Твердосплавные износостойкие пластины Это специальные пластины из карбида вольфрама, которые обеспечивают превосходную стойкость к истиранию и ударам. Они широко используются в условиях сильного износа в горнодобывающей, минералообрабатывающей, сталелитейной, цементной, бетонной и других отраслях промышленности.
Обзор износостойких пластин из карбида
Износостойкие пластины из карбида обладают следующими основными характеристиками:
- Изготовлен из карбида вольфрама или карбида хрома для обеспечения высокой твердости и износостойкости
- В металлическую матрицу, например, из железа, никеля или кобальта, в которой находится твердый карбид.
- Обеспечивают устойчивость к истиранию при скольжении и высоким нагрузкам
- Используется для облицовки желобов, бункеров, циклонов, мельниц, сепараторов и другого оборудования с высоким уровнем износа.
- В 5-10 раз больший срок службы по сравнению с обычными стальными пластинами
- Сокращение частоты замены изнашиваемых деталей и увеличение интервалов между обслуживаниями
- Доступны различные варианты процентного содержания твердого сплава, связующих и размеров
Типичные области применения:
- Горнодобывающая промышленность - желоба, бункеры, фартучные питатели, конвейеры
- Обработка минералов - Циклоны, мельницы, сепараторы
- Цемент - Желоба, воздушные заслонки, сепараторы, классификаторы
- Сталь - Перегрузочные желоба для угля, вибрационные грохоты для кокса
- Бетон - миксеры, бадьи, перегрузочные пункты
Типовые размеры в наличии:
- Толщина: от 10 мм до 50 мм
- Максимальный размер: пластины 2 м x 6 м
- Нестандартные пластины в соответствии с дизайном
Стандарты:
- ASTM A532: Твердосплавные пластины с использованием кобальт-никелевой связки
- ISO 532: Пластины с железной/никелевой/кобальтовой связкой
- Национальные стандарты в Австралии, Южной Африке
Состав износостойкой пластины из карбида
Износостойкие пластины из карбида имеют следующий типичный состав:
| Компонент | Описание |
|---|---|
| Твердый сплав | Карбид вольфрама WC (88%-97%) и мелкий карбид хрома Cr3C2 (3%-12%) для обеспечения твердости и износостойкости |
| Переплет | Кобальт, никель или железо для удержания частиц карбида в матрице |
| Размер зерна твердого сплава | Карбиды с макрозернами диаметром > 2,5 мм и содержанием карбида >90% для применений с высокой ударной нагрузкой <br> Микрозернистые твердые сплавы диаметром 0,5-2,5 мм с карбидом до 97% для максимальной абразивной стойкости |
| Добавки | Небольшое количество таких элементов, как углерод, хром, марганец, кремний, добавляется в связующее для оптимизации свойств |
Типичные процентные содержания карбида: 90%, 92%, 94% и 97%
Типичные связующие: Никель при 10-12%, кобальт при 6-8% и железо при 3-5%
Более высокий процент связующего делает пластины более мягкими и жесткими. Более низкий процент связующего дает более твердые и прочные пластины.
Свойства Износостойкие пластины из карбида
Твердосплавные пластины обладают следующими типичными свойствами:
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Твердость | До 1700 HV (Виккерс) для карбида вольфрама 97%, что намного тверже, чем 400 BHN стали. |
| Прочность | Прочность на сжатие 500-1400 МПа и на поперечный разрыв 120-250 МПа |
| Жесткость | До 25 МПа√м для твердосплавных пластин с макрозерном |
| Плотность | Около 13 гм/куб. см - 15 гм/куб. см |
| Температура эксплуатации | До 500oC |
| Электропроводность | Низкий, особенно при использовании полимерных наполнителей |
| Немагнитный | Кроме стального связующего |
Чрезвычайно высокая твердость делает пластины из карбида очень устойчивыми к истиранию, а прочность позволяет им выдерживать сильные удары. Твердость часто градуируется по аналогии с инструментальной сталью как C1, C2 и т. д. Более высокие значения C указывают на большую износостойкость.
Особенности и преимущества
Износостойкие пластины из карбида обладают следующими свойствами и преимуществами:
Характеристики
- Высокое содержание карбида вольфрама
- Равномерно распределенные зерна карбида
- Отличное соединение твердого сплава со связующим
- Низкая пористость
- Оптимальная структура зерна
Преимущества
- Износостойкость в 10 раз выше, чем у стали
- Обеспечивают предсказуемый срок службы
- Устойчивость к истиранию и ударам
- Снижение частоты замены быстроизнашивающихся деталей
- Увеличение интервалов между техническими обслуживаниями
- Сокращение затрат на жизненный цикл и время простоя
Значительно увеличивая срок службы оборудования, твердосплавные пластины обеспечивают очень высокую рентабельность инвестиций в виде снижения эксплуатационных расходов.
Процесс производства твердосплавных пластин
Твердосплавные пластины изготавливаются методом порошковой металлургии:
Шаги
- Порошки карбида вольфрама и карбида хрома смешиваются со связующими металлами
- Небольшое количество добавок входит в состав связующего порошка
- Тщательно перемешанный порошок карбидного связующего подвергается грануляции для оптимальной плотности и текучести упаковки
- Он прессуется в форме под высоким давлением от 1000 до 1600 МПа при нагреве в индукционных печах или печах для спекания.
- Отформованный зеленый компакт подвергается окончательному спеканию при температуре от 1300oC до 1500oC в атмосфере водорода.
- Для дальнейшего улучшения свойств может быть проведена дополнительная пропитка и инфильтрация.
- Спеченная плита высокой плотности подвергается механической обработке, шлифовке и притирке, если требуется, для достижения точности размеров и чистоты поверхности.
Преимущества порошковой металлургии включают
- Однородная микроструктура с равномерно распределенными карбидами
- Почти полная плотность и оптимальный размер зерна твердого сплава
- Отличная стабильность свойств от пластины к пластине
- Пластины могут быть изготовлены в широком диапазоне размеров в соответствии с требованиями
Применение износостойких пластин из карбида
Некоторые типичные области применения включают:
| Промышленность | Приложения |
|---|---|
| Добыча | Футеровка желобов, футеровка бункеров, футеровка поддонов грузовиков, пластины для грохотов |
| Обработка минералов | Футеровка мельниц, конусы классификаторов, патрубки циклонов, корпуса насосов, спиральные желоба |
| Цемент | Желоба, воздушные заслонки, перемещение клинкера, разгрузка силоса для смешивания |
| Производство стали | Молотки и решетки дробилок агломерата, плиты коксовых сит |
| Обработка материалов | Шнековые конвейеры для заводов по производству удобрений, линий гранулирования |
| Строительство | Защитные пластины ковша в колесных погрузчиках, бетоносмесителях |
Другие области применения - земснаряды, экскаваторы, морские нефтегазовые месторождения, обработка биомассы, котельное оборудование и индивидуальные решения по износу.
Срок службы твердосплавных пластин и оборудования, футерованного плиткой, составляет 12-36 месяцев в зависимости от тяжести условий эксплуатации, в то время как срок службы обычной стали составляет всего 2-6 месяцев. Это позволяет значительно сократить частоту замены и сопутствующие расходы.
Поставщики твердосплавных пластин
Крупнейшими мировыми поставщиками решений для износа из карбида вольфрама являются:
| Бренд | Описание |
|---|---|
| Hardox HiCr | Износостойкие пластины из высокохромистого карбида на железной связке от SSAB, Швеция |
| Ultima | Твердосплавные пластины на кобальтовой связке от Castolin Eutectic / Messer |
| Durmax | Твердосплавные пластины Durum, Германия с дополнительным никелем или карбидом хрома |
| Твердый сплав Metso | несколько марок твердого сплава в зависимости от размера зерна и связующего вещества |
| ЭСКО | Предлагает насадки Platewelder для крепления твердосплавных пластин на молотах, ковшах |
Твердосплавные пластины продаются в зависимости от размера, процентного содержания карбида, типа используемых зерен карбида и свойств, необходимых для применения.
Цены варьируются в широком диапазоне в зависимости от спецификации продукта - от 20 долларов США за кг до более 100 долларов США за кг. Возможны минимальные объемы заказа и длительное время выполнения заказа.
Конструктивные соображения для твердосплавных износостойких накладок
Некоторые ключевые аспекты выбора и проектирования:
Толщина пластины - Более толстые пластины служат дольше, но могут треснуть при сильном ударе. Правило заключается в том, чтобы не превышать 3-кратный размер подачи.
Способ крепления - Механическое крепление обеспечивает большую гибкость по сравнению с прямой сваркой. Позволяет переставлять и последовательно заменять отдельные пластины.
Использование большего количества пластин - Несколько тонких пластин лучше, чем одна толстая, выдерживают тепловые нагрузки и удары. Позволяет быстрее заменять отдельные поврежденные пластины.
Обработка поверхности имеет решающее значение - твердосплавные пластины обычно требуют дополнительной обработки и напыления металла для оптимальной посадки. Зазоры могут привести к неравномерному износу и выходу из строя.
Герметизация стыков - Используйте прокладки, стеклопластиковые накладки или упругие галтели, чтобы предотвратить попадание материала за пластины, который может их вырвать.
Форма и покрытие - Обеспечьте надлежащее покрытие зон удара, переходов, углов и краев. Необходима индивидуальная форма в зависимости от характера износа.
Поддерживающая структура должна быть жесткой - ослабление опоры приведет к растрескиванию пластин при ударах и вибрации.
Технические характеристики
Типичные характеристики износостойкие пластины из карбида включают:
Классы
| Класс | Описание |
|---|---|
| C1 | Смесь карбида вольфрама и хрома с кобальтом 8-12% для превосходной ударопрочности |
| C2 | Как C1, но с немного меньшей вязкостью и более высокой износостойкостью |
| C3 | В основном карбид вольфрама со стальной или никелевой связкой для применений с очень высоким абразивным износом |
Размеры
| Параметр | Диапазон |
|---|---|
| Толщина | 10 мм - 50 мм |
| Ширина | До 2000 мм |
| Длина | До 6000 мм |
Стандарты
| Стандарт | Описание |
|---|---|
| ASTM A532 класс I | Химический состав, размер зерен и механические свойства |
| ASTM A532 класс II | Дополнительные критерии прочности при поперечном разрыве |
| ISO 532 | Зерна карбида, вкрапленные в связующее вещество из группы железа |
Типичные свойства
| Класс | Твердый сплав % | Твердость | Значение воздействия | Интенсивность износа |
|---|---|---|---|---|
| C1 | 88-92% | До 65 HRC | Более 25 МПа√м | Менее 8 куб. мм на кг |
| C2 | До 95% | Более 70 HRC | 15-25 МПа√м | 4-7 куб. мм на кг |
| C3 | Прием 97% | Более 75 HRC | Менее 15 МПа√м | 2-4 куб. мм на кг |
С увеличением твердости снижается ударная вязкость, но повышается износостойкость. Необходим оптимальный баланс в зависимости от условий эксплуатации.
Сравнение твердосплавных пластин
Сравнение с хромированной/марганцевой сталью
| Параметр | Твердосплавная пластина | Хромированная стальная пластина |
|---|---|---|
| Твердость | До 75 HRC | Не более 50 HRC |
| Прочность | 1000-1400 МПа | 800 МПа |
| Жесткость | 10 МПа√м | До 30 МПа√м |
| Износостойкость | Отличный | Ярмарка |
| Скорость закалки | Низкий | Высокая |
| Температура обслуживания | 500oC | 800oC |
| Цена | В 4-10 раз выше | Нижний |
| Приложения | Оптимально подходит для высоких абразивных и ударных нагрузок | Используется при низком/среднем износе и высоких температурах |
Микрозернистые и макрозернистые твердосплавные пластины
| Параметр | Микрозерно < 2,5 мм | Макрозерно > 2,5 мм |
|---|---|---|
| Твердый сплав % | До 97% | 88-93% |
| Твердость | Более 70 HRC | До 65 HRC |
| Жесткость | Ниже при 10-15 МПа√м | Выше, чем 20 МПа√м |
| Интенсивность износа | Превосходно при 2-5 куб. мм | Очень хорошо при 5-10 куб. мм |
| Цена | Выше | Нижний |
| Приложения | Высокое истирание, но меньшее воздействие | Отлично подходит для применения в условиях сильных ударов |
Пластины с микрозерном обеспечивают наивысшую износостойкость, в то время как макрозерно лучше справляется с ударами. Выбор зависит от того, какой механизм износа преобладает: абразивное изнашивание при скольжении или ударные нагрузки.
Сравнение керамических износостойких композитов
Керамические износостойкие композиты, такие как глинозем, карбид кремния и диоксид циркония, имеют следующие отличия от твердосплавных пластин:
Преимущества
- Экстремальная твердость более 2000 HV
- Максимальная стойкость к истиранию
- Высокая температурная стабильность свыше 800°C
- Низкая плотность менее 5 гм/куб. см
- Не искрит и не магнитится
Недостатки
- Хрупкие, с очень низкой вязкостью
- Уязвимы к тепловым ударам
- Низкая прочность и плохая ударопрочность
- Более высокая стоимость только заказных решений
Приложения:
Керамические износостойкие пластины оптимальны для истирания мелких частиц при высоких температурах, которые не под силу твердосплавным пластинам. Однако они требуют очень контролируемых условий эксплуатации.
Вопросы и ответы
В: Почему твердосплавные пластины так дороги по сравнению с обычной сталью?
О: Твердосплавные пластины содержат в 10 раз больше карбида вольфрама, который примерно в 40 раз дороже стали. Они также требуют специализированного производства с применением порошковой металлургии и тщательной обработки для достижения оптимальных свойств. Но они обеспечивают в 5-10 раз больший срок службы, что оправдывает вложения.
Вопрос: Что вызывает преждевременное растрескивание или разрушение твердосплавных пластин?
О: В большинстве случаев трещины образуются из-за неподкрепленных выступов, неплотного прилегания, набивки материала за пластинами, вызывающей вырывание, чрезмерных ударов, превышающих проектные характеристики, плохого контроля качества или неправильной установки.
Вопрос: Как прикрепить твердосплавные износостойкие пластины к оборудованию?
О: Механическое крепление с помощью болтов из высококачественного сплава позволяет снимать или переставлять отдельные пластины. Сварные накладки, сварка вольфрамовым инертным газом (TIG) и напыление металла обеспечивают постоянную фиксацию, но не гибкость.
В: Какое техническое обслуживание необходимо для оборудования с твердосплавной футеровкой?
О: Помимо плановых проверок, благодаря длительному сроку службы требуется очень минимальное техническое обслуживание. Отдельные пластины можно заменять по мере их постепенного износа в зависимости от потери толщины. Это позволяет избежать дорогостоящих простоев, связанных с полной заменой стальных футеровок.
Заключение
Пластины из карбида вольфрама обеспечивают значительные эксплуатационные и экономические преимущества при абразивном износе и ударных нагрузках. При оптимальном предварительном проектировании с учетом характера износа, механизмов и желаемого срока службы они позволяют технологическому оборудованию работать в экстремальных условиях, превышающих возможности обычных сталей. Их широкое применение продолжает расти по мере того, как клиенты осознают высокую рентабельность инвестиций за счет снижения эксплуатационных расходов.
