دستیابی به موفقیت فناوری مواد دنده: تحقیقات در مورد عمر خدمات آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در چرخ دنده های مارپیچی

در زمینه انتقال صنعتی ، به عنوان یک مؤلفه اصلی ، عملکرد مواد مارپیچ دنده به طور مستقیم قابلیت اطمینان و کارآیی و نگهداری تجهیزات را تعیین می کند. با ارتقاء صنعت تولید به سمت دقت بالا ، بار زیاد و عمر طولانی ، تنگنای مقاومت در برابر سایش مواد دنده سنتی در شرایط عملیاتی شدید به طور فزاینده ای برجسته می شود. در سالهای اخیر ، تحقیق و توسعه و استفاده از مواد آلیاژ مقاوم در برابر سایش ، راه حل های جدیدی را برای دستیابی به موفقیت عملکرد چرخ دنده های مارپیچی ارائه داده است و به تمرکز فنی زمینه انتقال جهانی صنعتی تبدیل شده است.

1. تنگناهای عملکردی و نقاط درد صنعت مواد دنده سنتی

چرخ دنده های مارپیچی سنتی بیشتر از فولاد کاربریز شده 20crmnti یا فولاد 45# Tempered استفاده می کنند. اگرچه آنها از قدرت و سختی خاصی برخوردار هستند ، اما از نظر بار زیاد ، تأثیر قوی و محیط های خورنده محدود هستند:
میزان سایش زیاد: در نورد داغ متالورژی ، ماشین آلات معدن و سایر سناریوها ، میزان سایش خستگی تماس سطح دنده می تواند به 0.05 میلی متر در هزار ساعت برسد که منجر به کاهش دقت انتقال می شود.
مقاومت در برابر خوردگی ضعیف: در محیط های مرطوب مانند مهندسی شیمی و مهندسی دریایی ، فولاد سنتی مستعد ابتلا به خوردگی الکتروشیمیایی است و میانگین عمر خدمات 30 ٪ -50 ٪ کوتاه می شود.
از دست دادن بهره وری بزرگ انرژی: ضرر اصطکاک ناشی از سطوح خشن 15 ٪ -20 ٪ از کل مصرف انرژی تجهیزات را تشکیل می دهد ، که مطابق با روند تولید سبز نیست.

2. پیشرفت های فنی و مزایای عملکرد مواد آلیاژ مقاوم در برابر سایش

آلیاژ جدید مقاوم در برابر سایش یک سیستم محافظت سه بعدی از "ضریب اصطکاک کمبود خوردگی فاز سخت" از طریق ترکیب عناصر چند آلیاژ و بهینه سازی ریزساختار ایجاد کرده است:
نوآوری ترکیب آلیاژ
چدن کروم بالا: میزان کروم به 20 ٪ -30 ٪ افزایش می یابد و یک مرحله سخت کاربید کروم از نوع M7C3 را تشکیل می دهد ، با ریزگینی HV1400-1600 ، که 4-5 برابر بیشتر از فولاد سنتی است.
آلیاژ مبتنی بر نیکل: عناصر نیکل 15 ٪ -25 ٪ را اضافه کنید تا یک محلول جامد مکعب صورت محور ایجاد شود و مقاومت در برابر خوردگی آن 8-10 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ است و برای محیط های قوی اسید و قلیایی قوی مناسب است.
اصلاح آلیاژ مس: عناصر کمیاب مانند بریلیم و تیتانیوم را برای اصلاح دانه ها به 5-10μm معرفی کنید ، در حالی که ضریب اصطکاک را به زیر 0.03 کاهش می دهد ، نزدیک به سطح پلی تترالورو اتیلن.
ارتقاء فرآیند آماده سازی
فناوری ذوب خلاء: از طریق ذوب آلیاژ در محیط خلاء ، محتوای ناخالصی زیر 0.005 ٪ کنترل می شود تا از نقص در منافذ هوا و اجزاء سرباره جلوگیری شود.
فرآیند فرونشست ایزوترمال: تحول باینیت در یک حمام نمک 250-350 انجام می شود ، به طوری که لایه تنش فشاری باقیمانده (عمق 0.3-0.5 میلی متر) روی سطح دنده تشکیل می شود و عمر مقاومت در برابر خستگی 200 ٪ -300 ٪ افزایش می یابد.
فناوری پوشش سطح: از فناوری رسوب بخار فیزیکی (PVD) برای روکش روکش مانند الماس (DLC) استفاده کنید ، با ضخامت 2-5 میکرومتر ، و زبری سطح زیر RA0.2 افت می کند.

3. کاربرد صنعت و تأیید داده های چرخ دنده های مارپیچ آلیاژ مقاوم در برابر سایش

کاربرد تجاری آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در بسیاری از زمینه ها پیشرفت هایی را ایجاد کرده است ، که باعث افزایش قابل توجه قابلیت اطمینان تجهیزات و اقتصاد می شود:
صنعت متالورژی: پس از چرخ دنده های یک آسیاب فولادی از آلیاژ نیکل کروم بالا ، عمر خدمات از 6 ماه به 5 سال تمدید می شود ، میزان سایش به 0.01 میلی متر در هزار ساعت کاهش می یابد و هزینه نگهداری سالانه 80 ٪ کاهش می یابد.
صنعت شیمیایی: چرخ دنده های آلیاژ مبتنی بر نیکل به طور مداوم در محیط اسید هیدروکلریک (غلظت 30 ٪ ، دمای 80 ℃) به مدت 1000 ساعت کار می کنند ، با عمق خوردگی تنها 0.02 میلی متر ، که 12 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ 316L است.
میدان انرژی جدید: پس از استفاده از گیربکس برق باد از آلیاژ مقاوم در برابر مس ، راندمان انتقال از 92 ٪ به 96 ٪ افزایش یافته و مصرف انرژی سالانه حدود 500000 درجه کاهش یافته و سر و صدای آن 15dB (A) کاهش یافته است.
براساس داده های انجمن بین المللی دنده (AGMA) ، اندازه بازار جهانی دنده آلیاژ مقاوم در برابر سایش در سال 2023 به 4.7 میلیارد دلار رسیده است که نرخ رشد سالانه 12.5 ٪ است که از این تعداد چرخ دنده های مارپیچی بیش از 60 ٪ را تشکیل می دهند و به سریعترین بخش رشد تبدیل می شوند.

4. تکامل فن آوری آینده و تأثیر صنعت

توسعه مواد آلیاژ مقاوم به سایش به سمت کامپوزیت ، هوشمند و سبز تکرار می شود:
طراحی ساختاری کامپوزیت: مواد شیب "سطح سطح سخت سطح مقاوم در برابر سایش" را توسعه دهید و به ترکیب متالورژی لایه های مختلف آلیاژ از طریق فناوری روکش لیزر ، با در نظر گرفتن سختی سطح و مقاومت کلی در برابر ضربه برسید.
ادغام نظارت هوشمند: سنسور Grating Fiber Bragg (FBG) تعبیه شده در ماتریس دنده برای نظارت بر تغییرات سایش و دما در زمان واقعی ، و با الگوریتم AI برای پیش بینی عمر باقیمانده ، با میزان خطای کمتر از 5 ٪ ترکیب شده است.
عمل اقتصاد دایره ای: قابلیت بازیافت آلیاژهای مقاوم در برابر سایش به بیش از 95 ٪ می رسد و مصرف انرژی در فرآیند تولید 30 ٪ پایین تر از فرآیندهای عملیات حرارتی سنتی است که مطابق با الزامات "برنامه اقدام اقتصاد دایره ای" اتحادیه اروپا است.
از انتقال سنگین ماشین آلات معدن به کنترل دقیق تجهیزات نیمه هادی ، چرخ دنده های مارپیچ آلیاژ مقاوم در برابر سایش در حال تغییر شکل منطق اساسی انتقال صنعتی هستند. این موفقیت در فناوری مواد نه تنها جایگزینی برای مواد سنتی فولادی است ، بلکه پشتیبانی کلیدی برای تبدیل تولید به "نگهداری کمتر ، عمر طولانی و راندمان انرژی بالا" است. از آنجا که صنعت تولید جهانی همچنان به افزایش نیازهای خود برای قابلیت اطمینان و پایداری ادامه می دهد ، پیش بینی می شود چرخ دنده های آلیاژ مقاوم در برابر سایش بیش از 70 ٪ از بازار انتقال سطح بالا را در پنج سال آینده اشغال کند و به یکی از شاخص های اصلی برای اندازه گیری پیشرفته تجهیزات صنعتی تبدیل شود. $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $