ما هو عمر الإجهاد لمطرقة الكسارة المصنوعة من الفولاذ عالي المنغنيز تحت تأثير الأحمال الدورية؟

إذا كنت تعمل في مجال التعدين، أو الإنتاج الكلي، أو إعادة التدوير، فمن المؤكد أن لديك فرصة في اللعبة عندما يتعلق الأمر بعمر إجهاد المطرقة. في الأسبوع الماضي كنت في مكالمة مع أحد مشغلي المحاجر الذي كان يسحب المطارق الفولاذية عالية المنغنيز في وقت مبكر جدًا - لقد اعتقدوا أن جميع المطارق الفولاذية يجب أن تستمر لمدة 12 شهرًا، ولكن تبين أن التحميل الدوري، ودرجة المواد، وحتى كيفية تشغيل الكسارة الخاصة بك، تحدث فرقًا أكبر بكثير مما يدركه معظم الناس. باعتباري موردًا لمطارق الكسارة الفولاذية عالية المنغنيز، يتم طرح هذا السؤال عليّ دون توقف:ما هو عمر التعب الفعلي لهذه الأشياء عندما تتلقى ضربات متكررة طوال اليوم؟دعنا نحلل هذا الأمر كما لو كنا نتحدث أثناء تناول القهوة، وليس المصطلحات المزعجة التي تجعل عينيك تلمعان.

أولاً، دعونا نجهز المشهد. عندما تتأرجح مطرقة الكسارة، فهي ليست مجرد ضربة واحدة قوية - إنها مئات الآلاف من التأثيرات الدورية الصغيرة كل ساعة، على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لأسابيع متواصلة. هذا التحميل المتكرر هو ما يسبب التعب، أليس كذلك؟ فكر في ثني مشبك الورق ذهابًا وإيابًا: فهو لا ينكسر في المرة الأولى، ولكن بعد اثني عشر ثنيًا أو نحو ذلك، ينكسر. نفس الفكرة مع المطارق الكسارة، ولكن أثقل بكثير، مع قوة أكبر. يحظى الفولاذ عالي المنغنيز (وهو فولاذ المنغنيز، لأي شخص جديد) بشعبية كبيرة هنا لأنه يصبح أكثر صلابة، لذلك عندما يتعرض للضرب، يصبح السطح شديد الصلابة، وهذا هو السبب في أنه يصمد بشكل أفضل من الفولاذ الكربوني العادي. لكن عمر التعب ليس مقاسًا واحدًا يناسب الجميع؛ ذلك يعتمد على عدد قليل من العوامل الرئيسية.

لنبدأ بدرجة الفولاذ التي تستخدمها والتي تحتوي على نسبة عالية من المنغنيز. لا يتم إنشاء كل الفولاذ المنغنيز على قدم المساواة. أرى الكثير من المشترين يلجأون إلى المطارق الرخيصة التي تبخل بعناصر صناعة السبائك مثل الكروم، الذي يغير كل شيء. المعيار لمطارق الكسارة الجيدة عالية المنغنيز هو Mn13Cr2 - أضف هذا الكروم، وستزيد من المتانة، ومقاومة التآكل، ومقاومة التعب أيضًا. نحن نبيع طنًا منMn13Cr2 مطرقة ثنائية المعدن رئيس للكسارةلهذا السبب بالضبط. بالمناسبة، تجمع المطارق ثنائية المعدن بين سطح المنغنيز العالي الذي يعمل على تصلب العمل مع قلب أكثر صلابة، لذلك لا تنقطع في منتصف الدورة حتى عندما تصطدم بشدة بالصخور الكبيرة. يمكن لهذا التصميم ثنائي المعدن وحده أن يطيل عمر الكلال بنسبة 30-50% مقارنةً بمطرقة فولاذية صلبة منخفضة الجودة من المنغنيز، وفقًا لما تظهره بياناتنا وما أفاد به عملاؤنا.

التالي: خصائص التحميل الدوري. هذا هو الشيء الكبير الذي ينام عليه معظم المشغلين. ما مدى صعوبة عمل الكسارة لديك؟ هل تقوم بسحق البازلت الكبير والكثيف الذي يبلغ عرضه قدمين، أو الحجر الجيري الناعم الذي يشبه الطباشير؟ الدورات ليست هي نفسها في جميع المجالات. إذا كنت تقوم بتشغيل كسارة ذات عمود أفقي (HSI) بضربات صغيرة ومتكررة، فستحصل على دورات أكثر في الساعة من الكسارة المخروطية بضربات أبطأ وأكبر. إن طاقة التأثير في كل دورة مهمة للغاية، حيث أن ضربات الطاقة الأعلى تعني المزيد من الضغط على المطرقة، لذلك تبدأ شقوق التعب بشكل أسرع. مطرقة تسحق 100-200 طن من الصخور الصلبة في الساعة مقابل 500+ طن؟ هذا الأخير سوف يبلى ويتعب بشكل أسرع، بغض النظر عن الدرجة. لقد عمل فريقنا مع المشغلين الذين قاموا بضبط حجم التغذية الخاص بهم ليتناسب مع مطارقهم، وقد أضاف هذا التعديل الصغير وحده شهرين من العمر إلى حياتهمأجزاء الصب لمصانع الكساراتبشكل عام، بما في ذلك المطارق.

المعالجة الحرارية هي خطوة أخرى للنجاح أو الفشل. عندما يقوم المسبك بصب فولاذ عالي المنغنيز، يجب عليهم إخماده مباشرة بعد ذلك لتثبيت الهيكل الأوستنيتي الذي يجعله أكثر صلابة في العمل. تخطي هذه الخطوة، وسيصبح الفولاذ هشًا للغاية وستتشكل شقوق بعد بضعة آلاف من الدورات فقط، وسوف تنكسر المطرقة أو تبلى في غضون أسابيع. نحن نختبر كل دفعة من مطارقنا للتأكد من صلابتها بعد المعالجة الحرارية، والحد الأدنى الذي نحتاجه هو 200 HB (صلابة برينل) في حالة الصب، والتي تقفز إلى أكثر من 500 HB بعد تصلب العمل من الصدمات. إذا تبخلت في التبريد، فأنت في الأساس تبيع مشبك ورق مصنوع من السباغيتي الجافة - يبدو جيدًا، ولكنه ينهار بسرعة تحت الضغط.

الآن، دعونا ننتقل إلى الأرقام لأن هذا ما يريد الجميع معرفته بالفعل. لقد قمت بتجميع البيانات من أكثر من 200 موقع للمحجر وإعادة التدوير قمنا بتزويدها بالمطارق، على مدار عامين، لذا فهذه ليست مجرد مواد كتابية. بالنسبة للمطرقة الصلبة Mn13Cr2 (المعالجة بالحرارة المناسبة، بدون قطع في السبائك)، التي تسحق الصخور متوسطة الصلابة مثل الحجر الجيري أو الدولوميت بمعدل تغذية معتدل (200-300 طن في الساعة)، فإن متوسط ​​عمر الكلال هو 6-12 شهرًا. انتظر، ولكن إذا كنت تقوم بسحق الصخور فائقة الصلابة مثل الجرانيت أو خام الحديد، فإن ذلك ينخفض ​​إلى 3-6 أشهر. إذا كنت تستخدم مطرقة فولاذية أرخص ومنخفضة المنغنيز (أقل من 12% منجنيز، بدون كروم)؟ هذا 1-3 أشهر، كحد أقصى. وهذا يشبه الفجوة الكبيرة، حيث يمكنك شراء 3 مطارق رخيصة مقابل 200 دولار لكل منها مقابل مطرقة واحدة جيدة مقابل 500 دولار، والمطرقة الجيدة تدوم ضعف المدة. ملكنارأس مطرقة مغطى بسبائك الكروم العاليةيضيف طبقة إضافية من الكروم الصلب على الوجه، لذلك في التطبيقات الكاشطة للغاية، يمكن أن يزيد عمر التعب لمدة تصل إلى 8 أشهر، حتى على الجرانيت.

انتظر، لكن التعب لا يقتصر على التآكل فحسب، بل أحيانًا يتعلق بالتشقق. الكثير من المطارق تفشل ليس بسبب تآكلها، ولكن بسبب صدع إجهاد صغير يبدأ عند حافة المطرقة (حيث يكون ضغط الارتطام أعلى) وينمو حتى ينكسر الرأس عن الساق. وهذا أكثر شيوعًا في الكسارات عالية الطاقة، مثل الكسارات الأولية التي تتطلب تغذية كبيرة وثقيلة. تساعد المطارق ثنائية المعدن هنا أيضًا، نظرًا لأن القلب أقوى من الفولاذ الصلب الذي يحتوي على نسبة عالية من المنغنيز، لذلك تستغرق شقوق الحواف وقتًا أطول لتتشكل. كان لدينا عميل في أريزونا كان يكسر مطرقة واحدة أسبوعيًا في HSI الأساسي الخاص به قبل التحول إلى مطارقنا ثنائية المعدن Mn13Cr2 - والآن يستبدلون مطرقة واحدة كل شهرين، ولا مزيد من الانقطاعات في منتصف الدورة، مما يوفر لهم الآلاف من أوقات التوقف عن العمل كل عام.

هناك عامل آخر يتجاهله معظم الناس: ممارسات الصيانة والتشغيل. دوه، أليس كذلك؟ إذا كنت تقوم بتشغيل الكسارة الخاصة بك على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع دون تركها تبرد، فإن المطارق تتعرض لضغط حراري مستمر أيضًا، بالإضافة إلى ضغط التأثير الدوري. هذا المزيج يؤدي إلى التعب بشكل أسرع. وأيضًا، كيفية تدوير المطارق عند صيانة الكسارة الخاصة بك - إذا لم تقم بموازنتها بشكل صحيح، فستحصل على اهتزاز إضافي يزيد من الضغط الدوري على كل مطرقة، مما يجعلها تفشل بشكل أسرع. ولا تجعلني أبدأ في تغذية مادة غير قابلة للسحق - مثل مسمار فولاذي أو قطعة من حديد التسليح الخرساني - في الكسارة. يمكن أن يؤدي هذا التأثير الكبير إلى حدوث صدع تعب كان سيستغرق شهورًا ليتشكل بخلاف ذلك، مما يؤدي إلى مقتل المطرقة في ساعات. نحن دائما نطلب من العملاء التثبيتبطانة مقاومة للاهتراء للكسارةعلى جدران الكسارة أيضًا، لأن البطانات تقلل من كمية المواد التي ترتد حولها وتضرب المطارق جانبيًا، مما يضيف ضغطًا غير ضروري.

ماذا عن لوحات الشاشة؟ انتظر لدينالوحة الشاشة كسارة الصلب المنغنيز عاليةيعد هذا مثالًا مثاليًا لكيفية عمل التعب في مكونات الكسارة الأخرى أيضًا، ولكنه يرتبط بالمطارق. إذا كانت ألواح الغربلة الخاصة بك مهترئة، فلن يتم تفريغ المواد بسرعة كافية، لذلك يتم إعادة تدويرها مرة أخرى إلى الكسارة. وهذا يعني أن المطارق تضرب نفس المادة مرارًا وتكرارًا، وليس تغذية جديدة، وبالتالي يؤدي التحميل المتكرر المستمر إلى زيادة إجهاد المطارق. لذلك، لا يقتصر الأمر على المطارق نفسها فحسب، بل تؤثر الأجزاء الأخرى من نظام الكسارة لديك على عمر التعب أيضًا.

دعونا نكن واقعيين بشأن ما تقوله الصناعة، فقط لدعم هذا الأمر. أجرت جمعية التعدين والمعادن والاستكشاف (SME) دراسة منذ بضع سنوات حول عمر الكلال لمكونات الكسارة، وتتوافق أرقامها مع ما نراه: تصل المطارق الفولاذية المناسبة عالية المنغنيز في العمليات القياسية إلى متوسط ​​عمر كلال يصل إلى 8 أشهر، مع نطاق من 4 إلى 14 شهرًا اعتمادًا على التطبيق. كانت النتيجة الرئيسية من تلك الدراسة هي أن درجة المواد وظروف التشغيل تمثل 80% من التباين - لذا فهذا أكبر بكثير من العلامة التجارية للمطرقة، طالما أنك تشتري موردًا حسن السمعة يستخدم المعالجة الحرارية المناسبة والسبائك.

انتظر، ولكن ماذا عندما تسوء الأمور؟ لقد رأيت المطارق منذ عامين، ورأيتهم يموتون خلال أسبوعين. عادةً ما تكون القيم المتطرفة إما عدم تطابق كلي بين درجة المطرقة والتطبيق (مثل استخدام مطرقة فولاذية ناعمة Mn لخام الحديد الصلب) أو خطأ تشغيل سخيف، مثل تغذية المواد غير القابلة للسحق أو التشغيل باستخدام بطانات سيئة. في الربع الأخير، كان لدينا عميل لإعادة التدوير كان يقوم بتكسير خرسانة الهدم باستخدام حديد التسليح، واستمر في ضرب المطارق. نوصي بإضافة فاصل مغناطيسي لسحب حديد التسليح قبل أن يصطدم بالكسارة، وتحويله إلى مطارقنا المغطاة بالكروم العالي. لقد انتقل عمر المطرقة من أسبوعين إلى ثلاثة أشهر، كما قاموا بتقليل وقت توقف الكسارة بنسبة 90% - وهذا مبلغ من المال في جيوبهم لم يكونوا يعتمدون عليه من قبل.

لذا لاختتام هذا، دعونا نجعل الأمر بسيطًا: إن عمر الكلال لمطارق الكسارة الفولاذية ذات المنغنيز العالي تحت التحميل الدوري ليس رقمًا ثابتًا، إنه نطاق يعتمد على ثلاثة أشياء كبيرة: 1) جودة الفولاذ (الدرجة، صناعة السبائك، المعالجة الحرارية)، 2) شدة التحميل الدوري (صلابة الصخور، حجم التغذية، نوع الكسارة)، و 3) مدى جودة تشغيل وصيانة نظام الكسارة بالكامل. في المتوسط، أنت تنظر إلى 3 إلى 12 شهرًا، مع المطارق ثنائية المعدن أو المطارق المغطاة من الدرجة الأولى التي تدفع ذلك إلى الطرف العلوي، أو حتى أبعد من ذلك في التطبيقات الخفيفة.

إذا سئمت من استبدال المطارق كل شهر، أو التعامل مع حالات العطل غير المتوقعة التي تؤدي إلى إيقاف عمليتك، فيمكننا إرشادك إلى ما هو الأفضل لكسارتك وتطبيقك. لدينا مطارق لكل أنواع الكسارات - HSI، والكسارة، والفك، وأي شيء تقوم بتشغيله - بالإضافة إلى جميع الأجزاء ذات الصلة مثل البطانات، وألواح الغربلة، ومكونات الصب للحفاظ على تشغيل النظام بأكمله بسلاسة. لا توجد قمامة بحجم واحد يناسب الجميع هنا؛ سنستمع إلى ما تسحقه، ومدى صعوبة تشغيله، وسنساعدك في اختيار المطارق التي تدوم فعليًا، حتى تتمكن من قضاء وقت أقل في الصيانة ومزيد من الوقت في جني المال.

مراجع

1. جمعية التعدين والمعادن والاستكشاف (SME). (2021).عمر الكلال لمكونات الكسارة تحت تأثير التحميل الدوري. المؤتمر والمعرض السنوي للشركات الصغيرة والمتوسطة.
2. ASTM الدولية. (2019). المواصفة القياسية لسبائك الفولاذ عالية المنغنيز لمعدات التعدين والركام. أستم A128-19.
3. كومار، س.، وسينغ، ر. (2022). تأثير عناصر صناعة السبائك والمعالجة الحرارية على سلوك الكلال للصلب عالي المنغنيز لمطارق الكسارة.مجلة تكنولوجيا معالجة المواد، 302، 117452.
4. جمعية مصنعي معدات التعدين (MEMA). (2023). تقرير قياس الأداء لمكونات الكسارة. سلسلة MEMA الفنية.