Износостойкие пластины из карбида вольфрама являются компонентами для тяжелых условий эксплуатации, используемыми для противодействия истиранию, адгезии, эрозии и ударам в сложных промышленных условиях. Изготовленные из частиц карбида вольфрама, соединенных в металлической матрице, эти закаленные пластины обеспечивают превосходную прочность по сравнению со стандартной сталью для критических применений с высоким уровнем износа.
Обладая высокой твердостью, близкой к алмазной, и полированными поверхностями, карбид вольфрама отражает удары частиц лучше, чем другие материалы. Это позволяет защитить такое оборудование, как желоба, бункеры, циклоны, грохоты, сепараторы, стрелочные линии и кузова грузовиков в горнодобывающей промышленности, переработке минералов, производстве цемента, стали, бумаги и т. д.
В этом руководстве представлен полный обзор марок износостойких пластин из карбида вольфрама, методов производства, свойств, конструктивных соображений, мировых поставщиков, областей применения, часто задаваемых вопросов и многого другого.
Композиции износостойких пластин из карбида вольфрама
Износостойкие пластины из карбида вольфрама представляют собой композитную конструкцию с различными составляющими:
| Компонент | Роль |
|---|---|
| Частицы карбида вольфрама | Обеспечивают исключительную твердость, чтобы противостоять износу |
| Кобальт / никелевое связующее | Скрепляет частицы карбида вольфрама вместе |
| Добавки, такие как тантал, титан, ниобий | Повышение прочности, устойчивости к разрушению |
| Подложка из стали или сплава | Опорный слой для увеличения толщины пластины |
Основную износостойкость обеспечивает твердый карбид вольфрама, а связующее и основа обеспечивают механическую поддержку. Варьирование размеров зерен карбида, процентного содержания связующего и легирующих элементов позволяет создавать специальные составы износостойких пластин.
Общие стандарты карбида вольфрама износа пластины маркировать композиции, как 10/15/20% кобальта, ссылаясь на количество кобальта связующего используется по отношению к содержанию карбида вольфрама. Более высокое содержание кобальта повышает прочность, но снижает твердость.
Свойства износостойких пластин из карбида вольфрама
Композитная конструкция обеспечивает оптимальные физико-механические и эксплуатационные свойства износостойких пластин из карбида вольфрама:
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Плотность | 13,6 - 15,1 г/см3 |
| Твердость | До 92 HRA (86 HR45N) |
| Прочность на сжатие | До 8650 МПа |
| Прочность на изгиб | До 2410 МПа |
| Максимальная температура эксплуатации | До 500°C |
| Теплопроводность | 60-100 Вт/м°К |
Сверхвысокие показатели твердости и прочности обеспечивают карбиду вольфрама исключительную стойкость к истиранию по сравнению с 300-400 BHN для легированных сталей. В сочетании с термической стабильностью это позволяет выживать в условиях высоких нагрузок, воздействующих на поверхности через частицы, пузырьки, потоки жидкости и т.д.
Специализированные "керметные" композиции с карбонитридом титана + никель также обеспечивают пиковую твердость, близкую к 92 HRA, для экстремальной абразивной стойкости в рудах, песках, грязных сырьевых материалах и т.д.
Производство износостойких пластин из карбида вольфрама
Для изготовления износостойких пластин из карбида вольфрама используются две основные технологии:
Спеченные и прессованные пластины
Порошок карбида вольфрама и связующее спрессовываются в пластины размером до 400 мм x 400 мм и толщиной до 30 мм при высокой температуре и давлении. Несколько штампованных пластин могут быть припаяны к стали для получения более толстых секций. Они обладают однородными свойствами, а сложные формы могут быть получены с помощью штампов для прессования. Однако размер ограничивает возможности применения материала.
Типичные характеристики износостойких пластин из спеченного карбида вольфрама
- Постоянная микроструктура, оптимизирующая механические характеристики
- Толщина готового листа до 30 мм в один слой
- Точная геометрия с помощью прессовых штампов
- Доступны обычные кобальтовые или никелевые связующие
Сплавленные и наложенные пластины
С помощью пламенного напыления, сварки или лазерной наплавки измельченные частицы карбида вольфрама наплавляются на стальную основу для изготовления больших цельных износостойких пластин. Они могут достигать больших размеров, например 1500 x 6000 мм, но при этом имеют направленные колебания твердости, основанные на технике наплавки, которыми необходимо управлять.
Типичные характеристики пластин из плавленого карбида вольфрама
- Одиночные изделия с полями площадью до 9 кв. м
- Варианты толстых пластин 40, 50, 60 мм
- Снижение затрат на сырье
- Некоторые различия в свойствах пластин
Накладные однокомпонентные износостойкие детали позволяют сэкономить на изготовлении, а прессованные и спеченные многослойные композиты обеспечивают оптимальные эксплуатационные характеристики.
Применение Износостойкие пластины из карбида вольфрама
Обладая лучшей в своем классе стойкостью к эрозии, коррозии и абразивному износу, износостойкие пластины из карбида вольфрама защищают жизненно важное оборудование в горнодобывающей, минералообрабатывающей, теплоэнергетической, цементной и других отраслях промышленности, связанных с обработкой материалов:
| Промышленность | Распространенные проблемы износа | Применение износостойких пластин |
|---|---|---|
| Добыча | Удары и истирание минеральных руд, таких как железо, медь, золото, серебро | Футеровка желобов, бункеров, грохотов, циклонов, классификаторов |
| Обработка минералов | Эрозия руд, коррозия, дымовые газы | Колена труб, клапаны, футеровка сепараторов |
| Цемент | Удары, истирание от известняка, угля, добавок | Конус классификатора, защита лопастей сепаратора |
| Производство стали | Абразивный износ от агломерата, кокса, минеральных грузов | Бункер, желоба, деки грохота, воздуховоды |
| Электростанции | Эрозия от летучей золы, сажевые дорожки | Сегменты горловины пульверизатора, компоненты воздухоподогревателя |
Благодаря специально подобранному составу карбида вольфрама и связующего вещества, эти жертвенные износостойкие детали выдерживают скорость частиц более 50 м/с в различных температурных зонах, защищая активы стоимостью в миллионы долларов.
Стандарты и технические условия на пластины из карбида вольфрама
Спецификации промышленных износостойких пластин из карбида вольфрама охватывают физические, механические и композиционные свойства:
| Параметр | Типовая спецификация |
|---|---|
| Содержание карбида вольфрама | Вес от 70 до 97% |
| Переплет металлический | Типы и процентное соотношение кобальта и никеля |
| Размер зерна твердого сплава | Микрометры с учетом условий износа |
| Значение твердости | Значения по Роквеллу / Виккерсу |
| Размеры пластины | Длина x ширина x толщина в мм |
| Степени композиции | ISO 13384 / 23344, стандарты США LanCarb |
Помимо физического размера, такие свойства, как твердость, размер зерен и химический состав, определяются в зависимости от условий эксплуатации. Также изготавливаются специальные составы для уникальных типов частиц, встречающихся в рудах, клинкерах, угле и т.д.
Отраслевые стандарты помогают квалифицировать износостойкие пластины из карбида вольфрама:
- ISO 23344 определяет марки карбида вольфрама для рынков горнодобывающей промышленности, обработки минералов, стали, термического напыления.
- ASTM B777 имеет более 50 марок карбида вольфрама с добавлением кобальта, никеля и специальных связующих.
- Американский консорциум LanCarb разрабатывает сверхизносостойкие композиции из карбида вольфрама
Ведущие производители также перечисляют собственные семейства продуктов для плит, такие как MB60, Durit CB500, Permabond TC420, указывая типы связующих, структуру зерен и специальные добавки.
Факторы проектирования износостойких деталей из карбида вольфрама
При проектировании износостойких пластин из карбида вольфрама учитываются особенности применения:
| Параметр | Варианты дизайна и рекомендации |
|---|---|
| Твердость поверхности | - Твердость от 86 до 92 HRA в зависимости от типа частиц - Повышенная твердость для подачи тонкого абразива |
| Размер зерна твердого сплава | - Мелкие зерна 2-8 мкм для мелких эрозионных частиц - Крупные зерна размером 12-30 мкм для ударного и грубого абразивного воздействия |
| Процентное содержание связующего | - Никелевое или кобальтовое связующее для повышения прочности - Низкое содержание связующего для максимальной износостойкости |
| Размеры пластины | - Более широкие пластины для минимизации стыков - Оптимальная длина для удобства крепления |
| Толщина и крепление пластин | - Более толстые пластины позволяют реже производить замену - Надежные крепления для снятия напряжения во избежание трещин |
Благодаря индивидуальным свойствам износостойких пластин, подобранным с учетом твердости руды, формы частиц, скорости подачи, температуры и других особенностей, срок службы 300-500% может быть увеличен по сравнению с обычной сталью.
Глобальные поставщики карбида вольфрама износа частей
Известные международные поставщики продукции из карбида вольфрама включают в себя:
| Компания | Штаб-квартира | Продукция |
|---|---|---|
| Kennametal | США | Пользовательские карбида вольфрама износа пластины, плитки и кирпичи |
| Элемент шесть | Ирландия | Марки карбида вольфрама для абразивных шламов |
| Sandvik | Швеция | Керамические футеровки и плитки из карбида вольфрама |
| Металогения | Испания | Пластины из карбида вольфрама, наплавленные на сталь |
| Китай Минметаллы | Китай | Прессованные заготовки износостойких пластин из карбида вольфрама |
| Plansee | Австрия | Чистый карбид вольфрама и никелевые связующие пластины |
Такие мировые горнодобывающие корпорации, как Rio Tinto, BHP, доверяют этим производителям защиту от износа на всех участках обработки минералов. Региональные игроки на таких рынках, как Индия, Китай и Ближний Восток, дополняют международных брендовых поставщиков.
Помимо готовых износостойких деталей, специализированные компании, производящие изделия из карбида вольфрама, поставляют полуфабрикаты для прессованных пластин, фирменные связующие и зерновые смеси для пластин и производственных цехов для создания индивидуальных износостойких решений.
Вопросы и ответы
Какие существуют различные типы износостойких пластин из карбида вольфрама?
- Основные категории продукции - многослойные штампованные пластины с равномерной твердостью и наплавленные накладки на сталь с направленными свойствами. В рамках этих категорий композиции подбираются по размеру карбида, процентному содержанию кобальта/никеля и т.д.
Какие сварочные процессы могут зафиксировать панели из износостойких пластин из карбида вольфрама на оборудовании?
- Специальные припои из никелевого сплава, наплавка PTA и электронно-лучевые сварные швы обеспечивают крепление, рассчитанное на высокие вибрации. Для облегчения замены предпочтительнее использовать механические болты.
Как выбрать карбид вольфрама или керамику для защиты от износа?
- Карбид вольфрама преобладает в средах с высокой нагрузкой, где преобладает абразивный износ и требуется стойкость к разрушению. Техническая керамика подходит для умеренных эрозионных и коррозионных условий, требующих термостойкости.
Какую толщину подложки следует использовать для накладок на износостойкие пластины?
- Для кранов, экскаваторов и более легких конструкций достаточно стали 8-12 мм для плоских осадков без опорных стоек. Для желобов, бункеров и стрелок, подверженных ударам, сталь толщиной 20-25 мм с ребрами жесткости лучше справляется с нагрузками.
От чего зависит срок службы износостойких изделий из карбида вольфрама?
- Стоимость жизненного цикла включает в себя скорость износа, определяющую необходимую толщину пластин. Это зависит от типа частиц, скорости, скорости подачи и угла наклона. Графики технического обслуживания для осмотра и затяжки болтов также влияют на долговечность.
Как восстанавливаются или ремонтируются изнашиваемые детали из карбида вольфрама после эксплуатации?
- Небольшая эрозия может быть устранена путем наращивания металла и механической обработки. При износе более толстых участков размеры восстанавливаются путем наложения новых накладок. Полностью изношенные детали необходимо заменить новыми плитами из прессованных пластин.
