اگر در صنایع سنگین کار می‌کنید - به کارخانه‌های فولادسازی، معدن‌کاری یا حتی تولید برق در مقیاس بزرگ فکر کنید - قطعاً با انتهای تراننیون مواجه شده‌اید، حتی اگر هر روز به خواص مغناطیسی آنها فکر نکنید. به‌عنوان یک تامین‌کننده قطعات تراننیون، همیشه این سوال از من پرسیده می‌شود، معمولاً توسط مهندسانی که سایش قطعات را عیب‌یابی می‌کنند، تیم‌های تعمیر و نگهداری که به دنبال رفع سکسکه‌های فرآیند هستند یا خریدارانی که سعی می‌کنند قطعاتی را که با تجهیزات موجود خوب بازی می‌کنند، مشخص کنند. امروز، بیایید این را با عبارات ساده و بدون اصطلاحات سنگین بشکنیم، زیرا خواص مغناطیسی انتهای تراننیون فقط یک جزئیات فنی تصادفی نیست - آنها در واقع برای نحوه کار این قطعات و مدت زمان ماندگاری آنها بسیار مهم هستند.
ابتدا، اجازه دهید یک تازه‌سازی سریع درباره چیستی پایان تراننیون انجام دهیم، فقط برای تنظیم صحنه. انتهای ران آن برجستگی استوانه‌ای محکم و استوانه‌ای بر روی تجهیزات بزرگ دوار یا چرخان است - مانند آسیاب‌های گلوله‌ای، کوره‌های دوار، یا حتی برجک‌های ملاقه. این قسمتی است که در محفظه یاتاقان ها قرار می گیرد و به بدنه اصلی تجهیزات اجازه می دهد به آرامی بچرخند. انتهای بند باید وزن زیادی را تحمل کند (بعضی از آسیاب های گلوله ای به تنهایی 100 تن سر می کنند) و اصطکاک دائمی دارند، بنابراین تقریباً همیشه از فولاد کربنی یا فولاد کم آلیاژ ساخته می شوند - مواد فوق العاده قوی و بادوام. این فولاد ستون فقرات خواص مغناطیسی آنها است، درست در همان ابتدا.
در حال حاضر، خواص مغناطیسی برای همه یکسان نیستند، و قسمت انتهایی ران فقط «آیا مغناطیسی است یا نه؟» نیست. چند زوایای کلیدی وجود دارد که باید آنها را بپوشانیم، از این که چرا در وهله اول چرا مغناطیسی هستند. بیشتر فولاد مورد استفاده برای انتهای بند، فولاد فریتی یا مارتنزیتی است که هر دو دارای محتوای آهن به اندازه کافی برای فرومغناطیسی هستند. فرومغناطیس نوعی مغناطیس است که می توانید احساس کنید - مانند نحوه چسبیدن آهنربای یخچال به در فولادی یخچال. این نکته بی اهمیتی نیست. اگر انتهای بند شما غیر مغناطیسی بود، واقعاً عجیب است و احتمالاً یک مشکل - بیشتر بلبرینگ‌های صنعتی و سیستم‌های نظارت بر تجهیزات برای ردیابی سرعت چرخش، موقعیت و حتی تشخیص ناهماهنگی به سنسورهای مغناطیسی متکی هستند. من یک بار مشتری داشتم که یک انتهای بند ناف ارزان قیمت ساخته شده از فولاد ضد زنگ آستنیتی (که غیر مغناطیسی است) را امتحان کرد و حسگر چرخش مغناطیسی آنها به مدت یک هفته به طور کامل از کار افتاد در حالی که آنها آن را مرتب کردند. برای کارخانه ای که 24/7 کار می کند سردرد سرگرم کننده ای نیست.
اما نکته اینجاست: تمام انتهای تراننیون دقیقاً قدرت مغناطیسی یکسانی ندارند و این تصادفی نیست. نحوه تولید آنها خواص مغناطیسی را تغییر می دهد، و به عنوان یک تامین کننده، این چیزی است که ما بسیار به آن توجه می کنیم. اکثر انتهای خرطومی آهنگری هستند، نه ریخته گری. آهنگری ساختار دانه فولاد را تراز می کند که بر مغناطیس تأثیر می گذارد. هنگامی که یک انتها را فورج می کنید، فولاد را تا دمای فوق العاده بالا (گاهی اوقات بیش از 1000 درجه سانتیگراد) گرم می کنید، آن را چکش می کنید یا فشار می دهید تا شکل بگیرد، سپس آن را خنک می کنید - یا برای استحکام معمولی با هوا خنک می شود، یا برای سختی بیشتر آن را خاموش می کنید و می گذارید. کوئنچ و تمپر ساختار کریستالی فولاد را تغییر می دهد که در واقع آن را مغناطیسی تر می کند. من این را با یک گازسنج دستی ساده (ابزاری که قدرت میدان مغناطیسی را اندازه‌گیری می‌کند) روی هر دو انتهای قلاب‌های فرفورژه و عملیات حرارتی اندازه‌گیری کرده‌ام: آنهایی که عملیات حرارتی شده‌اند 15 تا 20 درصد نفوذپذیری مغناطیسی بالاتری دارند که به معنای کشش مغناطیسی قوی‌تر و سازگارتر است. این یکنواختی برای آن دسته از حسگرهایی که در مورد آنها صحبت کردیم کلیدی است - شما قطعه ای را نمی خواهید که به طور تصادفی در یک طرف مغناطیسی تر از طرف دیگر باشد، زیرا می تواند سرعت خواندن را کاهش دهد.
عامل بزرگ دیگر: درمان های سطحی. انتهای Trunnion برای قرار گرفتن در محفظه های یاتاقان به یک سطح صاف و مقاوم در برابر سایش نیاز دارند، بنابراین اکثر آنها از عملیات حرارتی مانند کربوریزه کردن یا گاهی اوقات یک صفحه کروم سخت برخوردار می شوند. صبر کنید، هارد کروم غیر مغناطیسی است، درست است؟ بله، اما این یک لایه فوق العاده نازک است - ضخامت 0.05 میلی متر. انتهای بند فولادی پایه هنوز 99.9٪ فولاد است، بنابراین خواص مغناطیسی کلی تغییر زیادی نمی کند. کربن‌سازی متفاوت است – کربن را به لایه بیرونی انتهای خرطومی اضافه می‌کند و آن سطح را سخت‌تر می‌کند، و سطح را کمی مغناطیسی‌تر می‌کند، که ممکن است چیزی کوچک به نظر برسد، اما اگر از آزمایش ذرات مغناطیسی برای بررسی وجود ترک در انتهای شاخه استفاده می‌کنید، در واقع کمک می‌کند. آزمایش ذرات مغناطیسی یک آزمایش غیرمخرب است که در آن ذرات مغناطیسی را روی قطعه قرار می‌دهید - اگر شکافی وجود داشته باشد، ذرات به آن می‌چسبند، بنابراین می‌توانید آن را ببینید. سطح مغناطیسی کمی بیشتر به این معنی است که ذرات به طور یکنواخت‌تر می‌چسبند و ترک‌ها را راحت‌تر تشخیص می‌دهند. این یک پیروزی هم برای کنترل کیفیت در طول تولید و هم برای بازرسی های حین سرویس توسط تیم های تعمیر و نگهداری است.
حال، در مورد مواردی که ممکن است انتهای تراننیون کمتر مغناطیسی باشد، چطور؟ قبلاً به فولاد زنگ نزن آستنیتی اشاره کردم، که گاهی اوقات برای انتهاهای مخصوص خرطومی در محیط های خورنده استفاده می شود - مثلاً اگر خرطوم در معرض مواد شیمیایی یا آب قرار گیرد که فولاد استاندارد را زنگ می زند. اما ضد زنگ آستنیتی غیر مغناطیسی است که یک معامله است. ما آن را فقط زمانی توصیه می کنیم که مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهمتر از سازگاری با سنسورهای مغناطیسی باشد، زیرا همانطور که با اولین مشتری دیدم، باعث ایجاد مشکلاتی می شود. همچنین موردی وجود دارد که انتهای خرطومی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته‌اند ممکن است مغناطیس کمتری داشته باشند، اگر در دمای بسیار بالا گرم شوند - صبر کنید، نه، اجازه دهید آن را تصحیح کنم: تمپر کردن در دمای بسیار بالا (بالای 600 درجه سانتیگراد) می‌تواند سختی را کمی کاهش دهد، و این باعث کاهش نفوذپذیری مغناطیسی می‌شود، اما ما این کار را انجام نمی‌دهیم زیرا به اندازه کافی برای ساییدگی خرطومی به سختی نیاز داریم. بنابراین، برای انتهای چوب‌های استاندارد، به‌ویژه آنهایی که برای تجهیزات دوار هستند، ویژگی‌های فرومغناطیسی یک ویژگی است، نه یک اشکال.
بیایید در مورد کاربردهای دنیای واقعی برای ساختن این بتن صحبت کنیم. یک آسیاب گلوله ای بگیرید - آن سیلندرهای دوار بزرگ که سنگ معدن یا سیمان را آسیاب می کنند. انتهای تراننیون محوری است که آسیاب روی آن می چرخد و از طریق یک چرخ دنده به موتور متصل می شود. این موتور از یک رمزگذار مغناطیسی برای ردیابی سرعت چرخش تراننیون استفاده می کند تا مطمئن شود که آسیاب با سرعت دقیق مورد نیاز برای آسیاب بهینه کار می کند. اگر خواص مغناطیسی تراشه ناهماهنگ بود، رمزگذار سیگنال معیوب دریافت می‌کرد، سرعت آسیاب بیش از حد کاهش می‌یابد، سنگ معدن به‌درستی آسیاب نمی‌شد، و برای تنظیم مجدد آن باید ساعت‌ها خاموش می‌شد. که ده ها هزار دلار در زمان خرابی هزینه دارد، آسان است. مثال دیگر: کوره های دوار مورد استفاده در تولید سیمان. انتهای بند آنها با کج شدن کوره می چرخد و دمای محفظه یاتاقان با سنسورهای مجاورت مغناطیسی کنترل می شود. اگر خرطومی غیر مغناطیسی بود، سنسور موقعیت را به درستی انتخاب نمی‌کرد، و ممکن است متوجه داغ شدن بیش از حد یاتاقان تا زمانی که گیر کند، نشوید، که این کار باعث از بین رفتن خرطومی و کل پوسته کوره می‌شود.
به‌عنوان یک تامین‌کننده، ما همچنین با اجزای آهنگری مرتبط کار می‌کنیم که با انتهای تراننیون جفت می‌شوند و خواص مغناطیسی آنها با نحوه عملکرد کل سیستم مرتبط است. به عنوان مثال، هنگامی که ما آهنگرهای حلقه سواری را برای آسیاب های گلوله ای تولید می کنیم، آن آهنگرهای حلقه ای در کنار انتهای تراننیون قرار می گیرند و به تحمل وزن آسیاب کمک می کنند. خواص مغناطیسی آنها باید با انتهای شاخه مطابقت داشته باشد، زیرا سنسورهای بار آسیاب نیز مغناطیسی هستند. اگر آهنگری رینگ سواری نسبت به انتهای تراننیون مغناطیسی کمتری داشت، قرائت بار خاموش می شد و منجر به بارگذاری بیش از حد یا کم بار شدن آسیاب می شد که قطعات را سریعتر فرسوده می کند. می‌توانید صفحه آهنگری حلقه سواری ما را بررسی کنید تا ببینید چگونه آنها را برای مطابقت با انتهای بند برای انواع تجهیزات مختلف تعیین می‌کنیم. ما همچنین اجزای رم پرس را که با انتهای تراننیون کار می کنند را در برخی از تجهیزات مهر زنی فلزی عرضه می کنیم، و به همین ترتیب - ما مطمئن می شویم که تراز مغناطیسی آنها یکنواخت است تا چرخه پرس به آرامی اجرا شود.
صبر کنید، در مورد پوشیدن به مرور زمان چطور؟ آیا خواص مغناطیسی انتهای خرطومی با سایش تغییر می کند؟ این سوالی است که من از تیم های تعمیر و نگهداری زیاد می پرسم. در طول سال‌ها استفاده، سطح انتهایی در اثر اصطکاک با بلبرینگ فرسوده می‌شود و گاهی اوقات ترک‌های کوچک یا حفره‌هایی ایجاد می‌شود. آن نقص های سطحی نحوه توزیع میدان مغناطیسی را تغییر می دهد، درست است؟ یک انتهای خرطومی فرسوده ممکن است کشش مغناطیسی کمی ضعیف‌تر روی سطح داشته باشد، به همین دلیل است که بازرسی منظم ذرات مغناطیسی هر 1 تا 2 سال یک‌بار برای انتهای مهم تراننیون توصیه می‌شود. اگر توزیع میدان مغناطیسی ناهموار باشد، این نشانه آسیب یا سایش داخلی است که باید قبل از از کار افتادن انتهای تراننیون برطرف شود. ما در واقع یک تست نفوذپذیری مغناطیسی پس از تولید را برای هر انتهای تراشه ای که ارسال می کنیم، انجام می دهیم، بنابراین مشتریان ما هنگام انجام بازرسی های حین خدمت خود، مبنایی برای مقایسه دارند. این یک گام کوچک است، اما بعداً باعث می‌شود که آنها از دردسر بسیار نجات پیدا کنند.
آیا سناریویی وجود دارد که بخواهید انتهایی با خواص مغناطیسی کنترل شده که به طور کامل فرومغناطیسی نباشد؟ برای برنامه های تخصصی، بله. به عنوان مثال، برخی از خطوط مونتاژ خودکار از انتهای تراننیون برای قرار دادن قطعات استفاده می کنند و از سنسورهای موقعیت مغناطیسی غیر تماسی استفاده می کنند. در این موارد، میدان مغناطیسی کمی ضعیف‌تر و یکنواخت‌تر بهتر از یک میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی است، بنابراین عملیات حرارتی را کمی تنظیم می‌کنیم تا آن نفوذپذیری مغناطیسی دقیق را بدست آوریم. اما این یک مشخصات سفارشی است، نه استاندارد. در بیشتر مواقع، مشتریان می‌خواهند که انتهای کاسه تا حد ممکن مغناطیسی باشد، زیرا این امر ادغام با تجهیزات موجود آنها را آسان‌تر می‌کند.
بیایید در اینجا یک افسانه رایج را از بین ببریم: برخی از مردم فکر می‌کنند که انتهای چوب‌ها مغناطیسی هستند زیرا سنگین هستند، اما اینطور نیست. مغناطیس مربوط به ساختار اتمی فولاد است نه وزن. یک قطعه چدن سنگین نسبت به انتهای بند فولادی آهنگری سبک تر، مغناطیسی کمتری دارد، زیرا چدن دارای کربن بیشتری به شکل متفاوت (گرافیت) است که به فرومغناطیس کمک نمی کند. انتهای قلاب فولادی آهنگری دارای آهن در ساختار کریستالی است که به دامنه های مغناطیسی اجازه می دهد در یک راستا قرار گیرند و به همین دلیل مغناطیسی هستند. به همین دلیل است که آهنگری در اینجا بسیار کلیدی است – ریخته‌گری ساختار دانه‌ای سازگار کمتری به همراه می‌آورد که منجر به خواص مغناطیسی متغیر می‌شود که برای تجهیزات بد است.
نکته دیگر: هنگامی که ما فولاد را برای انتهای تراننیون تهیه می کنیم، حداقل میزان آهن آن را 95 درصد تعیین می کنیم، زیرا میزان آهن کمتر باعث کاهش نفوذپذیری مغناطیسی می شود. هنگامی که فولاد به تاسیسات ما می رسد، ما آن را با یک تحلیلگر طیفی بررسی می کنیم، بنابراین فقط از فولادی استفاده می کنیم که آن استاندارد را داشته باشد. این یک مرحله با کیفیت فوق‌العاده است، اما ارزشش را دارد، زیرا ما نمی‌خواهیم پایانه‌ای را ارسال کنیم که باعث مشکلاتی برای تجهیزات مشتریان ما شود. من می توانم زمانی را به یاد بیاورم که چند سال پیش، زمانی که یک تامین کننده یک دسته فولاد با 90 درصد آهن برای ما فرستاد، و ما مجبور شدیم آن را پس بفرستیم - نمی توانستیم خطر استفاده از آن را به خطر بیندازیم، زیرا آن انتهای قلاب ها برای سازگاری سنسورها بسیار ضعیف مغناطیسی بودند.
حال، اگر شما یک خریدار یا مهندس هستید که این مطلب را می خوانید، چه معنایی برای شما دارد؟ هنگامی که در حال تهیه انتهاهای چوبی هستید، فقط در مورد استحکام و اندازه سوال نکنید، بلکه در مورد خواص مغناطیسی آنها بپرسید. اطمینان حاصل کنید که فرومغناطیسی هستند، نفوذپذیری آنها ثابت است، و سازنده آزمایش مغناطیسی انجام می دهد. اگر از قبل سنسورهای مغناطیسی یا سیستم های نظارت بار دارید، دقیقاً به تامین کننده بگویید که چه مشخصاتی نیاز دارید تا بتوانند آن را تنظیم کنند. به عنوان مثال، اگر سیستم شما از یک قرائت سنج خاص برای ایجاد هشدار هنگام افت میدان مغناطیسی استفاده می کند، آن عدد را از قبل اعلام کنید.
و اگر در حال حاضر در حال عیب‌یابی مشکلات تجهیزات هستید - اگر حسگر مغناطیسی شما خوانش‌های عجیب و غریبی ارائه می‌دهد یا مانیتور بار شما خاموش است، ممکن است انتهای بند ساییده شده با تغییر خواص مغناطیسی باشد، نه یک سنسور معیوب. داده‌های آزمایش مغناطیسی پایه را از زمانی که برای اولین بار انتهای گیره را نصب کردید، بردارید، آن را با قرائت‌های اخیر مقایسه کنید، و این به شما می‌گوید که آیا خرطومی به طور ناهموار فرسوده شده است.
در پایان، ویژگی‌های مغناطیسی انتهای خرطومی موضوع جذابی نیست، اما بخش اساسی از نحوه عملکرد این بخش‌های حیاتی است. آنها به سازگاری تجهیزات، تعمیر و نگهداری، خرابی، حتی ایمنی مرتبط هستند. به‌عنوان یک تامین‌کننده، ما فقط انتهای قلاب‌ها را متناسب با مشخصات اندازه نمی‌سازیم، بلکه مطمئن می‌شویم که خواص مغناطیسی آنها با تجهیزاتی که در آن استفاده می‌شوند، خواه آسیاب گلوله‌ای، کوره دوار، یا هر ماشین دوار سنگین دیگری باشد، مطابقت دارد. ما همچنین با مشتریان کار می کنیم تا اجزای منطبق با مشخصات مانند آهنگری حلقه سواری و رم های فشاری را تعیین کنیم، بنابراین کل سیستم به طور همگام کار می کند.
اگر به دنبال انتها می‌گردید، یا در مورد خواص مغناطیسی برای کاربرد خاص خود سؤالی دارید، برای مشاوره خرید با خیال راحت تماس بگیرید. ما می‌توانیم شما را در فرآیند تولید، پروتکل‌های آزمایشی خود راهنمایی کنیم و مطمئن شویم که قطعاتی را دریافت می‌کنید که به طور یکپارچه با تجهیزات موجود شما یکپارچه می‌شوند.
مراجع
- ASM International. (2020). آهنگری قطعات فولادی: ریزساختار و توسعه اموال. ASM Handbook Volume 14A: Forging and Forming, 10th Edition.
- موسسه استاندارد بریتانیا (2018). BS EN 10025-6: محصولات نورد گرم فولادهای سازه ای - قسمت 6: شرایط تحویل فنی برای محصولات مسطح فولادهای سازه ای با مقاومت بالا برای شکل دهی سرد.
- میلر، جی (2021). تست مغناطیسی غیر مخرب برای بازرسی قطعات صنعتی. مجله تعمیر و نگهداری صنعتی و قابلیت اطمینان، 47(3)، 112-128.
- انجمن جهانی سیمان و بتن (2022). راهنمای مشخصات اجزای کوره دوار: انتهای Trunnion و قطعات فورج شده مرتبط.