غلتک های شفت تراز و قطعات یدکی رولفرمر به ندرت به یک دلیل واضح خراب می شوند. در خطوط گالوانیزه ممتد، غلتکی که کاملاً قابل استفاده به نظر می رسد می تواند در عرض چند هفته فرسوده شود - یا هنگامی که یاتاقان مسدود می شود و رول از محفظه خود می افتد، باعث توقف خط می شود. تفاوت بین غلتکی که طول می کشد و غلتکی که تبدیل به سردرد نگهداری می شود معمولاً به دو تصمیم برمی گردد که مدت ها قبل از رسیدن قطعه به خط گرفته می شود: نحوه تشخیص حالت خرابی و اینکه آیا مواد و درمان سطح واقعاً با شرایط کار مطابقت دارد یا خیر.
این راهنما مکانیسم‌های شکست غالب در رول‌های تراز کننده و رولفرمر، مواد و انتخاب‌های سخت‌کننده‌ای را که به آنها پاسخ می‌دهند، و الزامات هندسی که تعیین می‌کند قطعه یدکی جدید مطابق خواسته‌ها عمل می‌کند یا تبدیل به شکست تکراری بعدی می‌شود را بررسی می‌کند.
چرا غلطک های شفت تراز در خطوط گالوانیزه خراب می شوند؟
اولین گام در تعیین غلتک جایگزین، درک آنچه در واقع شکست خورده است. در تراز کننده های کشش خط گالوانیزه دو مسیر شکست غالب است و راه حل های متفاوتی را می طلبد.
سایش و پوسته شدن سطح رول. رول کار تحت کشش و نیروی خمشی با نوار تماس می گیرد. هنگامی که شکل نوار ضعیف است - امواج لبه، سگک مرکزی، یا درزهای جوش - سطح رول ضربه متمرکز و تماس ساینده را جذب می کند. تحقیقات روی رول های کار تراز کننده کشش، سایش ساینده را به عنوان مکانیزم سایش اولیه شناسایی می کند، با نقص شکل نوار نورد گرم به عنوان علت اصلی سایش غیرعادی رول. فلس ها و مواد خارجی که بین رول های کار و رول های پشتیبان گیر کرده اند مشکل را تشدید می کنند و باعث ایجاد زبری و آسیب سطحی می شوند که به نوار منتقل می شود. در موارد شدید، علائم غلتک یا عیوب زیرسطحی می‌توانند به رویدادهای پوسته شدن تبدیل شوند، حتی تحت نیروهای غلتشی نسبتا کم معمولی ترازهای گالوانیزه.
خرابی رول بیرینگ و افت رول. یک حالت خرابی خاص برای واحدهای خمشی تراز کننده تنش سزاوار توجه جداگانه است. تحقیقات در مورد خطوط گالوانیزه پیوسته نشان می‌دهد که نیروهای محوری وارد بر یاتاقان‌های تکیه‌گاه انتهایی رول کار باعث سایش پیشرونده می‌شوند. هنگامی که یاتاقان یک طرف به اندازه کافی فرسوده شود، یاتاقان مقابل می تواند از آستین نگهدارنده خود فرار کند - در نتیجه رول از بدنه بیرون می افتد، نوار را خراش می دهد و به طور بالقوه باعث شکسته شدن خط می شود. این مشکل بدنه رول نیست. این یک مشکل در سطح سیستم است که شامل انتخاب بلبرینگ، کیفیت مونتاژ و کنترل بار محوری است. تعویض غلتک بدون توجه به شرایط یاتاقان و تراز از عود جلوگیری نمی کند.
مفهوم عملی آن ساده است: قبل از سفارش غلتک شفت تراز کننده جایگزین، اطمینان حاصل کنید که آیا قطعه شکست خورده سایش ناشی از سطح را نشان می دهد یا آسیب به رابط یاتاقان. اولی به ارتقاء مواد و سختی اشاره دارد. مورد دوم مستلزم بازنگری در مجموعه اطراف است.
انتخاب مواد برای رول های لولر و رولفورمر
انتخاب مواد برای رول های تراز کننده و رولفرمر، تعادلی بین مقاومت در برابر سایش سطح و چقرمگی هسته است. یک آلیاژ سخت شده با محتوای کربن و کروم بالا در برابر سایش مقاومت می کند اما ممکن است تحت بارهای خمشی شکننده شود. یک فولاد کم آلیاژ با استحکام هسته خوب ممکن است خیلی سریع روی سطح ساییده شود. انتخاب صحیح بستگی به این دارد که کدام حالت شکست غالب باشد.
فولادهای کروم با کربن بالا مانند نمرات نوع GCr15 در کاربردهای رول که در آن سایش ساینده نگرانی اصلی است، رایج است. آنها به خوبی به سخت شدن پاسخ می دهند و می توانند به سختی سطح در محدوده HRC 58-62 دست یابند، که آنها را برای رول های کاری مناسب می کند که با نوار با رسوب یا آلودگی اکسید تماس دارند. در ایستگاه‌های شکل‌دهی رولفرمر، گریدهای مشابه به‌عنوان مواد غلتکی، اغلب با روکش کروم سخت برای محافظت بیشتر از سطح ظاهر می‌شوند.
فولادهای آلیاژی ابزار مانند گریدهای 9Cr2Mo و 60CrMoV تعادل متفاوتی را ارائه می دهند. آنها مقاومت در برابر سایش کافی با چقرمگی هسته بهتر نسبت به گریدهای کروم با کربن بالا را ارائه می دهند، و در جایی که بار خمشی قابل توجه است و رول باید در برابر انحراف بدون ترک مقاومت کند، ترجیح داده می شود. برای برنامه های تراز کننده که قطر رول با هندسه محفظه محدود می شود، این حاشیه چقرمگی اهمیت دارد.
آلیاژهای مبتنی بر کبالت زمانی که دمای کار یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی از آلیاژهای مبتنی بر آهن بیشتر است، عکس را وارد کنید. مشاهده شده است که غلتک های استاندارد 42CrMo4 در محیط های غنی از سولفید ترک می خورند، در حالی که آلیاژ کبالت AMS 5387 در برابر حرارت در دماهای بالا مقاومت می کند و پس از سنگ زنی سطح ریز را حفظ می کند. این بدان معنا نیست که آلیاژهای کبالت ارتقای پیش‌فرض برای هر غلتک خط گالوانیزه هستند. آنها یک راه حل هدفمند برای شرایطی هستند که چرخه حرارتی یا رسانه های خورنده فولادهای معمولی را سریعتر از آنچه که سایش مکانیکی به تنهایی پیش بینی می کند تخریب می کند.
رول های شکل دهی رولفورمر تحت اولویت های مختلف عمل کنند. بارهای خمشی و شکل دهی غالب هستند و قرار گرفتن در معرض حرارتی با خط گالوانیزه وجود ندارد. مشخصات تجهیزات صنعتی معمولاً فولاد GCr15 یا AISI 1045 را برای شکل‌دهی رول‌ها، با سختی در محدوده HRC 58-62 و آبکاری کروم اختیاری فهرست می‌کند. نیاز حیاتی برای رول‌های رولفرمر، سازگاری پروفیل و دقت ابعادی در سرتاسر مجموعه رول است، نه عملکرد در دمای بالا.
سخت شدن سطح و گزینه های درمان
هنگامی که ماده پایه انتخاب شد، عملیات سطح تعیین می کند که چه مدت رول قبل از رسیدن به حد جایگزینی خود در برابر سایش مقاومت می کند.
سخت شدن القایی روش استاندارد برای رول های کاری تراز کننده باقی می ماند. هدف یک لایه سطح سخت (معمولا HRC 58-63) است که توسط یک هسته سخت تر پشتیبانی می شود. عمق سخت شدن نیاز به قضاوت دارد: خیلی کم است و بدنه تحت بار فرسوده می شود یا می ریزد. تنش یا شکنندگی بیش از حد عمیق و پسماند افزایش می یابد. به عنوان یک دستورالعمل مهندسی کلی، عمق موثر مورد اغلب در 5% تا 10% قطر بدنه رول نگه داشته می‌شود، اما توصیه‌های عمق خاص باید از سوی سازنده رول بر اساس داده‌های کاربردی باشد، نه از جدول عمومی.
آبکاری کروم سخت در رول های تراز کننده و رولفورمر به دو منظور عمل می کند. سطحی با اصطکاک کم را فراهم می کند که سایش چسب و جمع شدن مواد را کاهش می دهد و در محیط هایی که پاشش روی یا رطوبت وجود دارد محافظت در برابر خوردگی را ارائه می دهد. رول های کار تراز کش کششی با روکش کروم با سختی بالا در ضخامت های حدود 65 میکرومتر، همراه با مشخصات زبری سطح به صورت تجاری در دسترس هستند. برای رول‌های رولفرمر که بر روی نوارهای گالوانیزه یا از پیش رنگ‌شده کار می‌کنند، روکش کروم تقریباً 0.05 میلی‌متر یک مشخصات رایج است.
کنترل پایان سطح از سخت شدن و پوشش جدایی ناپذیر است. یک سطح سخت شده اما تقریباً زمینی هنوز هم رسوب گرفته و زودرس می شود. برعکس، یک سطح بیش از حد صاف می تواند کشش نوار را در مسیرهای تراز یا شکل دهی خاص کاهش دهد. ناهمواری مناسب به فرآیند بستگی دارد: رول های کاری که نوار تماس دارند معمولاً پرداخت های ظریف تری را مشخص می کنند، در حالی که رول های پشتیبان یا رول های راهنما ممکن است سطوح ناهموارتر را تحمل کنند. رول های کاری تراز کننده تنش تجاری، زبری سطح را برای کاربردهای خاص به اندازه 0.2 میکرومتر Ra یا کمتر ذکر می کنند، اما نباید به عنوان یک هدف جهانی در نظر گرفته شود.
تلورانس و الزامات سطحی که بر عمر رول تأثیر می گذارد
کیفیت هندسی یک غلتک محور تراز نه تنها بر صافی نوار بلکه بر عمر یاتاقان و الگوی سایش خود رول تأثیر می گذارد.
گرد بودن و استوانه ای بودن به طور مستقیم بر نحوه توزیع بار در سرتاسر یاتاقان و عرض نوار تأثیر می گذارد. یک رول با گردی ضعیف با هر چرخش بارهای شعاعی چرخه ای را بر یاتاقان های خود تحمیل می کند و خستگی را تسریع می کند. رول های کاری تجاری برای تراز کننده های کششی با تلورانس گردی به اندازه 0.010 میلی متر یا کمتر، و تحمل استوانه ای در محدوده 0.005-0.01 میلی متر ارائه می شوند. این ارقام نشان دهنده محصولات دقیق آسیاب هستند، نه قابلیت ماشینکاری عمومی، و تنها زمانی باید مشخص شوند که کاربرد هزینه را توجیه کند.
خروج دایره ای بر لرزش و ردیابی نوار تأثیر می گذارد. رول که مقدار واقعی تمام شود، تغییرات ضخامت دوره ای یا علامت گذاری سطح ایجاد می کند. همان مشخصات تجاری، تحمل خروج دایره ای 0.010-0.018 میلی متر را فهرست می کند.
قوام قطر در یک مجموعه رول الزامی است که اغلب نادیده گرفته می شود. در یک تراز یا رولفرمر، چندین رول به ترتیب کار می‌کنند. اگر قطر رول‌های جایگزین نسبت به مجموعه اصلی متفاوت باشد، تنظیمات شکاف و روابط بین رول تغییر می‌کند و بر نتیجه فرآیند و توزیع بار بین رول‌ها تأثیر می‌گذارد. این یک تلرانس در سطح سیستم است، نه یک تلورانس تک قسمتی، و باید در مشخصات خرید به آن پرداخته شود.
زبری سطح به جای کوچک کردن، نیاز به تطبیق با برنامه دارد. خیلی زبر است و رول نوار را مشخص می کند. کشش بیش از حد صاف و نواری ممکن است در پاس های خاص کافی نباشد. برای رول های کار تراز کننده خط گالوانیزه، محدوده مناسب به ضخامت نوار، کشش و اینکه رول رول کار است یا رول پشتیبان بستگی دارد.
Rollformer Shaft Rollers and Forming Rolls: Different Duty, Different Priorities
غلتک‌های شفت رولفرمر و رول‌های شکل‌دهنده نام «غلتک» را با اجزای ترازکننده به اشتراک می‌گذارند، اما شرایط کاری و اولویت‌های مشخصات آنها از جنبه‌های مهمی متفاوت است.
رول های تراز در خطوط گالوانیزه با دماهای بالا، آلودگی روی و نیاز به خرد کردن رسوب در حین خم شدن نوار مقابله می کنند. در مقابل، رول‌های شکل‌دهنده رولفورمر، نوار را از طریق ایستگاه‌هایی در دمای محیط شکل می‌دهند. حالت های شکست غالب آنها سایش ساینده از سطح نوار و خستگی ناشی از چرخه های خمش مکرر است، نه تخریب حرارتی یا خوردگی روی.
این تفاوت تأکید مواد و درمان را تغییر می دهد. رول های شکل دهنده رولفرمر معمولا از فولاد GCr15 یا AISI 1045 با سخت شدن به HRC 58-62 و کروم سخت اختیاری استفاده می کنند. شفت‌ها در تجهیزات رول‌فرمینگ اغلب به‌عنوان فولاد 40Cr یا AISI 1045 با عملیات تمپر مشخص می‌شوند که نشان‌دهنده نیاز به مقاومت پیچشی و مقاومت در برابر خستگی به جای مقاومت در برابر سایش سطح به تنهایی است.
برای رول‌های رولفرمر، دقت پروفیل و قوام تنظیم وزن بیشتری نسبت به انتخاب آلیاژ با دمای بالا دارد. رول‌فرمری که نمایه‌ای خارج از تحمل تولید می‌کند، زیرا رول جایگزینی با کانتور کمی متفاوت تراشیده شده است، صرف نظر از اینکه مواد چقدر مقاوم در برابر سایش است، ضایعات تولید می‌کند. مشخصات باید ابعاد پروفیل شکل دهی و رابطه ابعادی بین رول ها در ایستگاه را اولویت بندی کند.
تطبیق راه حل با حالت شکست: یک چارچوب عملی
انتخاب مواد و درمان فوق تنها زمانی مفید می شود که به شکست واقعی مشاهده شده در خط متصل شود. چارچوب زیر فرآیند تصمیم گیری را سازماندهی می کند.
اگر سطح رول ساییدگی، نمره دهی یا پرداخت ساینده را نشان دهد: نیاز اولیه سختی سطح بالاتر با چقرمگی کافی است. یک فولاد ابزار آلیاژی یا کروم با کربن بالا را در نظر بگیرید، بررسی کنید که سخت شدن القایی به عمق مورد مشخص شده برسد، و پرداخت سطح را بررسی کنید. اگر رسوب یا ماده خارجی منبع ساینده باشد، بهبود تمیز کردن نوار یا وضعیت رول پشتیبان ممکن است به اندازه تغییر مواد رول مهم باشد.
اگر سطح رول ترک خوردگی، حفره شدن یا ترک های زیرسطحی را نشان دهد: سختی سطح به تنهایی این مشکل را حل نمی کند. عیوب زیرسطحی در مواد ورودی را بررسی کنید، فرآیند سخت شدن را از نظر عمق بیش از حد کیس یا تعدیل نامناسب بررسی کنید و بررسی کنید که آیا بارهای ضربه ای غیرعادی (درزهای جوش، عیوب شکل نوار) باعث آسیب می شوند یا خیر. ممکن است به یک ماده هسته سخت‌تر یا مشخصات سخت‌کننده بازنگری شده نیاز باشد.
اگر خرابی ناشی از تشنج یا سقوط رول باشد: تا زمانی که وضعیت بلبرینگ، بار محوری و تراز مونتاژ بررسی نشده است، غلتک جدیدی را مشخص نکنید. ادبیات تراز کننده کشش نیروی محوری بر یاتاقان های تکیه گاه انتهایی را به عنوان علت اصلی حوادث سقوط غلتشی شناسایی می کند. غلتک جایگزینی که در یک محفظه نامرتب نصب شده است به همان روش اصلی خراب می شود. اقدامات اصلاحی شامل بررسی نوع بلبرینگ (در صورت لزوم، یاتاقان‌های رانش)، بهبود روش‌های مونتاژ، و تنظیمات پارامترهای فرآیند برای کاهش بار محوری است.
اگر صافی نوار یا کیفیت سطح بدون سایش آشکار رول بدتر شود: قوام قطر رول در سرتاسر مجموعه، گرد بودن و خروجی رول‌های جداگانه و وضعیت رول‌های پشتیبان را بررسی کنید. یک رول هندسی ناقص اما فرسوده نشده همچنان می تواند نوار غیرقابل قبولی ایجاد کند.
سوالات متداول
غلتک شفت تراز با غلتک شفت رولفرمر چه تفاوتی دارد؟
یک غلتک شفت تراز تحت کشش خمشی و اغلب دمای بالا در یک خط تراز کردن یا تراز کشش عمل می کند و سایش ناشی از تماس نوار و مقیاس است. یک غلتک شفت رولفرمر، رول‌های تشکیل‌دهنده‌ای را به حرکت در می‌آورد که نوارها را در دمای محیط شکل می‌دهند، که سایش ناشی از تشکیل بارها و تماس پروفیل است. اولویت های مواد و الزامات تحمل بر این اساس متفاوت است.
آیا می توان یک غلتک استاندارد 42CrMo4 را برای سرویس خط گالوانیزه ارتقا داد؟
42CrMo4 می تواند به اندازه کافی در برخی از برنامه های تراز کننده عمل کند، اما در محیط های غنی از سولفید مستعد ترک خوردن است. ارتقاء به یک آلیاژ مبتنی بر کبالت یا فولاد بسیار آلیاژی ممکن است در جایی که چرخه حرارتی یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی عاملی باشد، مناسب باشد. تصمیم باید بر اساس شرایط قطعه شکست خورده باشد، نه فقط بر اساس درجه مواد.
چند بار باید رول های تراز کننده را تعویض کرد؟
هیچ فاصله جهانی وجود ندارد. جایگزینی به حجم نوار، کیفیت نوار، مواد رول و اینکه رول رول کاری است یا رول پشتیبان بستگی دارد. ارزیابی مبتنی بر شرایط - اندازه‌گیری زبری سطح، بررسی پوسته پوسته شدن و نظارت بر کیفیت نوار - قابل اعتمادتر از جایگزینی مبتنی بر تقویم است.
چه چیزی باعث می شود یک رول تراز از بدنه خود بیفتد؟
افت رول در واحدهای خمشی تراز کننده کششی به دلیل سایش یاتاقان های تکیه گاه انتهایی رول کار تحت نیروی محوری ردیابی شده است. هنگامی که یکی از یاتاقان ها سایش می کند، یاتاقان مقابل می تواند از آستین پشتیبانی خود فرار کند و به رول اجازه جدا شدن می دهد. انتخاب بلبرینگ، کیفیت مونتاژ و کنترل بار محوری مناطق اصلاحی مربوطه هستند.
نتیجه گیری: قبل از انتخاب ماده، شکست را تشخیص دهید
یک غلتک سخت تر همیشه غلتک بهتری نیست. در ترازهای خط گالوانیزه، قسمتی که از کار می افتد ممکن است سطح رول، رابط یاتاقان یا تراز مونتاژ باشد - و هر کدام به پاسخ متفاوتی نیاز دارند. هنگامی که سایش ساینده مکانیسم غالب است، ارتقاء مواد و سخت شدن سطح می تواند عمر را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. آنها یک محفظه نامناسب یا مشکل بار محوری را که یاتاقان ها را از بین می برد، برطرف نمی کنند.
برای قطعات یدکی رولفورمر، اولویت‌ها به سمت دقت پروفیل، ثبات تنظیم و مقاومت در برابر خستگی تغییر می‌کند، با تاکید کمتر بر مقاومت حرارتی و خوردگی. مشخص کردن هر دو نوع رول از منطق مواد یکسان، وظایف متفاوتی را که هر کدام انجام می‌دهند نادیده می‌گیرد.
قابل اعتمادترین رویکرد بررسی قطعه شکست خورده، تشخیص اینکه آیا سایش، پوسته شدن، آسیب یاتاقان یا رانش هندسی مسئله اصلی است یا خیر، و مشخص کردن مواد و درمان برای رسیدگی به آن مکانیسم خاص است. تأمین‌کنندگانی که کاربرد را درک می‌کنند، می‌توانند به این تشخیص کمک کنند. یک سفارش خرید به تنهایی نمی تواند.
