A les indústries de processament de metalls com ara l'acer i els metalls no-ferrosos, els laminadors són l'equip bàsic per aconseguir la deformació plàstica dels materials. Entre elles, les plaques de revestiment, com a components importants de suport i protecció del sistema de rotlles del laminador, afecten directament la precisió de laminació, la qualitat del producte i l'estabilitat operativa de l'equip. En condicions de treball d'exposició-a llarg termini a forces de rodament enormes, impactes d'alta-freqüència i fricció, el desgast és un fenomen inevitable. Comprendre el desgast científicament i adoptar mètodes de reparació efectius és de gran importància per controlar els costos de producció i garantir una producció contínua.
Causes i efectes del desgast de la placa de revestiment de laminador
El desgast de la placa de revestiment és un procés complex i complet, que es deriva principalment dels següents aspectes:
1. Desgast mecànic: Aquesta és la forma de desgast més significativa. Durant el procés de laminació, els rotlles exerceixen una pressió enorme sobre la palangana metàl·lica per deformar-la, i aquesta força es transmet a les plaques de revestiment a través dels seients dels coixinets. La micro-fricció i l'impacte contínues es produeixen entre les plaques de revestiment i els seients dels coixinets i les finestres del suport del molí, provocant una pèrdua gradual de material superficial i una disminució de la precisió dimensional.
2. Desgast per fatiga: La càrrega de treball del laminador es caracteritza per cicles periòdics. Sota l'acció-a llarg termini de la tensió alterna, es desenvoluparan esquerdes microscòpiques a les capes superficials o subsuperfícies de les plaques de revestiment. Aquestes esquerdes s'expandeixen i es connecten contínuament, provocant que el material es desprengui en forma de flocs prims, formant picades o esquinçaments.
3. Condicions de lubricació: tot i que hi ha lubricació entre les superfícies de contacte de les plaques de revestiment, en condicions de càrrega pesada i de baixa-velocitat, és difícil formar una pel·lícula de lubricació fluida completa, que sovint provoca una lubricació del límit o fins i tot una fricció seca, que agreuja les ratllades i el desgast de la superfície.
4. Precisió d'instal·lació i alineació: si les plaques de revestiment estan mal instal·lades, o si el sistema de rotllos del laminador està mal alineat, provocarà una distribució desigual de la càrrega i una càrrega excèntrica, provocant que algunes plaques de revestiment suportin una tensió anormalment alta, accelerant el seu desgast i danys.
Els efectes directes del desgast de la placa de revestiment inclouen: pèrdua de precisió de posicionament axial i radial dels rotlles, que provoca un gruix desigual i una mala forma de la cinta enrotllada; augment de la distància de desgast que provoca vibracions i sorolls de l'equip, afectant la vida útil dels coixinets i altres components relacionats; i en casos greus, es pot produir una fractura de la placa de revestiment, que es tradueix en temps d'inactivitat no planificat, interrompen els horaris de producció i provoca pèrdues econòmiques importants. II. Resposta tradicional: limitacions de la substitució per revestiments nous
Quan s'enfronten al desgast del revestiment, l'enfocament tradicional més directe és substituir els revestiments gastats per peces de recanvi noves. Aquest mètode té avantatges clars: els nous revestiments tenen dimensions estàndard i un rendiment constant, i la seva instal·lació restaura ràpidament l'equip a la seva precisió de disseny original, fent que l'operació sigui senzilla.
Tanmateix, confiar únicament en la substitució per peces noves té limitacions importants:
Cost elevat: els revestiments per a laminadores grans solen ser forjats amb acer aliat{0}}d'alta qualitat i cada unitat és cara. La substitució freqüent suposa una gran despesa en peces de recanvi.
Pressió logística: des de l'adquisició de peces de recanvi i el transport fins a la gestió d'inventaris, es requereix un capital important i recursos d'emmagatzematge. Si es produeix un desgast sobtat i greu i l'inventari és insuficient, l'espera que arribin peces noves pot provocar un temps d'inactivitat prolongat.
Residus materials: el desgast sovint es concentra en zones de treball localitzades. Substituir tot el revestiment significa descartar una gran quantitat de material que encara és funcional, cosa que contradiu el principi de conservació dels recursos.
Adaptabilitat limitada: el material i el rendiment dels nous revestiments estàndard són fixos i no es poden "personalitzar" per optimitzar-les per a les condicions específiques de desgast d'estands i productes particulars.
Tecnologia de reparació de revestiments desgastats: valor i enfocaments
En comparació amb la substitució completa, la reparació i la reutilització de revestiments gastats s'està convertint en una opció més econòmica i tècnicament orientada. La idea bàsica de la reparació és restaurar la mida i la forma de la base del revestiment desgastat i millorar-ne el rendiment local mitjançant la fabricació additiva i altres mètodes.
Actualment, els principals enfocaments tecnològics de reparació inclouen:
1. Reparació de superfícies: Aquesta és la tecnologia més utilitzada. Implica dipositar una o més capes de material de soldadura d'aliatge a la superfície desgastada del revestiment mitjançant mètodes com ara la soldadura per arc i la soldadura protegida amb gas. La clau del procés de reparació és:
Coincidència del material: en funció de la composició química del material de base del revestiment i les condicions de treball (com la pressió, l'impacte i la temperatura), seleccioneu filferros/elèctrodes de soldadura superiors o coincidents per garantir una unió forta entre la capa de reparació i el material base, i que la duresa, la resistència al desgast i la resistència a les esquerdes compleixin els requisits.
Control del procés: es requereixen procediments de soldadura estrictes per controlar la temperatura de preescalfament, la temperatura entre passades, el corrent i la tensió de soldadura, i mesures de refredament lent post-soldadura per evitar un esforç de soldadura excessiu que provoqui deformacions o esquerdes. Mecanitzat: un cop finalitzada la soldadura de superfície, s'utilitzen mètodes de processament mecànic diversificats, com ara el fresat i la mòlta, per restaurar la precisió dimensional i l'acabat superficial del revestiment reparat als requisits dels dibuixos de disseny.
Els avantatges de la reparació de la soldadura de superfície radiquen en el gran gruix de la capa de reparació i l'alta força d'unió, que permet una reposició de material flexible segons les condicions de desgast. Els reptes inclouen els alts requisits tècnics per als operadors, el risc d'introduir defectes a causa de processos inadequats i la possibilitat que la zona afectada per la calor-alteri les propietats locals del material base.
2. Reparació per polvorització tèrmica: aquesta tecnologia consisteix a polvoritzar materials de recobriment fosos o semi-fosos (com ara aliatges metàl·lics, ceràmiques o compostos metàl·lics-ceràmics) a la superfície del revestiment pre-tractat mitjançant un corrent de gas-d'alta velocitat per formar un recobriment. Els mètodes utilitzats habitualment inclouen la polvorització d'arc, la polvorització amb flama i la polvorització de plasma.
Els seus avantatges inclouen una temperatura de treball relativament baixa, una baixa entrada de calor al material de base del revestiment i un baix risc de deformació; pot ruixar diversos-materials d'alt rendiment, millorant significativament la resistència al desgast de la superfície i la resistència a la corrosió; i el gruix del recobriment és controlable.
Les limitacions inclouen que la unió entre el recobriment i el material base és principalment mecànica (alguns processos poden aconseguir unió metal·lúrgica) i la força d'unió pot ser inferior a la de la capa superficial quan està sotmesa a grans càrregues d'impacte; el recobriment sol ser prim i no és adequat per reparar el desgast profund.
3. Tecnologia de reparació de compostos: en aplicacions pràctiques, les tecnologies de compostes s'utilitzen sovint per aprofitar els seus punts forts i mitigar les seves debilitats. Per exemple, per a zones molt desgastades, primer s'utilitza la soldadura de superfícies per omplir l'àrea i després s'aboca una capa de material especial més resistent al desgast-a la superfície; o s'utilitza la tecnologia de revestiment làser, que pot aconseguir unió metal·lúrgica de materials en pols amb el material base amb una taxa de dilució molt baixa, donant lloc a menys deformació tèrmica i una estructura més densa, però la inversió i el cost de l'equip són més elevats.
Anàlisi comparativa de reparació i substitució
L'elecció entre reparació i substitució requereix un judici integral basat en factors tècnics i econòmics:
En termes de cost: el cost de la reparació sol ser només entre el 30% i el 60% del cost d'adquisició de peces noves, la qual cosa és un avantatge important. Això és especialment cert per als camins grans i cars, on els estalvis són especialment significatius.
En termes de temps de cicle: el cicle de reparació és generalment més curt que el cicle d'adquisició i fabricació de peces noves, especialment per a empreses amb capacitats de reparació-in situ o socis de reparació locals, cosa que pot reduir significativament el temps d'inactivitat.
Pel que fa al rendiment: la tecnologia de reparació ofereix la possibilitat d'"actualitzacions de rendiment". Mitjançant l'ús de materials de reparació més resistents al desgast-i impactes-, es poden reforçar els punts febles que abans eren propensos al desgast i la vida útil del component reparat pot fins i tot superar la de la nova peça original. El rendiment d'una peça nova, però, està fixat.
