hst2

Hardox 400, 450 i 500 a rodzaj ścierającego materiału – jak piasek, żwir i gruz wpływają na tempo zużycia blachy?

Spis treści

Dobór blachy trudnościeralnej nie powinien rozpoczynać się od pytania: „Który gatunek jest najtwardszy?”. Znacznie ważniejsze jest ustalenie, z jakim materiałem część będzie miała kontakt oraz w jaki sposób ten materiał porusza się po jej powierzchni.

Piasek, żwir i gruz mogą powodować zupełnie inne uszkodzenia. Drobne ziarna często przesuwają się po blasze i stopniowo ścierają jej powierzchnię. Większe kamienie uderzają, wgniatają materiał i wyrywają jego niewielkie fragmenty. Gruz jest natomiast mieszaniną elementów o różnej wielkości, twardości i kształcie, dlatego zużycie może być wyjątkowo nierównomierne.

Hardox 400, Hardox 450 i Hardox 500 różnią się przede wszystkim poziomem twardości, który wpływa na odporność powierzchni na przecinanie i bruzdowanie przez materiał ścierający. Nie oznacza to jednak, że najtwardsza blacha zawsze będzie najlepsza. W praktyce trzeba uwzględnić również uderzenia, konstrukcję części oraz możliwość jej odkształcania.

Dlaczego rodzaj materiału ścierającego ma tak duże znaczenie?

Ścieranie nie jest jednym, zawsze takim samym procesem. Może polegać na przesuwaniu twardych cząstek po powierzchni, uderzaniu drobnego materiału pod dużą prędkością, zgniataniu blachy albo wielokrotnym wciskaniu ostrych krawędzi w stal.

SSAB rozróżnia między innymi zużycie ścierne powodowane przez skały i minerały oraz erozję cząsteczkową, w której drobne ziarna uderzają w powierzchnię. Rodzaj uszkodzenia zależy więc nie tylko od twardości kruszywa, ale również od jego prędkości, kierunku ruchu i nacisku.

Dwa urządzenia transportujące ten sam materiał mogą zużywać się w zupełnie inny sposób. Na poziomej podłodze skrzyni może dominować ścieranie ślizgowe, podczas gdy na końcu zsypu pojawią się silne uderzenia. W pierwszym miejscu korzystniejsza bywa większa twardość. W drugim potrzebna jest również odpowiednia udarność oraz geometria ograniczająca miejscowe przeciążenia.

Piasek – drobne ziarna, ale intensywne ścieranie

Piasek może wyglądać mniej groźnie niż duże kamienie, lecz jego działanie jest często bardzo intensywne. Tysiące drobnych ziaren przesuwa się po powierzchni blachy, tworząc długie, równoległe rysy. Szczególnie agresywny może być suchy, kanciasty piasek zawierający twarde minerały.

W takich warunkach duże znaczenie ma relacja między twardością ścierających ziaren a twardością stali. Gdy materiał ścierający jest zdecydowanie twardszy, jego ostre krawędzie łatwiej wcinają się w powierzchnię. Wzrost twardości blachy może zmienić charakter zużycia z głębokiego przecinania na płytsze bruzdowanie, co zwykle ogranicza tempo utraty materiału. SSAB wskazuje, że przejście między tymi mechanizmami zależy właśnie od stosunku twardości ścierniwa do twardości stali.

W typowych zastosowaniach z intensywnym ścieraniem ślizgowym Hardox 450 może zapewnić dłuższą pracę niż Hardox 400, ponieważ trudniej poddaje się zarysowaniu i wycinaniu. Przy jeszcze bardziej agresywnym piasku oraz dużej ilości transportowanego materiału warto rozważyć Hardox 500, zwłaszcza gdy uderzenia nie są dominującym obciążeniem.

Znaczenie ma też wilgotność. Mokry piasek może przylegać do powierzchni i zmieniać sposób przepływu kolejnych warstw. Woda może również przenosić drobne ziarna w szczeliny i połączenia, powodując intensywne zużycie w miejscach, które przy suchym materiale nie byłyby bezpośrednio narażone.

Żwir łączy ścieranie z uderzeniami

Żwir składa się z większych cząstek, które nie tylko przesuwają się po powierzchni, lecz także toczą, spadają i uderzają. Tempo zużycia zależy więc od wysokości spadku, prędkości podawania i kształtu ziaren.

Zaokrąglony żwir rzeczny może powodować inne uszkodzenia niż ostre kruszywo łamane. Gładkie kamienie częściej toczą się i dociskają powierzchnię, natomiast ostre fragmenty mogą tworzyć bruzdy oraz miejscowo wyrywać materiał. W praktyce jest to wniosek wynikający z różnic w kształcie, twardości i sposobie ruchu cząstek, które SSAB zalicza do podstawowych zmiennych wpływających na zużycie.

Przy żwirze sama wysoka twardość nie rozwiązuje wszystkich problemów. Blacha powinna jednocześnie wytrzymywać powtarzające się uderzenia. Jeżeli jej powierzchnia jest podparta nierównomiernie, kolejne kamienie mogą powodować miejscowe wgniecenia, a później pęknięcia przy spoinach lub krawędziach.

Hardox 450 jest często rozsądnym rozwiązaniem pośrednim: ma wyższą odporność na zużycie niż Hardox 400, ale nadal oferuje właściwości konstrukcyjne potrzebne w elementach narażonych na obciążenia dynamiczne. Hardox 500 może przynieść dodatkową korzyść w strefach silnego ścierania, o ile część została zaprojektowana tak, aby nie koncentrować dużych uderzeń w jednym punkcie. Producent podaje, że wzrost twardości z klasy 400 do 450 lub 500 może istotnie zwiększyć przewidywaną trwałość w obliczeniach zużycia, jednak rzeczywisty wynik zależy od zastosowania.

Gruz zużywa blachę w sposób trudny do przewidzenia

Gruz nie jest jednolitym materiałem. Może zawierać beton, cegłę, kamienie, zaprawę, szkło, ceramikę, kawałki metalu, a nawet fragmenty prętów zbrojeniowych. Z tego powodu jego działanie zmienia się z każdym załadunkiem.

Drobne frakcje wypełniają przestrzenie pomiędzy większymi fragmentami i powodują ścieranie ślizgowe. Duże, ostre kawałki spadają na blachę, powodując uderzenia oraz miejscowe nacięcia. Elementy metalowe mogą zaczepiać o krawędzie, spoiny i otwory, tworząc uszkodzenia, które nie występują podczas transportu jednorodnego kruszywa.

W urządzeniach pracujących z gruzem największe zużycie nie zawsze występuje na całej powierzchni. Często koncentruje się:

  • w miejscu pierwszego kontaktu materiału z blachą,
  • na załamaniach zsypu,
  • przy progach i połączeniach,
  • wokół wystających łbów śrub,
  • na krawędziach wykładzin,
  • w narożnikach, gdzie materiał jest zgniatany i zatrzymywany.

W takich warunkach Hardox 500 może dobrze chronić powierzchnie narażone na intensywne bruzdowanie, ale nie zawsze powinien być stosowany jednakowo w całej konstrukcji. W strefach bardzo silnych uderzeń korzystniejsze może być użycie Hardox 450 albo odpowiednie ukształtowanie wykładziny, tak aby ograniczyć energię bezpośredniego kontaktu.

Co naprawdę decyduje o szybkości zużycia?

Nazwa transportowanego materiału to dopiero początek analizy. Piasek z jednego złoża może mieć inną twardość i kształt ziaren niż piasek z innego miejsca. Podobnie gruz po kruszeniu betonu różni się od mieszaniny powstałej podczas rozbiórki obiektu przemysłowego.

Przy doborze blachy trzeba uwzględnić:

  • twardość, wielkość i kształt cząstek,
  • ilość transportowanego materiału,
  • prędkość jego ruchu po powierzchni,
  • wysokość i kąt spadku,
  • udział uderzeń w całym procesie zużycia,
  • obecność wilgoci, pyłu oraz zanieczyszczeń,
  • temperaturę pracy,
  • podparcie i sztywność elementu,
  • miejsca połączeń spawanych oraz śrubowych.

Narzędzia obliczeniowe, takie jak Hardox WearCalc, porównują przewidywaną trwałość różnych gatunków przy określonych warunkach ścierania. Wynik powinien być jednak traktowany jako wsparcie decyzji, a nie gwarancja konkretnego czasu eksploatacji, ponieważ rzeczywista maszyna może pracować przy zmieniających się obciążeniach.

Geometria elementu może być równie ważna jak twardość

Nawet bardzo twarda blacha może zużyć się szybko, jeżeli strumień materiału stale uderza w ten sam niewielki obszar. Zmiana kąta zsypu, dodanie wkładki lub zastosowanie progów zatrzymujących część kruszywa może sprawić, że kolejne cząstki będą przesuwały się po warstwie materiału, a nie bezpośrednio po stali.

SSAB wskazuje, że odpowiednie elementy konstrukcyjne mogą zatrzymywać kruszywo, dzięki czemu ścierający materiał przemieszcza się częściowo po sobie. Pozwala to ograniczyć bezpośredni kontakt z powierzchnią blachy.

Znaczenie ma również sposób mocowania wykładzin. Wystające śruby, szczeliny i nierówne krawędzie zaburzają przepływ materiału. Powstają lokalne wiry, miejsca zgniatania i punkty silnego uderzenia. Zużycie może wtedy postępować od połączenia, mimo że środkowa część blachy pozostaje w dobrym stanie.

Podsumowanie

Piasek, żwir i gruz oddziałują na blachę w różny sposób. Piasek powoduje przede wszystkim intensywne ścieranie drobnymi cząstkami. Żwir łączy bruzdowanie z toczeniem i uderzeniami, a niejednorodny gruz może powodować jednocześnie przecinanie, zgniatanie oraz miejscowe uszkodzenia konstrukcji.

Hardox 400 sprawdza się w umiarkowanym ścieraniu oraz elementach wymagających dużej rezerwy konstrukcyjnej. Hardox 450 jest uniwersalnym rozwiązaniem dla warunków mieszanych. Hardox 500 może wydłużyć eksploatację w strefach silnego ścierania, ale nie powinien być dobierany bez analizy uderzeń i geometrii części.

Najlepszy rezultat daje połączenie odpowiedniej twardości z prawidłowym ukształtowaniem konstrukcji. Czasami zmiana kąta spadku materiału lub zastosowanie wymiennej wkładki przynosi większą korzyść niż zwiększenie grubości całej blachy.

Sprawdź ofertę Hurtostal

Ostatnie wpisy