Шпильки являются ключевыми износостойкими компонентами валков высокого давления (HPGR), которые обычно изготавливаются из высокотвёрдых сплавов (например, высокохромистого чугуна, карбида вольфрама) для повышения эффективности дробления и защиты поверхности валков. Процесс их изготовления включает ионную обработку материала (с проверкой химического состава), формовку (литьё для высокохромистых сплавов или порошковую металлургию для карбида вольфрама), термическую обработку (закалку/отпуск или отжиг для снятия напряжений) и обработку поверхности (нанесение антикоррозионных покрытий, полировку).
Подробное введение в шпильки в валках для шлифования под высоким давлением (HPGR)
Шпильки – это важнейшие износостойкие компоненты, устанавливаемые на поверхность валков пресса высокого давления (ВДВД). Они предназначены для повышения эффективности дробления материала и защиты поверхности валков от чрезмерного абразивного износа. Эти цилиндрические или конические выступы, как правило, изготавливаемые из высокотвёрдых сплавов (например, высокохромистого чугуна, карбида вольфрама или композитных материалов), создают шероховатую поверхность, которая захватывает и измельчает сыпучие материалы (например, руды, минералы или заполнители) при вращении валков под высоким давлением. Их расположение, часто в шахматном порядке, обеспечивает равномерное проникновение материала и снижает проскальзывание, что напрямую влияет на производительность пресса и эффективность измельчения частиц.
Процесс изготовления шпилек HPGR
Выбор и подготовка материалов
Выбирайте сырье в зависимости от требований к области применения: высокохромистый чугун (для умеренного истирания) или композиты на основе карбида вольфрама (для чрезвычайной износостойкости).
Проверьте химический состав материала с помощью спектроскопии, чтобы убедиться, что твердость (например, ≥60 ХРК для высокохромистых сплавов) и прочность на разрыв соответствуют стандартам.
Предварительная обработка материалов (например, плавка сплавов в индукционных печах при температуре 1500–1600 °C для достижения однородности).
Формирование
Кастинг: Для высокохромистых шпилек используйте литье в песчаные формы или литье по выплавляемым моделям для придания им базовой формы. Формы проектируются с точными размерами, соответствующими длине шпильки (обычно 50–150 мм) и её диаметру (10–30 мм).
Порошковая металлургия (для шпилек из карбида вольфрама): Смешать порошок карбида вольфрама со связующим веществом (например, кобальтом), спрессовать в пресс-формы под высоким давлением (100–300 МПа) и спекать при температуре 1300–1500 °C в вакуумной печи для уплотнения.
Обработка: используйте токарные станки с ЧПУ или шлифовальные машины для уточнения размеров, обеспечивая постоянную длину, диаметр и остроту кончика (для конических шпилек).
Термическая обработка
Для шпилек из высокохромистого чугуна: закалка при температуре 900–1000 °C с последующим отпуском при температуре 200–300 °C для повышения твердости и прочности, а также снижения хрупкости.
Для шпилек из карбида вольфрама: термическая обработка после спекания минимальна, поскольку спекание уже обеспечивает необходимую твердость; вместо этого выполните отжиг для снятия напряжений, чтобы устранить остаточные напряжения.
Обработка поверхности
Нанесите антикоррозийные покрытия (например, никелирование) на шпильки, используемые во влажной или химической среде.
Отполируйте контактные поверхности, чтобы обеспечить их плавное прилегание к поверхности валков.
Процесс проверки качества
Размерная инспекция
Используйте штангенциркули, микрометры и координатно-измерительные машины (КИМ) для проверки длины, диаметра и геометрии наконечника, обеспечивая соответствие проектным допускам (обычно ±0,05 мм).
Проверьте шероховатость поверхности с помощью профилометров, требующих Ра ≤ 1,6 мкм для предотвращения скопления материала.
Испытание свойств материалов
Проведите испытания на твердость с использованием твердомера Роквелла (шкала ХРК), чтобы подтвердить соответствие твердости спецификациям (например, 60–65 ХРК для шпилек из карбида вольфрама).
Проведите испытания на растяжение и удар на образцах шпилек, чтобы оценить механическую прочность и сопротивление разрушению.
Микроструктурный анализ
Используйте оптические микроскопы или сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) для проверки внутренних структур, гарантируя равномерное распределение зерен и отсутствие трещин, пористости или включений.
Испытание адгезии (для установленных шпилек)
Для шпилек, приваренных или приклеенных к валкам, проведите испытания на сдвиг, чтобы проверить прочность сцепления (минимум 50 МПа) и проверить на расслоение.
Испытание на износостойкость
Проведите ускоренные испытания на износ с использованием абразивных материалов (например, кварцевого песка) для имитации реальных условий эксплуатации, измеряя потерю веса за 100 часов работы. Допустимая скорость износа составляет ≤0,1 г/ч.
Окончательный визуальный осмотр
Осмотрите все шпильки в партии на предмет дефектов поверхности (царапин, вмятин или неровного покрытия) и убедитесь в однородности цвета и отделки.
Соблюдая эти процессы производства и контроля, шпильки HPGR могут поддерживать оптимальную производительность, продлевая срок службы шлифовальных валков высокого давления в сложных промышленных условиях.
