En las industrias de procesamiento de metales, como las del acero y los metales no-ferrosos, los laminadores son el equipo principal para lograr la deformación plástica de los materiales. Entre ellos, las placas de revestimiento, como importantes componentes de soporte y protección del sistema de rodillos del laminador, afectan directamente la precisión del laminado, la calidad del producto y la estabilidad operativa del equipo. En las condiciones de trabajo de exposición prolongada-a enormes fuerzas de rodadura, impactos de alta-frecuencia y fricción, el desgaste es un fenómeno inevitable. Comprender científicamente el desgaste y adoptar métodos de reparación eficaces es de gran importancia para controlar los costes de producción y garantizar una producción continua.
Causas y efectos del desgaste de la placa de revestimiento del laminador
El desgaste de la placa de revestimiento es un proceso complejo e integral que se deriva principalmente de los siguientes aspectos:
1. Desgaste mecánico: Esta es la forma de desgaste más importante. Durante el proceso de laminación, los rodillos ejercen una enorme presión sobre el tocho de metal para deformarlo, y esta fuerza se transmite a las placas de revestimiento a través de los asientos del rodamiento. Se producen micro-fricción e impacto continuos entre las placas de revestimiento y los asientos de los cojinetes y las ventanas del soporte del molino, lo que provoca una pérdida gradual del material de la superficie y una disminución de la precisión dimensional.
2. Desgaste por fatiga: La carga de trabajo del laminador se caracteriza por ciclos periódicos. Bajo la acción-a largo plazo de la tensión alterna, se desarrollarán grietas microscópicas en las capas superficiales o subsuperficiales de las placas de revestimiento. Estas grietas se expanden y conectan continuamente, lo que eventualmente lleva a que el material se desprenda en forma de escamas delgadas, formando picaduras o desconchados.
3. Condiciones de lubricación: aunque hay lubricación entre las superficies de contacto de las placas de revestimiento, bajo condiciones de carga pesada y baja-velocidad, es difícil formar una película de lubricación fluida completa, lo que a menudo resulta en una lubricación límite o incluso una fricción seca, lo que exacerba el rayado y el desgaste de la superficie.
4. Precisión de instalación y alineación: si las placas de revestimiento se instalan incorrectamente o el sistema de rodillos del laminador está mal alineado, se producirá una distribución desigual de la carga y una carga excéntrica, lo que provocará que algunas placas de revestimiento soporten una tensión anormalmente alta, lo que acelerará su desgaste y daño.
Los efectos directos del desgaste de la placa de revestimiento incluyen: pérdida de precisión de posicionamiento axial y radial de los rodillos, lo que provoca un espesor desigual y una mala forma de la banda laminada; aumento de la holgura de desgaste que causa vibración y ruido en los equipos, lo que afecta la vida útil de los rodamientos y otros componentes relacionados; y en casos graves, puede producirse una fractura de la placa de revestimiento, lo que provoca tiempos de inactividad no planificados, altera los programas de producción y provoca pérdidas económicas importantes. II. Respuesta tradicional: limitaciones del reemplazo por nuevos revestimientos
Cuando se enfrenta al desgaste de las camisas, el enfoque tradicional más directo es reemplazar las camisas desgastadas con repuestos nuevos. Este método tiene claras ventajas: los nuevos revestimientos tienen dimensiones estándar y un rendimiento constante, y su instalación restaura rápidamente el equipo a su precisión de diseño original, lo que simplifica la operación.
Sin embargo, depender únicamente del reemplazo por piezas nuevas tiene limitaciones importantes:
Alto costo: los revestimientos de los grandes laminadores generalmente se forjan con acero de aleación de alta-calidad y cada unidad es costosa. La sustitución frecuente representa un gasto enorme en repuestos.
Presión logística: desde la adquisición y el transporte de repuestos hasta la gestión de inventario, se requieren importantes recursos de capital y almacenamiento. Si se produce un desgaste repentino y grave y el inventario es insuficiente, esperar a que lleguen piezas nuevas puede provocar un tiempo de inactividad prolongado.
Desperdicio de material: el desgaste suele concentrarse en áreas de trabajo localizadas. Reemplazar todo el revestimiento significa desechar una gran cantidad de material que aún funciona, lo que contradice el principio de conservación de recursos.
Adaptabilidad limitada: El material y el rendimiento de los nuevos revestimientos estándar son fijos y no se pueden "personalizar" para optimizar las condiciones de desgaste específicas de productos y soportes de laminadores específicos.
Tecnología de reparación de revestimientos desgastados: valor y enfoques
En comparación con el reemplazo completo, la reparación y reutilización de revestimientos desgastados se está convirtiendo en una opción más económica y técnicamente más específica. La idea central de la reparación es restaurar el tamaño y la forma de la base del revestimiento desgastado y mejorar su rendimiento local mediante la fabricación aditiva y otros métodos.
Actualmente, los principales enfoques tecnológicos de reparación incluyen:
1. Reparación de superficies: Esta es la tecnología más utilizada. Implica depositar una o más capas de material de soldadura de aleación sobre la superficie desgastada del revestimiento utilizando métodos como soldadura por arco y soldadura con protección de gas. La clave del proceso de reparación es:
Coincidencia de materiales: según la composición química del material base del revestimiento y las condiciones de trabajo (como presión, impacto y temperatura), seleccione alambres/electrodos de soldadura iguales o superiores para garantizar una unión fuerte entre la capa de reparación y el material base, y que la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia al agrietamiento cumplan con los requisitos.
Control del proceso: se requieren procedimientos de soldadura estrictos para controlar la temperatura de precalentamiento, la temperatura entre pasadas, la corriente y el voltaje de soldadura, y medidas de enfriamiento lento posteriores a la soldadura para evitar una tensión excesiva de la soldadura que provoque deformaciones o grietas. Mecanizado: una vez finalizada la soldadura de la superficie, se utilizan diversos métodos de procesamiento mecánico, como fresado y rectificado, para restaurar la precisión dimensional y el acabado superficial del revestimiento reparado según los requisitos de los dibujos de diseño.
Las ventajas de la reparación de superficies mediante soldadura radican en el gran espesor de la capa de reparación y la alta resistencia de unión, lo que permite una reposición flexible del material según las condiciones de desgaste. Los desafíos incluyen los altos requisitos técnicos para los operadores, el riesgo de introducir defectos debido a procesos inadecuados y la posibilidad de que la zona afectada por el calor-altere las propiedades locales del material base.
2. Reparación por pulverización térmica: esta tecnología implica pulverizar materiales de revestimiento fundidos o semi-fundidos (como aleaciones metálicas, cerámicas o compuestos metálicos-cerámicos) sobre la superficie del revestimiento pre-tratada utilizando una corriente de gas de alta-velocidad para formar un revestimiento. Los métodos comúnmente utilizados incluyen pulverización por arco, pulverización con llama y pulverización por plasma.
Sus ventajas incluyen una temperatura de trabajo relativamente baja, un bajo aporte de calor al material base del revestimiento y un bajo riesgo de deformación; puede rociar varios materiales de alto-rendimiento, mejorando significativamente la resistencia al desgaste de la superficie y la resistencia a la corrosión; y el espesor del recubrimiento es controlable.
Las limitaciones incluyen que la unión entre el recubrimiento y el material base es principalmente mecánica (algunos procesos pueden lograr una unión metalúrgica) y la fuerza de la unión puede ser menor que la de la capa superficial cuando se somete a grandes cargas de impacto; el recubrimiento suele ser fino y no apto para reparar desgastes profundos.
3. Tecnología de reparación de compuestos: en aplicaciones prácticas, las tecnologías de compuestos se utilizan a menudo para aprovechar sus fortalezas y mitigar sus debilidades. Por ejemplo, para áreas muy desgastadas, primero se utiliza soldadura de superficie para rellenar el área y luego se rocía una capa de material especial más resistente al desgaste-sobre la superficie; o se utiliza tecnología de revestimiento láser, que puede lograr la unión metalúrgica de materiales en polvo con el material base con una tasa de dilución muy baja, lo que resulta en menos deformación térmica y una estructura más densa, pero la inversión y el costo del equipo son mayores.
Análisis comparativo de reparación y reemplazo.
La elección entre reparación y sustitución requiere un juicio integral basado en factores técnicos y económicos:
En términos de costo: el costo de la reparación suele ser sólo del 30% al 60% del costo de compra de piezas nuevas, lo cual es una ventaja significativa. Esto es especialmente cierto para los transatlánticos grandes y caros, donde los ahorros son particularmente significativos.
En términos de tiempo de ciclo: el ciclo de reparación es generalmente más corto que el ciclo de adquisición y fabricación de piezas nuevas, especialmente para empresas con-capacidades de reparación in situ o socios de reparación locales, lo que puede reducir significativamente el tiempo de inactividad.
En términos de rendimiento: la tecnología de reparación ofrece la posibilidad de "mejoras de rendimiento". Al utilizar materiales de reparación más resistentes al desgaste-y a los impactos-, se pueden reforzar los puntos débiles que antes eran propensos al desgaste y la vida útil del componente reparado puede incluso superar la de la pieza nueva original. El rendimiento de una pieza nueva, sin embargo, es fijo.
