 HRC) მჭიდროდ არის დაკავშირებული ცვეთის წინააღმდეგ მდგრადობასთან. თუმცა, მეტალოგრაფიული ანალიზების მიხედვით, 64 HRC-ზე მაღლის მნიშვნელობა გველის საფრთხის 30%-ით გაზრდას განაპირობებს. დახვეწილი სითბოს მკურნალობა უზრუნველყოფს სიმაგრის საუკეთესო გრადიენტს, რაც უზრუნველყოფს ქვეზედაპირულ სიმტაცეს (±40 J შარდის დარტყმის მნიშვნელობები) და ასევე ზედაპირის მაღალ ცვეთის მდგრადობას ქვიან პირობებში.

Სიმტაცისა და გატეხვის წინააღმდეგ მდგრადობის ბალანსი მაღალი დარტყმის პირობებში

Თანამედროვე როლიკის კონსტრუქციები გადალახავს სიმტაცისა და სიმაგრის კონფლიქტს შემდეგი საშუალებებით:

• Მიკრონარევები ქრომით (1.2–1.5%) და მოლიბდენით (0.2–0.3%)
• Კონტროლირებული გასველის სიჩქარე (50–80°C/წმ)
• Ნატყუღის დამუშავებით გამოწვეული დანარჩენი კომპრესიული დაძაბულობა (-800 დან -1,200 MPa-მდე)

Ეს ინტეგრირებული მიდგომა 40%-ით ამცირებს დაძაბულობის კონცენტრაციას ჩვეულებრივი სითბოს მკურნალობით დამუშავებული ნაწილებთან შედარებით.

Სიცოცხლის მაჩვენებლები: როლიკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა დახვეწილი სითბოს მკურნალობის პირობებში

Შესაბამისად დამუშავებული 42CrMo-ის როლიკები ბულდოზერის გამოყენებაში გრძელდება 8,000–10,000 საათი, რაც არადამუშავებელ კომპონენტებზე 60%-ით მეტია. დამუშავების შემდგომ ზუსტი მექანიკური დამუშავება უზრუნველყოფს ±0.05 მმ ზომის სიზუსტეს, რაც აჩქარებული ცვეთის შეჩერებას უზრუნველყოფს ველური ანიჭების სისტემებში. ბოლო მონაცემები აჩვენებს, რომ როლიკების ოპტიმიზება შეცვლის სიხშირეს 35%-ით ამცირებს ჩვეულებრივი ექსკავატორის გადაკეთების ციკლების დროს.

Დამუშავების შემდეგ და სამუშაო წარმოების შესრულება მაღალი ხანგრძლივობის როლიკების შესახებ

Სარტყელის და ზედაპირის როლიკები: დატვირთვის ხანგრძლივობის გაზრდა

Სარტყელის დამუშავება ზედაპირულ დაძაბულობას შეამცირებს და გაზარდული ბულდოზერის როლიკების გატეხვის დაწყებას შეაჩერებს 300%-მდე. ზედაპირის როლიკები დაამაგრებს 42CrMo კომპონენტების სიმაგრეს 15–20%-ით. ერთად აღნიშნული პროცესები ამცირებს აბრაზიული ცვეთის სიჩქარეს 34%-ით მინერალების მოპოვების პროცესში, რაც ASTM G65-2022 ტესტირებით დადასტურდა.

Ზუსტი მექანიკური დამუშავება თერმული დამუშავების შემდეგ ზომის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად

Ტემპერირების შემდეგ ტერმინის დაცვით გადამუშავება უზრუნველყოფს ±0,01 მმ დაშვებებს, რაც საჭიროა სანათურის სარკინიგის საიმედო მუშაობისთვის. დამუშავების არასწორი მიმდევრობა 50Mn კომპონენტებში გადახურვისას 0,3 მმ დეფორმაციას იწვევს, რაც საკმარისია ჯაჭვის გასახსნელად 60%-ით. წამყვანი მწარმოებლები ახლა პროცესში ლაზერული სისტემების გამოყენებით შეინარჩუნებენ გეომეტრიულ მთლიანობას.

Შემთხვევის ანალიზი: მასალებისა და პროცესების ოპტიმიზაცია მძიმე მანქანებში

Როდესაც 42CrMo ექსკავატორის საბრტყელე როლიკებისთვის საშუალო ტემპერატურის მომჭიდროების თანამედროვე პროცესებს აერთიანებენ ტრადიციული გახელის და სახსრის დამუშავების ტექნიკებთან, წარმოების შედეგები საგულისხმოა. 2023 წელს ჩატარებულმა გამოცდებმა აჩვენა, რომ აღნიშნული კომპონენტები დაახლოებით 40%-ით მეტი იყო სიცოცხლის ხანგრძლივობა მუშაობისას რეგულარული 12 ტონიანი დატვირთვის პირობებში. ლაბორატორიულმა ანალიზმა ჩარპის დარტყმის გამოცდის საშუალებით აჩვენა უკეთესი მდგრადობა გატეხვის მიმართ, მინა 20 გრადუს ცივ ტემპერატურაზეც კი მიაღწია დაახლოებით 58 ჯოულ ენერგიის შთანთქმამდე. ამ მიდგომის გამოყენების შედეგად მაინინგოვანი კომპანიებისთვის დანაზოგიც საგულისხმო იყო, ყოველი როლიკის წყალობით წელზე დაახლოებით 740 დოლარი დაზოგა მათი ავტომობილების განახლებაზე.

Ხელიკრული

Როგორი მასალები გამოიყენება ძირითადად ბულდოზერებისა და ექსკავატორების საბრტყელე როლიკებისთვის ?

Ბულდოზერების და ექსკავატორების რელსების საყრდენებისთვის გამოყენებული ძირითადი მასალები ალურ ფოლადებია, როგორიცაა 40CrMo, 42CrMo, 40Mn2 და 50Mn. ამ მასალების არჩევანი მათი სიმტკიცით და ცვეთის მიმართ წინააღმდეგობით აიხსნება.

Რატომ აირჩევა 42CrMo ალური ფოლადი მაღალი დატვირთვის მქონე აპლიკაციებისთვის?

42CrMo არჩეულია მაღალი დატვირთვის მქონე აპლიკაციებისთვის მისი სტაბილური მომსახურების გამო განმეორებითი დატვირთვების პირობებში, უმჯობესი გატეხვის წინააღმდეგობით და გაუმჯობესებული გარდამტეხი წინააღმდეგობით იატაღის და კოროზიის მიმართ მისი ქრომის და მოლიბდენის შემცველობის გამო.

Რა უპირატესობა აქვს ცემენტირებული საყრდენების გამოყენებას სრულად მომდკარებული საყრდენების მიმართ?

Ცემენტირებულ საყრდენებს გააჩნიათ უფრო მკვრივი ზედაპირული ფენა, რამაც გაუმჯობესა ცვეთის წინააღმდეგობა და გაზარდა მათი ხანგრძლივობა აბრაზიულ პირობებში. თუმცა, ისინი უფრო მარტივად იკვრებიან უცებ მძიმე დატვირთვების დროს სრულად მომდკარებული საყრდენებთან შედარებით.

Როგორ აისახება მუშაობს საყრდენების თერმული მუშაობა მექანიკურ თვისებებზე?

Ზემოქმედება მაღალ ტემპერატურაზე, როგორიცაა მარილის ან ზეთის გამაგრება და მომხმელება, ზემოქმედებს როლიკების ზედაპირულ მაგრებაზე, ამცირებს საფენ მასალას, აუმჯობესებს გატეხვის წინააღმდეგ მდგომარეობას და გააჩნიერებს სიმტკიცეს.