معرفی چدن مقاوم به سایش نوریهارد برای استفاده در پمپ های اسلاری و آسیاب ها

چدن های مقاوم به سایش:

سایش (wear) عبارت است از کاهش و از بین رفتن تدریجی ماده در نتیجه عملیات مکانیکی متقابل اجسام بر سطوح یکدیگر. یکی از انواع سایش، سایش خراشان (Abrasion wear) است که در اثر تماس و حرکت نسبی یک سطح سخت در مقابل یک سطح نرم به وجود آمده و باعث تخریب و انهدام ماده نرم می شود. وقوع این پدیده در صنعت بسیار متداول است. از جمله در پمپ ها، لوله ها، شیرها و اتصالات که آب های گل آلود و ماسه دار را منتقل می کنند، همواره با سایش خراشان مواجه هستیم. سایش ناشی از جریان سریع آب گل آلود و یا حاوی ذرات شن و ماسه که بسیار ساینده هستند باعث کاهش ضخامت، سوراخ شدن و تخریب این قطعات و تجهیزات می شود. یکی از راهکارهایی که برای پیشگیری و یا کاهش اثرات مخرب سایش و یا افزایش عمر قطعات تحت سایش به کار گرفته می شود، استفاده از مواد مقاوم تر به سایش در ساخت آن ها است.

چدن های مقاوم به سایش از مواد پر کاربرد در ساخت برخی قطعات صنعتی از جمله قطعات پمپ (محفظه، پروانه، رینگ سایشی و …) و ولو و شیرهای اسلاری، غلتک های نورد، میله، سندان و صفحات بدنه در سنگ شکن ها، سینی و غلطک آسیاب های غلطکی، لاینر آسیاها، صفحات و قطعات دستگاه های ساچمه پاش، تیغه، کفشک و پوسته داخلی مخازن مخلوط کن های معدنی، قطعات دستگاه های آجرسازی و مواد نسوز و غیره هستند. چدن های کم آلیاژ نیکل مولیبدن دار با گرافیت ورقه ای و زمینه بینتی، چدن های سفید آلیاژی نیکل کروم دار و چدن های سفید آلیاژی پرکروم از انواع چدن های مقاوم به سایش هستند که در این صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

غلتک آسیاب غلتکی

لاینر آسیای گلوله ای

پروانه پمپ اسلاری

چدن های سفید آلیاژی نیکل کروم دار در صنعت به نام چدن های نایهارد (Ni-Hard Iron) یا نیکل-سخت شهرت پیدا کرده اند. چدن های نایهارد در ۴ تیپ C ،B ،A و D تولید می شوند که تفاوت اصلی آن ها در ترکیب شیمیایی (مقدار عناصر نیکل، کروم و کربن) است. تیپ های C ،B ،A و D به ترتیب به نام های تجاری نایهارد ۱، نایهارد ۲، نایهارد ۳ و نایهارد ۴ شناخته می شوند. نایهارد ۱ و ۲ دارای ۵-۳٫۳ درصد نیکل و ۴-۱٫۴ درصد کروم هستند و تفاوت اصلی آن ها این است که نایهارد ۱ کربن بیشتری نسبت به نایهارد ۲ دارد. نایهارد ۳ دارای ۴-۲٫۷ درصد نیکل و ۲٫۵-۱ درصد کروم و نایهارد ۴ دارای ۷-۴٫۵ درصد نیکل و ۱۱-۷ درصد کروم است. چدن های نایهارد در استاندارد ASTM A 532 و طبق کلاس I معرفی شده اند.

چدن های سفید آلیاژی پرکروم طبق معرفی استاندارد ASTM A 532 شامل ۲ کلاس آلیاژی II و III هستند. کلاس آلیاژی II شامل ۵ تیپ D ،C ،B ،A و E است. تیپ A کلاس II آلیاژ ۱۲ درصد کروم و کلاس III آلیاژ ۲۵ درصد کروم است. تیپ های B و C کلاس II آلیاژهای ۱۵ درصد کروم و مولیبدن دار هستند و تفاوت اصلی آن ها این است که تیپ B کربن پایین و تیپ C کربن بالا است. تیپ های D و E کلاس II آلیاژهای ۲۰ درصد کروم و مولیبدن دار هستند و تفاوت اصلی آن ها این است که تیپ D دارای کربن کمتری نسبت به تیپ E است.

در جدول زیر، ترکیب شیمیایی چدن های مقاوم به سایش طبق استاندارد ASTM A 532 را می توانید مشاهده بفرمایید.

چدن نوریهارد:

با توجه به اینکه در سطرهای قبلی، چدن های نایهارد را معرفی کوتاهی کرده ایم، احتمالاً گمان برده اید که در عنوان این نوشته یعنی “معرفی چدن های نوریهارد” اشتباهی رخ داده و چدن نایهارد به اشتباه چدن نوریهارد نوشته شده است. البته که که اشتباهی رخ نداده است و قصد ما در این نوشته، معرفی چدن های نوریهارد است و نه چدن های نایهارد. چدن نوریهارد اشتهار کمتری در صنعت ما دارد، زیرا این چدن، آلیاژ ویژه و نامگذاری شده ی شرکت پمپ ساز آلمانی KSB برای تولید قطعات بسیار مقاوم پمپ برای کاربری های در معرض سایش زیاد به ویژه اسلاری پمپ ها و اسلاری ولوها است. شرکت KSB با آزمون هایی که انجام داده است، ادعا می کند که مقاومت به سایش چدن نوریهارد حداقل دو برابر چدن نایهارد ۴ است. با توجه به اینکه در بسیاری از صنایع ما به خصوص صنایع معدنی، فولاد، شن و ماسه، خردایش سنگ های معدنی و غیره از پمپ های شرکت بسیار مطرح KSB آلمان استفاده می شود، چدن نوریهارد نام ناآشنایی برای مهندسان و تکنسین های این صنایع و همچنین سازندگان پمپ ها و ولوها و قطعات یدکی مورد نیاز آن ها نیست.

ایستگاه پمپاژ – پمپ های اسلاری

البته ناگفته نماند که چدن نوریهارد از نظر ترکیب شیمیایی، تقریباً معادل با چدن مقاوم به سایش تیپ B کلاس II استاندارد ASTM A 532 است. چدن نوریهارد، چدن سفید آلیاژی با ساختار کاربیدهای اولیه و ثانویه ای است که در زمینه مارتنزیتِ تشکیل شده از سیکل عملیات حرارتی ویژه پخش شده و خواص مقاوم به سایش آن را موجب می شود. مقاومت به سایش بالای این چدن نتیجه ی مستقیم ساختار فازی آن است که آن هم از عملیات حرارتی مناسب پس از ریخته گری حاصل می شود. بهترین زمینه فازی برای این منظور، ساختار مارتنزیت پر کربن و سختی است که سختی آن ناشی از کاربیدهای ثانویه پراکنده در زمینه باشد.

عناصر آلیاژی چدن نوریهارد شامل حدود ۱۶ درصد کروم و ۳ درصد مولیبدن با مقدار حدود ۲٫۶ درصد کربن و ۰٫۶ درصد سیلیسیم است. ساختار زمینه این چدن پس از ریخته گری، آستنیت با حداقل سختی ۴۵۰ برینل است. این ساختار مقاومت به سایش بالایی ندارد و از سوی دیگر قابلیت ماشینکاری بسیار پایینی هم دارد. بنابراین در ساخت قطعات چدن نوریهارد، دو مرحله عملیات حرارتی لازم است: مرحله اول پس از ریخته گری به منظور افزایش قابلیت ماشینکاری قطعات و مرحله دوم پس از ماشینکاری قطعات و قبل از پرداخت نهایی به منظور تشکیل ساختار مناسبی که سختی (حدود ۶۰ راکول سی) و مقاومت به سایش بالایی دارد.

بدنه پمپ اسلاری

مشکلات تولید قطعات چدن نوریهارد:

ریخته گری و عملیات حرارتی قطعات چدن های سفید آلیاژی از جمله چدن نوریهارد با دشواری های زیادی همراه است. عیوب کشیدگی، حفرات انقباضی، نفوذ ذوب، ماسه سوزی و ترک خوردن قطعه از جمله عیوب متداولی است که در ریخته گری این نوع چدن ها به وجود می آید. حذف این عیوب نیاز به دانش متالورژیکی، آشنایی اصولی با تکنولوژی ریخته گری و تجربه کاری فراوان در ریخته گری چدن های سفید آلیاژی دارد.

عملیات حرارتی جزو فرایندهای اصلی تولید چدن های نایهارد و نوریهارد است. بدون عملیات حرارتی مناسب، ماشینکاری این نوع چدن ها مقدور نخواهد بود. از سوی دیگر، مقاومت به سایش و عمر سایشی قطعات آن ها بستگی مستقیم به ریزساختاری دارد که از ریخته گری حاصل نمی شود و نیاز به عملیات حرارتی مناسب دارد. سیکل نامناسب عملیات حرارتی، زمان های کم یا زیاد نگهداری در دماهای بالا، نرخ های سرمایش و گرمایش نادرست و غیره از جمله خطاهای عملیات حرارتی است که منجر به ترک خوردن و اسکرپ قطعه قبل از تحویل، شکست ترد زود هنگام در حین سرویس و یا عمر پایین قطعه می شود.

پروانه یا ایمپلر پمپ اسلاری

همکاری برای تولید چدن های نایهارد و نوریهارد:

تیم فنی عصر مواد با بهره گیری از دانش متالورژیکی و تکنولوژیکی کارشناسان باسابقه خود و با همراهی واحدهای مهندسی معکوس، مدل سازی، ریخته گری و عملیات حرارتی و ماشینکاران مجربی که متخصص در زمینه تولید انواع قطعات چدن های نایهارد و نوریهارد هستند، آمادگی همکاری با متقاضیان محترم برای تولید و تحویل بدنه یا محفظه پمپ و ولو، پروانه یا ایمپلر، رینگ و صفحات سایشی پمپ، لاینر یا آستری آسیاها، سینی و غلتک آسیاب های غلتکی و قطعات مختلفِ در معرض سایش در انواع صنایع را دارد. برای مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر می توانید با شماره تلفن ۰۴۱۳۶۶۷۴۹۲۲ تماس حاصل فرمایید و یا درخواست خود را از قسمت ارتباط با ما مطرح نمایید.