Защо традиционните решения вече не са достатъчни

Абразивното износване е една от най-честите причини за повреди и преждевременно изваждане от експлоатация на промишлено оборудване. Независимо дали става въпрос за минната индустрия, производството на цимент, кариерната техника, рециклирането или обработката на насипни материали, детайли като шнекове, транспортни спирали, трошачки, смесители и улеи работят при постоянен контакт с абразивни частици.

Този непрекъснат процес постепенно намалява дебелината на металните повърхности, нарушава геометрията на детайлите и води до по-чести ремонти, по-високи разходи за резервни части и непланирани престои.

В продължение на десетилетия индустрията разчита на стандартни телове за твърдо наваряване, съдържащи хромови, ниобиеви или волфрамови карбиди. Макар тези материали да осигуряват добра защита, развитието на материалознанието през последните години доведе до появата на нов клас износоустойчиви сплави – наноструктурираните наваръчни материали.

Те представляват една от най-значимите стъпки напред в областта на защитата срещу износване.

 

Какво представляват нанотехнологиите в металургията?

Когато се говори за нанотехнологии, повечето хора ги свързват с електрониката, медицината или космическите технологии. В действителност една от най-успешните им индустриални реализации е именно в съвременната металургия.

Терминът "нано" описва структури с размери под 100 нанометра – приблизително хиляда пъти по-малки от дебелината на човешки косъм.

Още през 80-те години развитието на електронната микроскопия позволява на учените да наблюдават поведението на металите на атомно ниво. Това поставя началото на интензивни изследвания върху влиянието на размера на кристалните зърна върху механичните свойства на металите.

Резултатите показват нещо изключително интересно:

колкото по-фина е микроструктурата на сплавта, толкова по-високи могат да бъдат едновременно нейната твърдост, износоустойчивост и устойчивост на напукване.

В продължение на години тези технологии остават трудно приложими в заваряването, тъй като високите температури разрушават фината структура на материала.

Едва през последните две десетилетия производители като Castolin Eutectic разработват специални легиращи системи, които позволяват образуването на стабилна наноструктура директно по време на процеса на наваряване.

Това поставя началото на ново поколение материали за защита срещу износване.

 

Каква е разликата между стандартните телове и наноструктурираните сплави?

При традиционните износоустойчиви телове защитата се осигурява основно от големи карбидни частици, разположени в металната матрица.

Макар тези карбиди да притежават висока твърдост, между тях остават участъци от по-мека метална основа. Именно тези области започват първи да се износват под въздействието на абразивните частици.

С времето карбидите губят опора, отчупват се и процесът на износване се ускорява.

Наноструктурираните сплави използват различен подход.

Вместо ограничен брой едри карбиди, те съдържат огромно количество изключително фини борокарбиди и карбидни частици, равномерно разпределени в цялата метална структура.

Получава се своеобразна "триизмерна защитна мрежа", която разпределя натоварването по цялата повърхност.

Това носи няколко съществени предимства:

• значително по-бавно развитие на абразивното износване;
• по-равномерно износване без локални слаби зони;
• по-висока устойчивост срещу отчупване на твърдите частици;
• по-дълъг експлоатационен живот на защитното покритие.

На практика това означава повече работни часове между ремонтите и по-ниски разходи за поддръжка.

 

NanoAlloy 390N – практическо приложение на нанотехнологиите

Един от най-съвременните представители на този клас материали е NanoAlloy 390N, разработен от Castolin Eutectic.

Това е заваръчна тел с метален пълнеж, предназначена за защита на детайли, работещи при екстремно абразивно износване.

Нейната микроструктура съдържа висока концентрация от сложни борокарбиди, разпределени в специално разработена наноструктурирана метална матрица.

Благодарение на това покритието съчетава качества, които трудно могат да бъдат постигнати едновременно при конвенционалните сплави:

• изключително висока твърдост;
• висока устойчивост на абразивно износване;
• добра устойчивост на ударни натоварвания;
• запазване на свойствата при високи работни температури.

Особено предимство е, че материалът достига почти максималната си твърдост още при първия слой наваряване, дори при известно разреждане с основния метал.

Това позволява използването на по-малко заваръчен материал, по-малко проходи и значително съкращаване на времето за ремонт.

 

Предимства спрямо стандартните телове за твърдо наваряване

В сравнение с традиционните наваръчни материали NanoAlloy 390N предлага редица технологични предимства.

По-висока износоустойчивост

Фината наноструктура разпределя защитните частици много по-равномерно по цялата повърхност, което значително забавя процеса на абразивно износване.

По-малък разход на материал

Благодарение на високата твърдост още при първия слой често не се налага изграждане на многослойно покритие.

По-кратко време за ремонт

По-малкият брой проходи означава по-кратък престой на оборудването и по-ниски производствени загуби.

Висока термична стабилност

Покритието запазва твърдостта си дори при температури, близки до червено нагряване, и издържа многократни цикли на нагряване и охлаждане.

Отлично качество на заваръчния шев

Получените отложения са гладки, практически без шлака и с минимална необходимост от последваща механична обработка.

По-добро съотношение цена–ефективност

В много приложения NanoAlloy 390N се явява икономически по-изгодна алтернатива на покритията на база волфрамов карбид, като същевременно осигурява сравнима или по-добра устойчивост на абразивно износване.

 

Правилното нанасяне е ключът към максималната ефективност

Както всяка високотехнологична сплав, NanoAlloy 390N показва най-добрите си качества при правилно приложение.

Телта може да се използва както със защитен газ, така и без него, което осигурява голяма гъвкавост при различни производствени условия.

За запазване на наноструктурата се препоръчва:

• минимален топлинен вход;
• контролирано охлаждане между отделните слоеве;
• правилна подготовка на основния материал;
• спазване на препоръчителните параметри на заваряване.

При повечето приложения е необходима единствено минимална шлифовка след наваряване.

 

Типични приложения

NanoAlloy 390N намира приложение при детайли, изложени основно на финоабразивно износване:

• шнекове;
• транспортни спирали;
• облицовки на трошачки;
• улеи;
• компоненти на миксери;
• транспортьорни системи;
• оборудване за добив и преработка на инертни материали;
• машини в циментовата индустрия;
• минно и кариерно оборудване;
• инсталации за рециклиране.

Материалът не се препоръчва за наваряване върху манганови (Hadfield) стомани и не е оптималният избор при приложения, където доминират силни ударни натоварвания вместо абразивно износване.

Поради това правилният избор на сплав винаги трябва да бъде съобразен с конкретните условия на работа.

 

Как Ремотерм помага на своите клиенти

Като официален представител на Castolin Eutectic за България, Ремотерм предлага не само доставка на NanoAlloy 390N, но и цялостно инженерно решение.

Нашите специалисти анализират механизма на износване, оценяват работните условия и препоръчват най-подходящата технология за възстановяване и защита на оборудването.

Освен доставка на материалите, извършваме професионално наваряване както в собствената ни производствена база, така и директно на място при клиента.

 

Заключение

Развитието на нанотехнологиите променя начина, по който индустрията защитава оборудването си от износване. Вместо компромис между твърдост и експлоатационен живот, съвременните наноструктурирани сплави предлагат оптимален баланс между висока износоустойчивост, по-добра механична стабилност и по-ниски експлоатационни разходи.

NanoAlloy 390N е ярък пример за тази еволюция. Благодарение на своята усъвършенствана микроструктура материалът осигурява значително по-дълъг живот на детайлите, по-рядка необходимост от ремонт и по-висока производствена ефективност – предимства, които го превръщат в едно от най-модерните решения за защита срещу екстремно абразивно износване.