مواد المسبوكات المقاومة للتآكل: فولاذ المنغنيز والحديد الزهر عالي الكروم والفولاذ السبائكي وMMC

قبل اختيار مادة المسبوك، حدد كيفية فشل القطعة أثناء الخدمة.

من الأخطاء الشائعة طلب «أصلب مادة». فقد تحسن الصلادة مقاومة الكشط، لكن الصلادة المفرطة غالباً ما تقلل المتانة. والقطعة التي تنكسر مبكراً تكون عادةً أغلى من قطعة تتآكل تدريجياً.

يستخدم فولاذ المنغنيز العالي على نطاق واسع في ألواح تآكل الكسارات الفكية ومخاريط وبطانات الكسارات المخروطية وبعض مصدات أذرع الكسارات الدورانية. وتشمل الدرجات المعتادة Mn13Cr2 وMn18Cr2. ويستخدم بعض المورّدين أيضاً مسارات فولاذ منغنيز مضبوطة بالعناصر السبائكية الدقيقة لظروف محددة، لكن ينبغي تقييمها وفق مادة التغذية الفعلية ومستوى الصدمات وطريقة الفشل السابقة، لا اعتبارها ترقية عامة.

ميزته الأساسية هي التصلب بالتشغيل. فعند التعرض لصدمات متكررة يزداد تصلب السطح، بينما تبقى النواة متينة. ولهذا يؤدي فولاذ المنغنيز جيداً في أعمال التكسير التي تكفي فيها الصدمات لتنشيط هذا التصلب.

لا يناسب فولاذ المنغنيز كل آليات التآكل. ففي ظروف الكشط الانزلاقي منخفضة الصدمات قد لا يتصلب السطح بما يكفي، وقد يكون التآكل سريعاً. وقد يكون حل الكروم العالي أو الفولاذ السبائكي أنسب في هذه الحالة.

استخدم فولاذ المنغنيز عندما:

• تكون صدمات التغذية كبيرة
• يجب أن تتحمل القطعة أحمال الصدم
• يكون التآكل التدريجي مقبولاً لكن التشقق غير مقبول
• تعمل القطعة في الفك أو المخروط أو التكسير الأولي

توخ الحذر عندما:

• تكون التغذية ناعمة وجافة وشديدة الكشط مع ضعف الصدمات
• تتعرض القطعة أساساً للتآكل الانزلاقي
• كان الفشل السابق فقداناً سريعاً للسطح من دون آثار صدمات واضحة

يُقدّر الحديد الزهر عالي الكروم لمقاومته للكشط. وغالباً ما يُدرس استخدامه في مطارق الكسارات التصادمية (Blow Bars) ومطارق الكسارات المطرقية والبكرات وأغلفة المضخات وألواح التغذية في الخدمة الكاشطة. وتوفر كربيدات الكروم في المصفوفة أطواراً صلبة مقاومة للتآكل.

المقابل هو المتانة. فقد تؤدي القطع عالية الكروم جيداً في الحجر الجيري والركام والخدمة الكاشطة المضبوطة، لكنها قد تتشقق عندما تكون أحمال الصدمات مفرطة أو تدخل معادن دخيلة إلى الكسارة. لذلك يجب أن يراعي اختيار مطرقة الكسارة التصادمية حجم التغذية وخطر التلوث وسرعة الكسارة، لا درجة المادة وحدها.

في المسبوكات عالية الكروم، تُعد المعالجة الحرارية المتسقة حاسمة. فقد تتصرف قطعتان بتركيب كيميائي متقارب بشكل مختلف إذا لم تُضبط بنية الكربيد أو الصلادة أو إزالة الإجهاد جيداً.

استخدم الحديد عالي الكروم عندما:

• يكون الكشط هو نمط الفشل الرئيسي
• تكون أحمال الصدمات معتدلة ومضبوطة
• تكون التغذية نظيفة نسبياً
• يقيّم المشتري التكلفة لكل طن، لا سعر الوحدة فقط

تجنب الحديد عالي الكروم عندما:

• تتعرض القطعة لصدمات قوية
• تكثر المعادن الدخيلة
• تشققت القطع السابقة بدلاً من أن تتآكل
• تواجه الآلة تغذية شديدة التغير

يغطي الفولاذ السبائكي نطاقاً واسعاً من التركيبات الكيميائية. وفي قطع التآكل التعدينية يُستخدم غالباً عندما يكون المنغنيز النقي أو الكروم العالي حلاً ضيقاً أكثر من اللازم. وقد تستخدم بطانات المطاحن والتآكل المنغنيز أو سبيكة CrMo بحسب الصدمات وحجم كرات الطحن والتآكل وقطاع البطانة.

تشيع بطانات CrMo عندما يجب أن تجمع القطعة بين القوة والمتانة ومقاومة التآكل. وليست دائماً الخيار الأعلى صلادة، لكنها قد تكون خياراً مستقراً عندما تكون مقاومة التشقق والموثوقية البعدية مهمتين.

يفيد الفولاذ السبائكي أيضاً في قطع التآكل الإنشائية التي تتطلب ملاءمة دقيقة، ومنها مصدات الأذرع وألواح التغذية والبكرات والمكونات المخصصة التي تحتاج إلى مقاومة التآكل والقوة الميكانيكية معاً.

تُستخدم المواد المركبة ذات المصفوفة المعدنية وقطع التآكل المخصصة عندما لا يوفر فولاذ الصب العادي مقاومة كافية في منطقة تآكل محددة. ويتمثل النهج في وضع الأطوار الصلبة أو التعزيز بالسبيكة الصلبة أو مناطق إدخالات TiC حيث يحدث التآكل فعلاً، مع الإبقاء على مادة خلفية أكثر متانة.

وقد يفيد ذلك في:

• البطانات المخروطية ذات نطاق التآكل العالي المتكرر
• ألواح الفك التي يتآكل فيها نطاق من الأسنان أسرع من بقية اللوح
• مطارق الكسارات التصادمية ذات الكشط المتوقع على سطح الصدم
• ألواح التغذية ذات نطاق التآكل المتوقع
• الحواف عالية التآكل في التدفق الكاشط
• قطع الكسارات التي تتآكل منطقة منها قبل بقية المسبوك
• القطع المخصصة المصنوعة وفق الرسم عندما يستطيع المشتري تقديم صور لقطعة مستخدمة

ليست MMC ترقية عامة. فإذا وُضع التعزيز في منطقة خاطئة، فإنه يضيف تكلفة من دون تحسين أداء الخدمة. وأكثر مدخلات التصميم فائدة صورة للقطعة المتآكلة توضح بدقة موضع فشل القطعة السابقة.

لا يكفي وجود شهادة مسبوك توضح التركيب الكيميائي. فالمعالجة الحرارية تحدد البنية والأداء النهائيين. وينبغي للمشترين طلب مسار العملية بصورة عملية:

• إمكانية تتبع الصب ورقم الصبة
• معالجة المحلول أو التبريد السريع حيثما ينطبق
• المراجعة أو إزالة الإجهاد عند الحاجة
• نتائج اختبار الصلادة للدفعة
• الفحص البصري بعد المعالجة الحرارية

في فولاذ المنغنيز، يجب أن تنتج المعالجة الحرارية بنية أوستنيتية متينة. أما في الكروم العالي فتتحكم في الكربيدات والصلادة والإجهاد الداخلي، ولذلك قد تختلف مقاومة التشقق وسلوك التآكل كثيراً بين قطع متقاربة كيميائياً. وفي الفولاذ السبائكي تتحكم المعالجة الحرارية في توازن الصلادة والقوة والمتانة.

ينبغي ألا يطلب طلب المعلومات «أفضل مادة» فحسب. استخدم مواصفة قصيرة وعملية:

1. اسم القطعة وطراز الكسارة والرسم أو رقم OEM
2. المادة الحالية إن كانت معروفة
3. مادة التغذية ودرجة كشطها
4. حجم التغذية وحجم المنتج الخارج
5. عمر الخدمة الحالي
6. نمط الفشل: ترقق أو تشقق أو انكسار أو فقدان الملاءمة أو تآكل غير متساوٍ
7. التحسين المطلوب: عمر أطول أو تشقق أقل أو شكل أفضل للمنتج أو تسليم أسرع أو تكلفة أقل لكل طن

بالنسبة إلى القطع المخصصة، أرسل الرسومات مع صور القطعة المستخدمة. فكثيراً ما تكون هذه الصور أنفع من صور الكتالوج النظيفة لأنها تُظهر نمط التآكل الفعلي.