Можно ли использовать кольцевую матрицу гранулятора, если на ее поверхности имеются микротрещины?

В сфере производства пеллет гранулятор является ключевым оборудованием, а его эксплуатационная стабильность и эффективность производства напрямую влияют на экономические выгоды предприятия. Кольцевая матрица, как основной компонент гранулятора, играет ключевую роль во всем процессе производства пеллет.

Анализ растрескивания кольцевого штампа

Кольцевая матрица играет основную и ключевую роль в грануляторе и оказывает решающее влияние на формирование гранул, их качество и эффективность производства.

Из-за высокой стоимости, тонких стенок и плотных отверстий матрицы она неизбежно будет подвергаться воздействию различных сложных факторов в процессе длительного производства и эксплуатации, таких как трение материала, сила выдавливания роликов, знакопеременные нагрузки и суровые условия эксплуатации и т. д. Эти факторы будут вызывать различную степень износа и повреждения поверхности кольцевой матрицы, среди которых появление микротрещин является распространенной проблемой, которую нельзя игнорировать.

Материальные факторы

Это внутренний фактор, который влияет на производительность кольцевой матрицы и образование микротрещин. Кольцевая матрица обычно изготавливается из высокопрочной легированной стали или нержавеющей стали. Эти материалы должны обладать хорошей прочностью, ударной вязкостью, износостойкостью и усталостной прочностью. Однако в реальном производстве из-за колебаний качества сырья и неправильного контроля производственного процесса эксплуатационные характеристики материала могут быть нестабильными.

• Неравномерный материал вызовет неравномерное распределение напряжений в различных частях кольцевой матрицы, когда она подвергается воздействию силы, и легко создать концентрацию напряжений в слабых частях. Когда локальное напряжение превышает предел текучести материала, в деталях произойдет пластическая деформация.
• Остаточное внутреннее напряжение в материале также является одной из важных причин образования микротрещин. В процессе изготовления кольцевого штампа, например, при ковке, термической обработке и других технологических звеньях, при неправильной эксплуатации внутри материала будут образовываться остаточные внутренние напряжения.
  Эти внутренние напряжения накладываются на напряжение, создаваемое внешней нагрузкой при использовании кольцевого штампа, что увеличивает уровень локального напряжения кольцевого штампа. Когда сумма внутренних и внешних напряжений превышает предел прочности материала, это будет способствовать возникновению и расширению микротрещин.

Необоснованная пористость и толщина

Пористость и толщина кольцевой матрицы являются ключевыми параметрами, влияющими на ее прочность и производительность.

• Пористость относится к отношению общей площади отверстия кольцевой матрицы к общей эффективной площади кольцевой матрицы. Если пористость слишком высока, эффективная площадь опоры кольцевой матрицы будет уменьшена, тем самым уменьшая прочность и ударную вязкость кольцевой матрицы.
  Во время работы гранулятора кольцевая матрица должна выдерживать множественные нагрузки, такие как экструзия, трение материала и сила экструзии ролика. Когда пористость слишком высока, кольцевая матрица с большей вероятностью деформируется и устает под действием этих нагрузок, тем самым образуя микротрещины.
• Толщина кольцевой матрицы также оказывает важное влияние на ее прочность. Если толщина кольцевой матрицы слишком мала, ее способность противостоять деформации и разрушению будет ослаблена. В реальном производстве некоторые компании могут выбрать более тонкую кольцевую матрицу, чтобы добиться более высокой эффективности производства или снижения затрат.
  Однако эта практика часто приносит в жертву прочность и надежность кольцевого штампа. Исследования показали, что когда скорость открытия кольцевого штампа превышает определенный порог, а толщина меньше разумного диапазона, вероятность появления микротрещин в кольцевом штампе значительно возрастает.

Факторы эксплуатации

Эксплуатационные факторы - факторы, которые приводят к образованию микротрещин на поверхности кольцевой матрицы в процессе работы гранулятора из-за неправильной работы оператора или необоснованной установки рабочих параметров оборудования. Эффективно контролировать эти факторы можно путем усиления обучения операторов и стандартизации процедур эксплуатации оборудования.

Неправильная установка

Качество установки кольцевой плашки оказывает важное влияние на ее нормальную работу и срок службы. В процессе установки, если происходит эксцентричная установка или неравномерная сила, кольцевая плашка будет подвергаться неравномерным нагрузкам во время работы, что приведет к локальной концентрации напряжений кольцевой плашки.

Например, если отклонение концентричности между кольцевой матрицей и прижимным роликом слишком велико, сила выдавливания прижимного ролика на кольцевой матрице будет сосредоточена на одной стороне кольцевой матрицы, в результате чего кольцевая матрица на этой стороне будет подвергаться чрезмерному напряжению.

В этом случае кольцевая плашка подвержена деформации и износу, что в свою очередь приводит к появлению микротрещин. Кроме того, если момент затяжки болтов крепления кольцевой плашки неравномерен, это также приведет к неравномерному усилию на кольцевой плашке во время работы, что увеличивает риск появления микротрещин.

Необоснованные рабочие параметры

Рабочие параметры гранулятора, такие как зазор между кольцевой матрицей и прижимным роликом, скорость подачи, скорость вращения главного двигателя и т. д., оказывают важное влияние на рабочее состояние и срок службы кольцевой матрицы. Если эти параметры установлены необоснованно, кольцевая матрица будет подвергаться чрезмерной нагрузке, что ускорит образование микротрещин.

• Если зазор между кольцевой матрицей и прижимным роликом слишком мал, трение между кольцевой матрицей и прижимным роликом увеличится, что приведет к повышенному износу поверхности кольцевой матрицы. В этом случае материал на поверхности кольцевой матрицы постепенно станет тоньше, а прочность снизится из-за чрезмерного износа, что приведет к появлению микротрещин.
  В то же время слишком малый зазор также увеличит сопротивление материала в процессе экструзии, что приведет к увеличению давления на кольцевую матрицу, что еще больше ускорит расширение микротрещин.
• Чрезмерная скорость подачи также является одной из распространенных причин микротрещин в кольцевой матрице. Когда скорость подачи превышает номинальную производительность гранулятора, кольцевая матрица должна выдерживать большую силу экструзии для экструзии материала.
  Это приведет к резкому увеличению нагрузки на кольцевой штамп, что приведет к неравномерному распределению напряжений внутри кольцевого штампа, а в зоне концентрации напряжений легко образуются микротрещины. Кроме того, чрезмерная скорость подачи может также вызвать накопление материала в кольцевом штампе, вызывая локальный перегрев кольцевого штампа, что еще больше снижает прочность кольцевого штампа и ускоряет образование микротрещин.
• Чрезмерная скорость главного двигателя также будет иметь неблагоприятное воздействие на кольцевую матрицу. Когда скорость главного двигателя слишком высока, линейная скорость кольцевой матрицы увеличивается, а время пребывания материала в кольцевой матрице сокращается, что приводит к недостаточной экструзии и формованию материала в отверстии матрицы.
  В то же время высокоскоростной вращающийся кольцевой штамп также будет подвергаться большей центробежной силе, что увеличивает радиальное напряжение кольцевого штампа. Под совокупным воздействием этих факторов кольцевой штамп подвержен усталостным повреждениям, что в свою очередь приводит к образованию микротрещин.

Отсутствие регулярного обслуживания

Регулярное техническое обслуживание является важной мерой для обеспечения нормальной работы гранулятора и продления срока службы кольцевой матрицы. Однако в реальном производстве некоторые компании часто игнорируют техническое обслуживание оборудования, в результате чего оборудование длительное время находится в неудовлетворительном рабочем состоянии.

• Если кольцевую матрицу не чистить в течение длительного времени, материал будет скапливаться на поверхности кольцевой матрицы и в отверстии матрицы. Эти накопленные материалы не только повлияют на качество формования гранул, но и увеличат нагрузку на кольцевую матрицу, вызывая локальный перегрев кольцевой матрицы.
  Под действием высокой температуры и большой нагрузки свойства материала поверхности кольцевой матрицы изменяются, и возможно появление микротрещин.
• Отсутствие регулярного осмотра также является одной из причин появления микротрещин. Регулярный осмотр позволяет своевременно обнаружить износ, деформацию и другие потенциальные проблемы на поверхности штампа кольца, а также принять соответствующие меры по их ремонту или замене.
  Если эти проблемы не будут обнаружены вовремя, то они будут постепенно ухудшаться в ходе дальнейшей эксплуатации кольцевой матрицы, что в конечном итоге приведет к образованию микротрещин. Например, компания по производству гранул долгое время не проверяла и не обслуживала кольцевую матрицу во время использования гранулятора.
  Когда было обнаружено, что качество гранул ухудшилось, была проведена проверка кольцевой матрицы. В результате на поверхности кольцевой матрицы появилось большое количество микротрещин, и некоторые из микротрещин расширились в более крупные трещины, что серьезно повлияло на нормальное использование кольцевой матрицы.

Детали и компоненты изношены и не заменяются вовремя

В процессе эксплуатации гранулятора некоторые детали, такие как зажим, передаточное колесо, втулка матрицы, шпонка трансмиссии и т. д., постепенно изнашиваются из-за длительного трения, выдавливания и т. д. Если эти изношенные детали не заменять вовремя, напряженное состояние кольцевой матрицы изменится, и в результате этого возникнут микротрещины.

Исследования показали, что срок службы кольцевого штампа с микротрещинами на поверхности обычно на 30–50 % меньше, чем у обычного кольцевого штампа, что не только увеличивает затраты предприятия на обслуживание оборудования, но и влияет на непрерывность и стабильность производства.

Можно ли его использовать, если есть микротрещины?

В настоящее время в отрасли еще не сформирован единый и четкий стандарт и заключение о том, может ли кольцевая матрица гранулятора продолжать использоваться после появления микротрещин на поверхности. Различные компании и операторы часто выносят суждения, основанные на собственном опыте, например, на серьезности трещин и использовании кольцевых форм.

С помощью визуального наблюдения и осмотра с помощью увеличительного стекла можно получить предварительное представление о распределении и характеристиках поверхности микротрещин. Наблюдайте, сосредоточены ли трещины в определенной области, распределены ли они линейно или в беспорядочном состоянии.

При этом следует обратить внимание на ширину раскрытия трещин. Если ширина раскрытия широкая, это означает, что трещины могли развиться в определенной степени, что оказывает большее влияние на прочность кольцевой формы.

Или использовать технологию неразрушающего контроля, чтобы обнаружить, что глубина микротрещин на поверхности кольцевой формы достигает 3–5 мм, а распределение относительно плотное в окружном направлении кольцевой формы, что указывает на то, что прочность кольцевой формы значительно пострадала и существует повышенный риск ее дальнейшей эксплуатации.

В целом, если глубина трещины превышает определенную долю толщины стенки кольцевой формы (например, 10–15 %) или длина трещины велика, а их количество велико, что приводит к серьезному повреждению структурной целостности кольцевой формы, то риск дальнейшего использования кольцевой формы возрастает и со временем может потребоваться ее замена.