Dewis Deunydd ar gyfer Cadwyni Rholer mewn Amgylcheddau Tymheredd Uchel

Dewis Deunydd ar gyfer Cadwyni Rholer mewn Amgylcheddau Tymheredd Uchel

Mewn lleoliadau diwydiannol fel triniaeth gwres metelegol, pobi bwyd, a phetrocemegion,cadwyni rholio, fel cydrannau trawsyrru craidd, yn aml yn gweithredu'n barhaus mewn amgylcheddau sy'n uwch na 150°C. Gall tymereddau eithafol achosi i gadwyni confensiynol feddalu, ocsideiddio, cyrydu, a methu ag iro. Mae data diwydiannol yn dangos y gall cadwyni rholer a ddewisir yn amhriodol gael eu hoes wedi'i byrhau mwy na 50% o dan amodau tymheredd uchel, gan arwain hyd yn oed at amser segur offer. Mae'r erthygl hon yn canolbwyntio ar ofynion perfformiad cadwyni rholer mewn amgylcheddau tymheredd uchel, gan ddadansoddi nodweddion a rhesymeg dethol amrywiol ddeunyddiau craidd yn systematig i helpu gweithwyr proffesiynol diwydiannol i gyflawni uwchraddiadau sefydlog i'w systemau trawsyrru.

I. Heriau Craidd Amgylcheddau Tymheredd Uchel i Gadwyni Rholio

Mae'r difrod i gadwyni rholio a achosir gan amgylcheddau tymheredd uchel yn aml-ddimensiwn. Mae'r heriau craidd yn gorwedd mewn dau agwedd: dirywiad perfformiad deunyddiau a gostyngiad mewn sefydlogrwydd strwythurol. Dyma hefyd y tagfeydd technegol y mae'n rhaid i ddewis deunyddiau eu goresgyn:

- Diraddio Priodweddau Mecanyddol Deunydd: Mae dur carbon cyffredin yn meddalu'n sylweddol uwchlaw 300℃, gyda chryfder tynnol yn gostwng 30%-50%, gan arwain at dorri plât cadwyn, anffurfio pinnau, a methiannau eraill. Mae dur aloi isel, ar y llaw arall, yn profi traul cyflymach ymhellach oherwydd ocsideiddio rhyngronynnog ar dymheredd uchel, gan achosi i ymestyn y gadwyn fod yn fwy na'r terfynau a ganiateir.

- Mwy o Ocsidiad a Chorydiad: Mae ocsigen, anwedd dŵr, a chyfryngau diwydiannol (megis nwyon asidig a saim) mewn amgylcheddau tymheredd uchel yn cyflymu cyrydiad arwyneb y gadwyn. Gall y raddfa ocsid sy'n deillio o hyn achosi jamio colyn, tra bod cynhyrchion cyrydiad yn lleihau iro.

- Methiant System Iro: Mae olew iro mwynau confensiynol yn anweddu ac yn carboneiddio uwchlaw 120℃, gan golli ei effaith iro. Mae hyn yn arwain at gynnydd yn y cyfernod ffrithiant rhwng y rholeri a'r pinnau, gan gynyddu'r gyfradd gwisgo 4-6 gwaith.

- Her Cyfatebu Ehangu Thermol: Os yw cyfernodau ehangu thermol cydrannau'r gadwyn (platiau cadwyn, pinnau, rholeri) yn wahanol iawn, gall bylchau ledu neu gall y gadwyn glymu yn ystod cylchred tymheredd, gan effeithio ar gywirdeb trosglwyddo.

II. Mathau o Ddeunyddiau Craidd a Dadansoddiad Perfformiad Cadwyni Rholer Tymheredd Uchel

Oherwydd nodweddion arbennig amodau gweithredu tymheredd uchel, mae deunyddiau cadwyn rholer prif ffrwd wedi ffurfio tair prif system: dur di-staen, dur sy'n gwrthsefyll gwres, ac aloion sy'n seiliedig ar nicel. Mae gan bob deunydd ei gryfderau ei hun o ran ymwrthedd tymheredd uchel, cryfder, a gwrthsefyll cyrydiad, sy'n gofyn am baru manwl gywir yn seiliedig ar amodau gweithredu penodol.

1. Cyfres Dur Di-staen: Dewis Cost-Effeithiol ar gyfer Amodau Gweithredu Tymheredd Canolig ac Uchel

Mae dur di-staen, gyda'i wrthwynebiad ocsideiddio a'i wrthwynebiad cyrydiad rhagorol, wedi dod yn ddeunydd dewisol ar gyfer amgylcheddau tymheredd canolig ac uchel islaw 400℃. Yn eu plith, graddau 304, 316, a 310S yw'r rhai a ddefnyddir fwyaf eang mewn gweithgynhyrchu cadwyni rholio. Mae'r gwahaniaethau perfformiad yn deillio'n bennaf o gymhareb cynnwys cromiwm a nicel.

Dylid nodi nad yw cadwyni dur di-staen yn "anffaeledig." Mae dur di-staen 304 yn dangos sensitifrwydd uwchlaw 450 ℃, gan arwain at gyrydiad rhyngronynnog. Er bod 310S yn gallu gwrthsefyll gwres, mae ei gost tua 2.5 gwaith yn fwy na 304, sy'n gofyn am ystyriaeth gynhwysfawr o ofynion oes.

2. Cyfres Dur Gwrthsefyll Gwres: Arweinwyr Cryfder mewn Tymheredd Eithafol

Pan fydd tymereddau gweithredu yn uwch na 800℃, mae cryfder dur di-staen cyffredin yn lleihau'n sylweddol. Ar y pwynt hwn, dur sy'n gwrthsefyll gwres gyda chynnwys cromiwm a nicel uwch yw'r dewis craidd. Mae'r deunyddiau hyn, trwy addasiadau i gymhareb elfennau'r aloi, yn ffurfio ffilm ocsid sefydlog ar dymheredd uchel gan gynnal cryfder cropian da:

- Dur Gwrthsefyll Gwres 2520 (Cr25Ni20Si2): Fel deunydd tymheredd uchel a ddefnyddir yn gyffredin, gall ei dymheredd gwasanaeth hirdymor gyrraedd 950 ℃, gan arddangos perfformiad rhagorol mewn awyrgylchoedd carburio. Ar ôl triniaeth trylediad cromiwm arwyneb, gellir gwella ymwrthedd cyrydiad ymhellach o 40%. Fe'i defnyddir yn gyffredin mewn cludwyr cadwyn ffwrnais amlbwrpas a systemau cludwyr ffwrnais cyn-ocsideiddio gêr. Mae ei gryfder tynnol ≥520MPa a'i ymestyniad ≥40% yn gwrthsefyll anffurfiad strwythurol yn effeithiol ar dymheredd uchel.

- Dur gwrthsefyll gwres Cr20Ni14Si2: Gyda chynnwys nicel ychydig yn is na 2520, mae'n cynnig opsiwn mwy cost-effeithiol. Gall ei dymheredd gweithredu parhaus gyrraedd 850 ℃, gan ei wneud yn addas ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel sy'n sensitif i gost fel gweithgynhyrchu gwydr a chludo deunyddiau anhydrin. Ei nodwedd allweddol yw ei gyfernod ehangu thermol sefydlog, gan arwain at gydnawsedd gwell â deunyddiau sbroced a llai o sioc trosglwyddo.

3. Cyfres aloi wedi'i seilio ar nicel: Yr ateb eithaf ar gyfer amodau gweithredu llym

Mewn amodau eithafol sy'n fwy na 1000℃ neu ym mhresenoldeb cyfryngau cyrydol iawn (megis triniaeth wres ar gydrannau awyrofod ac offer y diwydiant niwclear), mae aloion sy'n seiliedig ar nicel yn ddeunyddiau na ellir eu disodli oherwydd eu perfformiad tymheredd uchel uwchraddol. Mae aloion sy'n seiliedig ar nicel, fel yr enghraifft a geir gan Inconel 718, yn cynnwys 50%-55% o nicel ac maent wedi'u hatgyfnerthu ag elfennau fel niobiwm a molybdenwm, gan gynnal priodweddau mecanyddol rhagorol hyd yn oed ar 1200℃.

Manteision craidd cadwyni rholer aloi wedi'u seilio ar nicel yw: ① Mae cryfder cropian yn fwy na thair gwaith cryfder dur di-staen 310S; ar ôl 1000 awr o weithrediad parhaus ar 1000 ℃, mae anffurfiad parhaol yn ≤0.5%; ② Gwrthiant cyrydiad hynod o gryf, yn gallu gwrthsefyll cyfryngau cyrydol cryf fel asid sylffwrig ac asid nitrig; ③ Perfformiad blinder tymheredd uchel rhagorol, sy'n addas ar gyfer amodau cylchu tymheredd mynych. Fodd bynnag, mae eu cost 5-8 gwaith yn fwy na dur di-staen 310S, ac fe'u defnyddir fel arfer mewn systemau trosglwyddo manwl gywirdeb pen uchel.

4. Deunyddiau Ategol a Thechnoleg Trin Arwyneb

Ar wahân i'r dewis o swbstrad, mae technoleg trin wyneb yn hanfodol ar gyfer gwella perfformiad tymheredd uchel. Ar hyn o bryd, mae prosesau prif ffrwd yn cynnwys: ① Treiddiad cromiwm: ffurfio ffilm ocsid Cr2O3 ar wyneb y gadwyn, gan wella ymwrthedd cyrydiad 40%, sy'n addas ar gyfer amgylcheddau cemegol tymheredd uchel; ② Gorchudd chwistrellu aloi wedi'i seilio ar nicel: ar gyfer rhannau sy'n hawdd eu gwisgo fel pinnau a rholeri, gall caledwch y gorchudd gyrraedd HRC60 neu uwch, gan ymestyn oes y gwasanaeth 2-3 gwaith; ③ Gorchudd ceramig: a ddefnyddir mewn amodau uwchlaw 1200 ℃, gan ynysu ocsideiddio tymheredd uchel yn effeithiol, sy'n addas ar gyfer y diwydiant metelegol.

III. Rhesymeg Dewis Deunyddiau ac Awgrymiadau Ymarferol ar gyfer Cadwyni Rholio Tymheredd Uchel

Nid yw dewis deunyddiau yn ymwneud â mynd ar drywydd “po uchaf yw’r gwrthiant tymheredd, y gorau,” ond yn hytrach mae’n gofyn am sefydlu system werthuso pedwar-mewn-un o “dymheredd-llwyth-cost-canolig.” Dyma awgrymiadau ymarferol ar gyfer dewis mewn gwahanol senarios:

1. Egluro Paramedrau Gweithredu Craidd

Cyn dewis, mae angen casglu tri pharamedr allweddol yn gywir: ① Ystod tymheredd (tymheredd gweithredu parhaus, tymheredd brig, ac amlder cylchred); ② Amodau llwyth (pŵer graddedig, cyfernod llwyth effaith); ③ Cyfrwng amgylcheddol (presenoldeb anwedd dŵr, nwyon asidig, saim, ac ati). Er enghraifft, yn y diwydiant pobi bwyd, yn ogystal â gwrthsefyll tymereddau uchel o 200-300 ℃, rhaid i gadwyni hefyd fodloni safonau hylendid yr FDA. Felly, dur di-staen 304 neu 316 yw'r dewis a ffefrir, a dylid osgoi haenau sy'n cynnwys plwm.

2. Dewis yn ôl Ystod Tymheredd

- Ystod Tymheredd Canolig (150-400℃): dur di-staen 304 yw'r dewis a ffefrir; os bydd cyrydiad bach yn digwydd, uwchraddiwch i ddur di-staen 316. Gall defnyddio saim tymheredd uchel gradd bwyd (addas ar gyfer y diwydiant bwyd) neu saim seiliedig ar graffit (addas ar gyfer cymwysiadau diwydiannol) ymestyn oes y gadwyn i fwy na thair gwaith oes cadwyni cyffredin.

- Ystod Tymheredd Uchel (400-800℃): dur di-staen 310S neu ddur gwrthsefyll gwres Cr20Ni14Si2 yw'r dewis craidd. Argymhellir platio cromiwm ar y gadwyn a defnyddio saim graffit tymheredd uchel (gwrthiant tymheredd ≥1000℃), gan ailgyflenwi'r ireiddio bob 5000 cylch.

- Ystod tymheredd eithafol uchel (uwchlaw 800℃): Dewiswch ddur gwrthsefyll gwres 2520 (pen canol i uchel) neu aloi nicel Inconel 718 (pen uchel) yn seiliedig ar gyllideb cost. Yn yr achos hwn, mae angen dyluniad di-iro neu iraid solet (fel haen molybdenwm disulfide) i osgoi methiant iro.

3. Pwysleisiwch baru deunyddiau a strwythur

Mae cysondeb ehangu thermol pob cydran o'r gadwyn yn hanfodol ar dymheredd uchel. Er enghraifft, wrth ddefnyddio platiau cadwyn dur di-staen 310S, dylai'r pinnau fod wedi'u gwneud o'r un deunydd neu fod â chyfernod ehangu thermol tebyg i ddur gwrthsefyll gwres 2520 er mwyn osgoi clirio annormal a achosir gan newidiadau tymheredd. Ar yr un pryd, dylid dewis rholeri solet a strwythurau platiau cadwyn wedi'u tewhau i wella ymwrthedd i anffurfiad ar dymheredd uchel.

4. Y fformiwla cost-effeithiolrwydd ar gyfer cydbwyso perfformiad a chost

Mewn amodau gweithredu nad ydynt yn eithafol, nid oes angen dewis deunyddiau pen uchel yn ddall. Er enghraifft, mewn ffwrneisi trin gwres confensiynol yn y diwydiant metelegol (tymheredd 500 ℃, dim cyrydiad cryf), mae cost defnyddio cadwyni dur di-staen 310S tua 60% o gost dur gwrthsefyll gwres 2520, ond dim ond 20% y mae'r oes yn cael ei lleihau, gan arwain at gost-effeithiolrwydd cyffredinol uwch. Gellir cyfrifo cost-effeithiolrwydd trwy luosi cost deunydd â chyfernod oes, gan flaenoriaethu'r opsiwn gyda'r gost isaf fesul uned amser.

IV. Camsyniadau Dewis Cyffredin ac Atebion i Gwestiynau Cyffredin

1. Camsyniad: Cyn belled â bod y deunydd yn gallu gwrthsefyll gwres, bydd y gadwyn bob amser yn addas?

Anghywir. Dim ond y sylfaen yw'r deunydd. Mae dyluniad strwythurol y gadwyn (megis maint y bylchau a'r sianeli iro), y broses trin gwres (megis triniaeth hydoddiant i wella cryfder tymheredd uchel), a chywirdeb y gosodiad i gyd yn effeithio ar berfformiad tymheredd uchel. Er enghraifft, bydd cryfder tymheredd uchel cadwyn ddur di-staen 310S yn cael ei lleihau 30% os nad yw wedi cael triniaeth hydoddiant ar 1030-1180 ℃.

2. Cwestiwn: Sut i ddatrys problemau cadwyn mewn amgylcheddau tymheredd uchel trwy addasu deunyddiau?

Mae genau yn cael ei achosi'n bennaf gan blicio graddfa ocsid neu ehangu thermol anwastad. Datrysiadau: ① Os yw'n broblem ocsideiddio, uwchraddiwch ddur di-staen 304 i 310S neu berfformiwch driniaeth platio cromiwm; ② Os yw'n broblem ehangu thermol, unwch ddeunyddiau pob cydran o'r gadwyn, neu dewiswch binnau aloi wedi'u seilio ar nicel gyda chyfernod ehangu thermol is.

3. Cwestiwn: Sut gall cadwyni tymheredd uchel yn y diwydiant bwyd gydbwyso ymwrthedd tymheredd uchel a gofynion hylendid?

Blaenoriaethwch ddur di-staen 304 neu 316L, gan osgoi haenau sy'n cynnwys metelau trwm; defnyddiwch ddyluniad di-rhych ar gyfer glanhau hawdd; defnyddiwch olew iro tymheredd uchel gradd bwyd ardystiedig gan yr FDA neu strwythur hunan-iro (megis cadwyni sy'n cynnwys iraid PTFE).

V. Crynodeb: O Ddewis Deunyddiau i Ddibynadwyedd System

Mae dewis deunyddiau cadwyn rholer ar gyfer amgylcheddau tymheredd uchel yn golygu dod o hyd i'r ateb gorau posibl rhwng amodau gweithredu eithafol a chostau diwydiannol. O ymarferoldeb economaidd dur di-staen 304, i gydbwysedd perfformiad dur di-staen 310S, ac yna i ddatblygiad eithaf aloion sy'n seiliedig ar nicel, mae pob deunydd yn cyfateb i ofynion amodau gweithredu penodol. Yn y dyfodol, gyda datblygiad technoleg deunyddiau, bydd deunyddiau aloi newydd sy'n cyfuno cryfder tymheredd uchel a chost isel yn dod yn duedd. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, casglu paramedrau gweithredu'n gywir a sefydlu system werthuso wyddonol yw'r rhagofynion craidd ar gyfer cyflawni systemau trosglwyddo sefydlog a dibynadwy.