آلة الحبيبات هي جهاز لضغط وقود حبيبات الكتلة الحيوية وعلف الحبيبات، وتُعد أسطوانة الضغط مكونها الرئيسي والجزء الأكثر عرضة للتلف. فرغم جودتها العالية، ونظرًا لثقل وزنها وظروف عملها القاسية، فإن التآكل والتلف أمرٌ لا مفر منه. وبما أن استهلاك أسطوانات الضغط مرتفع في عملية الإنتاج، فإن جودة موادها وعملية تصنيعها تكتسب أهمية خاصة.
تحليل فشل أسطوانة الضغط لآلة الجسيمات
تشمل عملية إنتاج أسطوانة الضغط ما يلي: القطع، والتشكيل، والتطبيع (التلدين)، والتشغيل الخشن، والتبريد والتطبيع، والتشغيل شبه الدقيق، وتبريد الأسطح، والتشغيل الدقيق. وقد أجرى فريق متخصص أبحاثًا تجريبية حول تآكل وقود حبيبات الكتلة الحيوية في الإنتاج والمعالجة، مما وفر أساسًا نظريًا للاختيار الرشيد لمواد الأسطوانات وعمليات المعالجة الحرارية. وفيما يلي استنتاجات وتوصيات البحث:
تظهر خدوش وانبعاجات على سطح أسطوانة الضغط في آلة التحبيب. يُصنف هذا التآكل على أنه تآكل غير طبيعي نتيجةً لتآكل الشوائب الصلبة، مثل الرمل وبرادة الحديد، على أسطوانة الضغط. يبلغ متوسط تآكل السطح حوالي 3 مم، ويختلف التآكل على كلا الجانبين. يعاني جانب التغذية من تآكل شديد، يبلغ 4.2 مم. ويعود ذلك أساسًا إلى أن جهاز التجانس لم يتح له الوقت الكافي لتوزيع المادة بالتساوي بعد التغذية، مما أدى إلى دخوله في عملية البثق.
يُظهر تحليل التآكل المجهري أن السبب الرئيسي للفشل هو التآكل المحوري على سطح أسطوانة الضغط الناتج عن المواد الخام، وأن نقص مادة السطح عليها هو السبب الرئيسي للفشل. وتتمثل الأشكال الرئيسية للتآكل في التآكل اللاصق والتآكل الكاشط، مع وجود أشكال مورفولوجية مثل الحفر الصلبة، وتلال المحراث، وأخاديد المحراث، وما إلى ذلك، مما يشير إلى أن السيليكات، وجزيئات الرمل، وبرادة الحديد، وما إلى ذلك في المواد الخام، تعاني من تآكل شديد على سطح أسطوانة الضغط. ونتيجة لتأثير بخار الماء وعوامل أخرى، تظهر أنماط تشبه الطين على سطح أسطوانة الضغط، مما يؤدي إلى تشققات تآكل إجهادي عليها.
يُنصح بإجراء عملية إزالة الشوائب قبل سحق المواد الخام، وذلك لإزالة جزيئات الرمل وبرادة الحديد والشوائب الأخرى المتداخلة معها، وذلك لمنع التآكل غير الطبيعي لأسطوانات الضغط. يُرجى تغيير شكل أو وضعية الكاشطة لتوزيع المواد بالتساوي في حجرة الضغط، مما يمنع تفاوت القوة على أسطوانة الضغط ويزيد من تآكل سطحها. ونظرًا لأن أسطوانة الضغط تتلف غالبًا بسبب تآكل السطح، فمن أجل تحسين صلابتها العالية ومقاومتها للتآكل والصدأ، يجب اختيار مواد مقاومة للتآكل وعمليات معالجة حرارية مناسبة.
معالجة المواد والعمليات الخاصة بأسطوانات الضغط
يُعدّ تركيب مادة أسطوانة الضغط وطريقة تصنيعها شرطين أساسيين لتحديد مقاومتها للتآكل. تشمل مواد الأسطوانات الشائعة الاستخدام C50 و20CrMnTi وGCr15. تستخدم عملية التصنيع أدوات آلية CNC، ويمكن تخصيص سطح الأسطوانة بأسنان مستقيمة ومائلة وأنواع حفر، إلخ، وفقًا للاحتياجات. يُستخدم التبريد بالكربون أو المعالجة الحرارية عالية التردد لتقليل تشوه الأسطوانة. بعد المعالجة الحرارية، تُجرى عمليات تشغيل دقيقة مرة أخرى لضمان مركزية الدوائر الداخلية والخارجية، مما يُطيل عمر الأسطوانة.
أهمية المعالجة الحرارية لبكرات الضغط
يجب أن يلبي أداء أسطوانة الضغط متطلبات القوة العالية، والصلابة العالية (مقاومة التآكل)، والمتانة العالية، بالإضافة إلى قابلية تشغيل جيدة (بما في ذلك التلميع الجيد) ومقاومة التآكل. تُعد المعالجة الحرارية لأسطوانات الضغط عملية مهمة تهدف إلى إطلاق العنان لإمكانات المواد وتحسين أدائها. ولها تأثير مباشر على دقة التصنيع، ومتانته، وعمره الافتراضي، وتكاليفه.
بالنسبة لنفس المادة، تتمتع المواد المعالجة بالتسخين الزائد بقوة وصلابة ومتانة أعلى بكثير مقارنةً بالمواد غير المعالجة. في حال عدم إخمادها، ستكون مدة خدمة أسطوانة الضغط أقصر بكثير.
إذا أردتَ التمييز بين القطع المعالجة حرارياً وغير المعالجة حرارياً، والتي خضعت لآلات دقيقة، فمن المستحيل التمييز بينها فقط من خلال صلابتها ولون أكسدة المعالجة الحرارية. أما إذا لم ترغب في القطع والاختبار، فيمكنك محاولة التمييز بينها من خلال صوت النقر. يختلف التركيب المعدني والاحتكاك الداخلي للمسبوكات وقطع العمل المُخمّدة والمُقسّاة، ويمكن تمييزهما من خلال النقر الخفيف.
تُحدَّد صلابة المعالجة الحرارية بناءً على عدة عوامل، منها جودة المادة، والحجم، ووزن قطعة العمل، وشكلها وبنيتها، وطرق المعالجة اللاحقة. على سبيل المثال، عند استخدام سلك زنبركي لتصنيع قطع كبيرة، وبسبب السُمك الفعلي لقطعة العمل، ينص الدليل على أن صلابة المعالجة الحرارية قد تصل إلى 58-60HRC، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام قطع العمل الفعلية. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي مؤشرات الصلابة غير المعقولة، مثل الصلابة العالية جدًا، إلى فقدان صلابة قطعة العمل وتشققها أثناء الاستخدام.
لا ينبغي للمعالجة الحرارية ضمان قيمة صلابة مؤهلة فحسب، بل ينبغي أيضًا مراعاة اختيار العملية والتحكم فيها. يمكن تحقيق الصلابة المطلوبة عن طريق التبريد والتسخين الزائدين؛ وبالمثل، عند التسخين أثناء التبريد، يمكن ضبط درجة حرارة التبريد للوصول إلى نطاق الصلابة المطلوب.
أسطوانة ضغط باوكي مصنوعة من فولاذ C50 عالي الجودة، مما يضمن صلابة ومقاومة تآكل أسطوانة ضغط آلة الجسيمات من المصدر. وبفضل تقنية المعالجة الحرارية المتطورة بالتبريد عالي الحرارة، تطيل هذه الأسطوانة عمر خدمتها بشكل كبير.
وقت النشر: ١٧ يونيو ٢٠٢٤