Абразивное изнашивание рабочих поверхностей валков прокатного стана

Рабочие поверхности валков прокатного стана подвержены механическому износу. С точки зрения теории надежности важнешим для установления причин выхода из строя элементов устройства, определения перечня необходимых к выполнению работ по восстановлению работоспособности станка и профилактики износа является определение природы (типа) относительного перемещения поверхностей (так называемая схема фрикционного контакта). Большое значение имеют и другие параметры, например, характер промежуточной среды (в нашем случае - воздух, между рабочими валками прокатного стана и поверхностью обрабатываемого материала - металлического листа, смазки нет) и основной механизм изнашивания.

Между поверхностями рабочего валка и обрабатываемого материала наблюдается качение, трение происходит без смазочного материала. Считается, что абразивных частичек между валком и поверхностью металлического листа нет, на самом деле, вероятность попадания туда частичек пыли, земли, песка, каменной крошки и пр. весьма велика. Абразивное изнашивание происходит в результате не только попадания между рабочими поверхностями абразивных частиц, но и из-за неровностей этих поверхностей, наличии на них выступов, режущих и царапающих кромок. Шероховатость поверхность опасна здесь вдвойне уже потому, что влияет на качество не только рабочего инструмента, который может быть заменен в любое удобное время, но и на качество готового изделия. Если производится обработка уже покрытого защитными пленками материала, то возникает риск их повреждения, что обязательно приведет к развитию коррозионных процессов, сокращению сроков службы и снижению эксплуатационных свойств готового изделия.

К тому же абразивное изнашивание не единственная форма износа рабочих поверхностей валков прокатного стана. Большое значение имеют усталостное и коррозионно-механическое разрушение, изнашивание в процессе заедания и многие другие типы износа. Всех их объединяет их природа: механическая. Как правило, в сопряжении действуют одновременно все или большинство видов изнашивания, и задача специалиста заключается в том, чтобы выявить основной тип из них, т.к. именно он лимитирует общий ресурс механизма. Такой вид изнашивания называют ведущим. В разных узлах одного и того же производственного станка ведущим видом износа являются разные типы (например, в элементах гидросистемы - гироабразивное, пневматической - газоабразивное, в электромоторах - электроэрозионное и т.д.).

Основной тип изнашивания можно определить, проведя тщательное изучение изношенных поверхностей. Зная эксплуатационные свойства изучаемого материала, наблюдая характер повреждения его поверхности (трещины, царапины, выкрашивание и т.д.) специалисты без труда устанавливают и вид износа. Единственным затруднением может стать недостаток информации касательно наличия и количества абразивных частиц в сопряжении, точно подсчитать которое практически невозможно. Тем не менее, выяснив причину повреждения рабочих поверхностей деталей можно в будущем предпринять меры по снижению износа, повышению долговечности функционирования элементов станка

Абразивное изнашивание

Абразивное изнашивание - это постепенное накопление микроповреждений сопряжённых деталей в результате действия абразивных частиц, выступов и неровностей на поверхностях этих деталей (вернее будет говорить об элементах, т.к. деталью является только валок, в то время как металлический лист - обрабатываемый материал). Тем не менее, именно абразивные частицы становятся основной причиной выхода из строя рабочих инструментов и отдельных узлов. Надо отметить, что в стационарном оборудовании влияние таких частиц ничтожно мало, но они настоящий бич для дорожных машин, где становятся причиной более 60% выхода из строя оборудования. Опасность попадания твердых абразивных частиц между валком и обрабатываемым металлическим листом заключается в том, что они приводят к повреждению уже готового изделия, исправить которое практически невозможно, остается только забраковать его. Страдает и стан для профнастила, т.к. приходится вкладывать значительные средства в ремонт оборудования, замену испорченных валков.

При этом каким-либо образом устранить попадание абразивных частиц в рабочую зону практически невозможно, разве, что создать стерильные условия в рабочей зоне, что практически невозможно. В 1 куб. м воздуха постоянно находится от 0,04 до 5 г пыли в виде мелкодисперсной взвеси. Причем порядка 60..80% этой пыли - это минеральные частицы (обычно диоксид кремния SiO2, оксид железа Fe2O3, соединения кальция, магния, алюминия, натрия), твердость каждой из которых намного превышает твердость валков и обрабатываемого материала (для примера, твердость диоксида кремния достигает 11,7 тысяч МПа, соединений алюминия - 22,9 тыс. МПа). Большинство частиц имеет размер от 5 до 120 мкм (или 0,12 мм - этого уже достаточно, чтобы заметить невооруженным глазом). Попадание крупнодисперсных элементов в зазор между инструментом и заготовкой способно привести к повреждению защитного лакокрасочного или полимерного покрытия (толщина которого - от 5..7 мкм), и даже самого металла (особенно листов малой толщины, которые сегодня находят все большее распространение в качестве сайдинга).

фото с сайта: znpo.lipetsk.ru