1. Wprowadzenie: Gdy zużycie koncentruje się wokół dolnej części elementu

Elementy odporne na zużycie nie zawsze ulegają awarii równomiernie.

W wielu zastosowaniach mechanicznych większość elementu pozostaje konstrukcyjnie sprawna, podczas gdy stosunkowo niewielki obszar roboczy doświadcza powtarzającego się ścierania i kontaktu. Wymiana całego elementu na materiał o wyższym stopniu stopu może zwiększyć koszty produkcji bez konieczności efektywnego rozwiązywania rzeczywistego wzorca zużycia.

Takie było wyzwanie stojące za wymaganiem dotyczącym płyty górnej z powłoką z węglika wolframu dla klienta w Wietnamie.

Klient potrzebował elementu, który mógłby zachować mocną stalową konstrukcję, jednocześnie zapewniając dodatkową ochronę wokół dolnej sekcji, gdzie koncentrowało się zużycie.

2. Scenariusz zastosowania: Wielokierunkowe zużycie na krytycznych powierzchniach roboczych

Płyta górna działa z dolną sekcją wystawioną na powtarzający się kontakt mechaniczny. Ponieważ kontakt nie ogranicza się do jednej idealnie płaskiej powierzchni, ochrona tylko dolnej powierzchni pozostawiłaby otaczające powierzchnie odsłonięte.

Projekt musiał zatem jednocześnie rozwiązać kilka praktycznych problemów:

• Główny korpus potrzebował wystarczającej wytrzymałości i ciągliwości
• Krytyczne wymiary musiały zostać zachowane poprzez obróbkę skrawaniem
• Dolna sekcja robocza wymagała znacznie wyższej odporności na zużycie
• Ochrona przed zużyciem musiała obejmować wiele powierzchni, a nie jedną
• Sekcje z węglika musiały pozostać bezpiecznie przymocowane do stalowego podłoża

Proste zwiększenie twardości kompletnego stalowego elementu nie zostało uznane za najbardziej odpowiednie podejście, ponieważ korpus konstrukcyjny i powierzchnie zużycia pełnią różne funkcje.

3. Rozwiązanie Kingrail: Kuty korpus 16Mn z lutowaniem pięciostronnym węglikiem

W oparciu o wymagania dotyczące elementu, Kingrail opracował rozwiązanie produkcyjne wokół kutej stalowej obudowy 16Mn.

Pustak stalowy został najpierw wykuty w celu ustalenia głównej struktury, a następnie obrobiony w celu uzyskania wymaganych wymiarów i interfejsów.

Najważniejszą częścią rozwiązania był układ ochrony przed zużyciem.

Zamiast nakładania węglika wolframu tylko na jedną powierzchnię roboczą, bloki węglika wolframu zostały przylutowane do pięciu powierzchni dolnej sekcji. Stworzyło to chronioną strefę zużycia wokół części elementu najbardziej narażonej podczas pracy.

Kompletna sekwencja produkcyjna obejmowała:

• Przygotowanie surowca 16Mn
• Kucie głównego elementu
• Obróbka zgrubna i precyzyjna
• Przygotowanie pięciu powierzchni z węglikiem
• Wybór i pozycjonowanie bloków z węglika wolframu
• Kontrolowane lutowanie
• Końcowe wykończenie i kontrola wymiarowa

Takie podejście pozwoliło na oddzielne zarządzanie funkcjami konstrukcyjnymi i odpornymi na zużycie w ramach jednego gotowego elementu.

4. Wartość zastosowania: Ochrona obszaru, który faktycznie się zużywa

Główną zaletą rozwiązania jest rozkład materiałów.

Stalowy korpus 16Mn nadal zapewnia wytrzymałość, ciągliwość i skrawalność wymaganą dla elementu, podczas gdy bloki z węglika wolframu chronią obszary poddane skoncentrowanemu ścieraniu.

Pięciostronna konfiguracja zapewnia również praktyczną przewagę nad ochroną jednostronną, ponieważ zużycie może rozwijać się wzdłuż dolnych i sąsiednich powierzchni podczas eksploatacji.

W przypadku projektu w Wietnamie rozwiązanie zapewnia kilka oczekiwanych korzyści operacyjnych:

• Zmniejszone bezpośrednie ścieranie podłoża stalowego
• Lepsza ochrona krytycznych dolnych powierzchni
• Zachowanie oryginalnych charakterystyk konstrukcyjnych stalowego korpusu
• Zmniejszone ryzyko szybkiej zmiany geometrii elementu przez lokalne zużycie
• Potencjał dłuższych interwałów wymiany w warunkach ściernych

Rzeczywiste zwiększenie żywotności zależy od obciążenia roboczego, warunków kontaktu, czynnika ściernego, praktyki konserwacji i innych czynników terenowych. Z tego powodu Kingrail ocenia elementy odporne na zużycie zgodnie z rzeczywistym zastosowaniem klienta, zamiast stosować stałe twierdzenia o żywotności.

5. Wniosek: Bardziej ukierunkowane podejście do elementów odpornych na zużycie

To zastosowanie w Wietnamie ilustruje, jak poważne zużycie nie zawsze wymaga całkowicie innego materiału elementu. W wielu przypadkach bardziej praktycznym rozwiązaniem jest utrzymanie wytrzymałego stalowego korpusu konstrukcyjnego i wzmocnienie tylko obszarów, które doświadczają największego ścierania.

Łącząc kuty i obrobiony korpus 16Mn z blokami z węglika wolframu przylutowanymi do pięciu dolnych powierzchni, płyta górna osiąga wyraźny podział między wsparciem konstrukcyjnym a ochroną przed zużyciem.

Możliwości Kingrail w zakresie kucia, odlewania, obróbki skrawaniem i niestandardowej produkcji pozwalają na opracowywanie podobnych elementów zgodnie z rysunkami klienta i rzeczywistymi wzorcami zużycia. Dla klientów borykających się z przedwczesnym zużyciem części stalowych, pierwszym krokiem nie jest zatem proste wybranie twardszego materiału, ale zidentyfikowanie, gdzie występuje zużycie, jak element jest obciążony i które powierzchnie wymagają dodatkowej ochrony.