การตีขึ้นรูปของเครื่องบดคืออะไร?

การตีขึ้นรูปคั้น เป็น ส่วนประกอบโลหะที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอที่ผลิตผ่านกระบวนการตีขึ้นรูปโดยเฉพาะสำหรับใช้ในเครื่องจักรบด ขุด และลดขนาด ในเหมืองแร่ เหมืองหิน โลหะวิทยา และการผลิตรวม ประกอบด้วยชิ้นส่วนโครงสร้างและรับแรงกระแทกของเครื่องบดกราม เครื่องบดกรวย เครื่องบดกระแทก เครื่องบดแบบค้อน และเครื่องบดแบบไจราทอรี — ส่วนประกอบต่างๆ เช่น เพลาเยื้องศูนย์ เพลาหลัก แผ่นสลับ แขนพิตแมน ขากรรไกรบด และตัวเรือนแบริ่ง เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านี้ทำงานภายใต้การรับแรงกระแทกหนักอย่างต่อเนื่อง แรงอัดที่รุนแรง และการสึกหรอจากการเสียดสี กระบวนการตีซึ่งจัดแนวการไหลของเกรนให้สอดคล้องกับรูปทรงของชิ้นส่วนและกำจัดความพรุนภายในของการหล่อ จึงเป็นวิธีการผลิตที่มอบความทนทานและความน่าเชื่อถือตามความต้องการใช้งานเหล่านี้

ส่วนประกอบสำคัญที่ผลิตเป็นการตีขึ้นรูปคั้น

ชิ้นส่วนสำคัญหลายชิ้นในอุปกรณ์บดมักถูกผลิตขึ้นเพื่อเป็นการตีขึ้นรูปเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่ต้องการทั้งความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานต่อการสึกหรอ:

เพลาประหลาดและเพลาหลัก

เพลาเยื้องศูนย์เป็นหัวใจของขากรรไกรหรือเครื่องบดกรวย โดยจะแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการบดแบบลูกสูบ ประสบการณ์องค์ประกอบนี้ โหลดการดัดงอ แรงบิด และแรงกระแทกรวมกัน ในทุกรอบการบด ทำซ้ำหลายล้านครั้งตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร เพลาเยื้องศูนย์ที่ทำจากโลหะผสมเหล็กหลอมให้ความต้านทานความเมื่อยล้าและความทนทานต่อแรงกระแทก ซึ่งเพลาหล่อไม่สามารถส่งได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้โหลดแบบวนต่อเนื่องเหล่านี้ เพลาหลักในเครื่องบดแบบกรวยรับแรงบดเต็มที่ที่ส่งจากส่วนแมนเทิลผ่านเพลาไปยังเฟรม ซึ่งต้องใช้การตีขึ้นรูปโดยไม่มีข้อบกพร่องภายในที่อาจทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าจากการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดที่มีความเครียดสูง

Pitman Arms และแผ่นสลับ

แขนพิทแมนในเครื่องบดกรามจะส่งการเคลื่อนที่ของเพลาเยื้องศูนย์ไปยังกรามที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นงานตีขึ้นรูปเรขาคณิตขนาดใหญ่และซับซ้อนซึ่งจะต้องทนทานต่อการรับน้ำหนักแบบไดนามิกหลายร้อยตันในเครื่องบดหลักขนาดใหญ่ แขนพิตแมนปลอมแปลงมีความแข็งแกร่งกว่างานเชื่อมที่มีขนาดเท่ากันอย่างมาก เนื่องจากการตีโลหะจะขจัดโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจากการเชื่อม และรับประกันการไหลของเกรนอย่างต่อเนื่องรอบๆ จุดที่มีความเข้มข้นของความเค้น เช่น รูแบริ่งเจอร์นอลและการเปลี่ยนผ่านหน้าตัด แผ่นสลับทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบความปลอดภัยแบบบูชายัญ ซึ่งได้รับการออกแบบมาให้ยื่นก่อนเฟรม และจะต้องได้รับการหล่อขึ้นรูปตามข้อกำหนดคุณสมบัติทางกลที่แม่นยำ เพื่อให้แตกหักเมื่อรับน้ำหนักที่ถูกต้อง แทนที่จะเร็วหรือช้าเกินไป

ตัวเรือนแบริ่งและส่วนประกอบเฟรม

ตัวเรือนแบริ่งในเครื่องบดหลักรองรับเพลาเยื้องศูนย์ผ่านการกระแทกอย่างต่อเนื่อง ตัวเรือนฟอร์จให้ความเสถียรของมิติที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการหล่อ โดยจะรักษารูปทรงของรูไว้ภายใต้การรับน้ำหนักอย่างต่อเนื่องได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความพอดีของตลับลูกปืนที่ถูกต้อง และป้องกันความล้มเหลวของตลับลูกปืนก่อนกำหนดจากการบิดเบี้ยวของรู

แผ่นโรเตอร์บดค้อนและบาร์เป่า

ในเครื่องบดค้อนและเครื่องบดกระแทก แผ่นโรเตอร์ที่มีหมุดค้อนและตัวค้อนนั้นถูกผลิตขึ้นมาเป็นการตีขึ้นรูปที่ต้องการความต้านทานแรงกระแทกสูงสุด กระบวนการตีขึ้นรูปทำให้เกิดโครงสร้างเกรนละเอียดที่ดูดซับพลังงานกระแทกโดยไม่เกิดการแตกหักง่าย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่การกระแทกด้วยค้อนแต่ละครั้งอาจส่งพลังงานได้หลายพันจูล

เหตุใดการตีขึ้นรูปจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการหล่อในการใช้งานแบบคั้น

ทางเลือกระหว่างการตีและการหล่อสำหรับส่วนประกอบเครื่องบดย่อยนั้นขึ้นอยู่กับสภาวะการรับน้ำหนักเฉพาะที่ชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องอยู่รอด เครื่องบดกำหนดโปรไฟล์การโหลดที่เปิดเผยจุดอ่อนพื้นฐานของการหล่อ:

วัสดุที่ใช้ในการตีขึ้นรูปคั้น

การตีขึ้นรูปคั้น เป็น produced from wear-resistant alloy steels specifically selected to provide the correct balance of hardness, toughness, and thermal stability for each application:

• เหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนปานกลาง (เช่น 42CrMo4, 4140): วัสดุที่ใช้สำหรับเพลาบด แขนพิตแมน และแผ่นสลับ - หลังจากการอบชุบและอบชุบด้วยความร้อน ความต้านทานแรงดึงของ 900–1,100 เมกะปาสคาล ด้วยค่าแรงกระแทกแบบชาร์ปีที่สูงกว่า 60 J สามารถทำได้ โดยเป็นการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวที่จำเป็นสำหรับการโหลดแบบไดนามิก
• เหล็กกล้าโครเมียมคาร์บอนสูง: สำหรับการใช้งานที่ความต้องการความแข็งของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอเป็นข้อกำหนดหลัก เหล็กกล้าโครเมียมคาร์บอนสูงที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนถึง 55–62 HRC ให้ความต้านทานการเสียดสีที่จำเป็นที่พื้นผิวสัมผัสของวารสารแบริ่งและพื้นผิวลูกเบี้ยว
• เหล็กโลหะผสมนิกเกิล - โครเมียม - โมลิบดีนัม: สำหรับส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดและรับน้ำหนักมากที่สุดในเครื่องบดหลัก — เพลาเยื้องศูนย์และเพลาหลักขนาดใหญ่มาก ซึ่งความหนาของส่วนจำกัดความลึกของการเจาะผ่านการบำบัดความร้อน — เกรด Ni-Cr-Mo ให้ความสามารถในการชุบแข็งบนส่วนที่หนา ทำให้มั่นใจได้ถึงคุณสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอผ่านหน้าตัดทั้งหมดของกระบวนการตีขึ้นรูป
• เหล็กกล้าโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอที่มีปริมาณ Mn-Si สูง: สำหรับตัวค้อนและแท่งระเบิดของเครื่องบดกระแทกซึ่งต้องใช้ทั้งความแข็งเริ่มต้นและความสามารถในการชุบแข็งงานภายใต้แรงกระแทก

กระบวนการผลิต: จากเหล็กแท่งไปจนถึงการตีขึ้นรูปสำเร็จรูป

การผลิตเครื่องบดตีขึ้นรูปตามลำดับที่ได้รับการควบคุมซึ่งจะปรับโครงสร้างเกรนภายในและคุณสมบัติทางกลให้เหมาะสม:

1. การเลือกเหล็กและการเตรียมลิ่ม: เกรดเหล็กโลหะผสมถูกเลือกตามข้อกำหนดส่วนประกอบ สำหรับการตีขึ้นรูปขนาดใหญ่ที่สำคัญ การหลอมอาร์คหลอมด้วยสุญญากาศ (VAR) หรือหลอมด้วยอิเล็กโทรสแล็ก (ESR) ช่วยลดการรวมตัวและการแยกตัวของอโลหะที่จะทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้า
2. เครื่องทำความร้อนเหล็กแท่ง: แท่งเหล็กถูกให้ความร้อนจนถึงช่วงอุณหภูมิการตีขึ้นรูป (โดยทั่วไปคือ 1,100–1,250°C สำหรับโลหะผสมเหล็ก) ในเตาควบคุมบรรยากาศเพื่อป้องกันการเกิดตะกรันที่มากเกินไป และรับประกันความเป็นพลาสติกที่สม่ำเสมอตลอดทั้งส่วน
3. การตีขึ้นรูปร้อน: บิลเล็ตถูกสร้างขึ้นภายใต้เครื่องอัดไฮดรอลิกหรือค้อนโดยมีการควบคุมการลดลงในแต่ละขั้นตอน - การลดลงแต่ละครั้งจะปรับแต่งขนาดเกรนและจัดแนวการไหลของเกรนให้สอดคล้องกับรูปทรงของชิ้นส่วน ปิดรูพรุนที่หลงเหลือจากแท่งโลหะเดิม
4. ควบคุมความเย็นและการทำให้เป็นมาตรฐาน: การตีขึ้นรูปจะถูกทำให้เย็นลงภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมเพื่อบรรเทาความเครียดจากการตีขึ้นรูป และสร้างโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอก่อนการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย
5. การรักษาความร้อนดับและอุณหภูมิ: การตีขึ้นรูปจะถูกทำให้เป็นออสเทนไนต์ ดับ (ในน้ำมัน น้ำ หรือการเพิ่มปริมาณโพลีเมอร์ ขึ้นอยู่กับขนาดส่วนและโลหะผสม) จากนั้นจึงนำไปอบที่อุณหภูมิที่ต้องการเพื่อให้ได้ความสมดุลของความแข็งและความเหนียวที่ระบุ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญและดำเนินการภายใต้การควบคุมอุณหภูมิเวลาที่แม่นยำ
6. การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT): การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) จะตรวจสอบความเป็นอิสระจากข้อบกพร่องภายใน การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) ช่วยยืนยันความสมบูรณ์ของพื้นผิวและใกล้พื้นผิว การทดสอบความแข็งในหลายจุดจะตรวจสอบความสม่ำเสมอของการอบชุบด้วยความร้อน
7. การกลึงหยาบและการเก็บผิวละเอียด: การตัดเฉือน CNC จนถึงพิกัดความเผื่อมิติสุดท้าย โดยได้ผิวสำเร็จตามที่ระบุไว้ — โดยทั่วไปวารสารตลับลูกปืนต้องใช้ Ra 0.8 µm หรือดีกว่า

ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพในบริการคั้น

ข้อได้เปรียบเฉพาะที่การตีขึ้นรูปด้วยเครื่องบดให้บริการแปลโดยตรงเป็นต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของที่ลดลงสำหรับผู้ปฏิบัติงานอุปกรณ์:

• ขยายระยะเวลาการให้บริการ: เพลาปลอมแปลงและส่วนประกอบโครงสร้างในเครื่องบดหลักมีอายุการใช้งานตามปกติ 5 ถึง 15 ปี ก่อนการเปลี่ยน — เปรียบเทียบกับ 1 ถึง 3 ปีสำหรับส่วนประกอบหล่อที่เทียบเท่าในการใช้งานเดียวกัน
• ลดการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน: การไม่มีข้อบกพร่องภายในในการตีขึ้นรูปที่มีคุณภาพหมายถึงความล้มเหลวจะค่อยเป็นค่อยไปและคาดเดาได้แทนที่จะเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน - การแพร่กระจายของรอยร้าวจะช้ากว่าในโครงสร้างจุลภาคที่ได้รับการปรับปรุง ทำให้โปรแกรมการบำรุงรักษามีเวลาในการตรวจจับการพัฒนาความล้าก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรง
• เสถียรภาพในการทำงานที่อุณหภูมิสูง: การตีขึ้นรูปจะคงคุณสมบัติทางกลไว้ที่อุณหภูมิสูงซึ่งเกิดจากการบดอัดด้วยปริมาณงานสูงและการประมวลผลทางโลหะวิทยา - องค์ประกอบของโลหะผสมและพารามิเตอร์การรักษาความร้อนได้รับการคัดเลือกมาโดยเฉพาะเพื่อรักษาความแข็งและความแข็งแรงที่อุณหภูมิการทำงานที่ทำให้วัสดุเกรดต่ำอ่อนตัวลง
• ความแม่นยำของมิติที่สม่ำเสมอ: ส่วนประกอบที่หลอมจะคงรูปร่างไว้ภายใต้ภาระที่ต่อเนื่องมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการหล่อ โดยรักษาระยะห่างและตำแหน่งของตลับลูกปืนที่ถูกต้องตลอดอายุการใช้งาน — รักษาประสิทธิภาพของเครื่องจักรโดยรวมและลดการสึกหรอของส่วนประกอบรอง