izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

13
NAUKAISTRAŽIVANJERAZVOJ SCIENCERESEARCHDEVELOPMENT ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 55 M. Mutavdžić, V. Lazić, M. Jovanović, D. Josifović, B. Krstić IZBOR OPTIMALNE TEHNOLOGIJE REPARATURNOG NAVARIVANJA UDARNIH GREDA ROTACIONIH DROBILICA THE OPTIMUM TECHNOLOGY SELECTION OF HARD FACING REPAIR OF ROTATIONAL CRUSHING MILLS’ IMPACT BEAMS Originalni naučni rad / Original scientific paper UDK / UDC: 621.791.92:621.926 Rad primljen / Paper received: Mart 2006. Adresa autora / Author's address: Milan Mutavdžić, maš.ing. Preduzeće za puteve "Kragujevac" a.d. Tanaska Rajića 16, 34000 Kragujevac, Srbija Dr Vukić Lazić, prof. dr Milorad Jovanović, prof. dr Danica Josifović, prof. dr Božidar Krstić, Mašinski fakultet u Kragujevcu, Sestre Janjić br. 6, 34000 Kragujevac, Srbija Ključne reči: Navarivanje, abrazivno habanje, tvrdoća, mikrostruktura, drobilice. Keywords: Hard facing, abrasive wear, hardness, microstructure, crushing mills. Izvod U ovom radu se razmatraju osnovni vidovi habanja koji se mogu uočiti na radnim delovima gradjevinskih mašina izradjenih od čelika i livenog gvoždja. U zavisnosti od stepena tog habanja, radni delovi mašina se mogu zameniti novim ili podvrgnuti reparaturnom navarivanju. Teorijski i eksperimentalno posebno je analiziran mehanizam udarnog abrazivnog habanja uzimajući u obzir tvrdoću, mikrostrukturu delova i s tim u vezi otpornost na habanje u laboratorijskim i realnim uslovima. To predstavlja osnovu za izbor najpovoljnijeg postupka i dodatnog materijala za regeneraciju radnih površina. Eksperimentalni deo rada odnosi se na izbor optimalne tehnologije reparature oštećenih udarnih greda drobilica stenskih minerala koje rade u uslovima intenzivnog udarnog abrazivnog habanja. Budući da su navedeni delovi izradjeni livenjem od manganskog čelika, to je potrebno odabrati posebnu tehnologiju navarivanja. U tom su cilju najpre izvedena modelska ispitivanja, tako što su na uzorke naneti navari od: čisto austenitne elektrode, austenitno- karbidne elektrode, kao i elektrodama za tvrda navarivanja uz primenu medjuslojne austenitne elektrode. Tako navarene udarne grede, montirane su na rotor drobilice, puštene u proces drobljenja minerala i povremeno kontrolisane u realnim eksploatacionim uslovima. Analiziran je stepen pohabanosti nenavarenih i različito navarenih udarnih greda. Na ovaj način bilo je moguće da se ustanovi najpovoljnija tehnologija reparature uzimajući u obzir ne samo tehničke već i ekonomske faktore. Abstract In this paper are considered basic types of wear that can be noticed on different parts of the civil engineering machines made of steel and cast iron. Depending on the degree of the wear, working machine parts can be replaced by the ones or be subjected to the reparatory hard facing. Specially was analyzed, both theoretically and experimentally, the mechanism of the impact abrasive wear, taking into account hardness and microstructure of parts and, related to that, resistance to wear in laboratory and real conditions. This represents the basis for selection of the most favorable procedure as well as the filling material for regeneration of the working surfaces. Experimental part of this work is related to selection of the optimum regeneration technology of the damaged impact beams of the crushing mills for the rock minerals, which operate under conditions of intensive impact abrasive wear. Considering that the mentioned parts are made by casting from manganese steel, it is necessary to select the special hard facing technology. For that purpose, firstly were performed the model investigations, in such a manner that on samples were applied hard faced layers made of: purely austenitic electrode, austenitic-carbide electrode, as well as of electrodes for the hard hard-facing with application of the inter-layer austenitic electrode. Thus hard-faced impact beams were mounted to the crushing mill rotor, and then they entered the milling process of minerals and were controlled in real exploitational conditions, and the degree of wear was analyzed of the non-hard-faced and variously hard faced beams. It was possible to establish which reparation technology is the most adequate, taking into account not only technical, but also the economic factors.

Upload: dangmien

Post on 28-Jan-2017

230 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 55

M. Mutavdžić, V. Lazić, M. Jovanović, D. Josifović, B. Krstić

IZBOR OPTIMALNE TEHNOLOGIJE REPARATURNOG NAVARIVANJA UDARNIH GREDA ROTACIONIH DROBILICA

THE OPTIMUM TECHNOLOGY SELECTION OF HARD FACING REPAIR OF ROTATIONAL CRUSHING MILLS’ IMPACT BEAMS

Originalni naučni rad / Original scientific paper

UDK / UDC: 621.791.92:621.926

Rad primljen / Paper received: Mart 2006.

Adresa autora / Author's address: Milan Mutavdžić, maš.ing. Preduzeće za puteve "Kragujevac" a.d. Tanaska Rajića 16, 34000 Kragujevac, Srbija Dr Vukić Lazić, prof. dr Milorad Jovanović, prof. dr Danica Josifović, prof. dr Božidar Krstić, Mašinski fakultet u Kragujevcu, Sestre Janjić br. 6, 34000 Kragujevac, Srbija

Ključne reči: Navarivanje, abrazivno habanje, tvrdoća, mikrostruktura, drobilice.

Keywords: Hard facing, abrasive wear, hardness, microstructure, crushing mills.

Izvod U ovom radu se razmatraju osnovni vidovi habanja koji se mogu uočiti na radnim delovima gradjevinskih mašina izradjenih od čelika i livenog gvoždja. U zavisnosti od stepena tog habanja, radni delovi mašina se mogu zameniti novim ili podvrgnuti reparaturnom navarivanju. Teorijski i eksperimentalno posebno je analiziran mehanizam udarnog abrazivnog habanja uzimajući u obzir tvrdoću, mikrostrukturu delova i s tim u vezi otpornost na habanje u laboratorijskim i realnim uslovima. To predstavlja osnovu za izbor najpovoljnijeg postupka i dodatnog materijala za regeneraciju radnih površina. Eksperimentalni deo rada odnosi se na izbor optimalne tehnologije reparature oštećenih udarnih greda drobilica stenskih minerala koje rade u uslovima intenzivnog udarnog abrazivnog habanja. Budući da su navedeni delovi izradjeni livenjem od manganskog čelika, to je potrebno odabrati posebnu tehnologiju navarivanja. U tom su cilju najpre izvedena modelska ispitivanja, tako što su na uzorke naneti navari od: čisto austenitne elektrode, austenitno-karbidne elektrode, kao i elektrodama za tvrda navarivanja uz primenu medjuslojne austenitne elektrode. Tako navarene udarne grede, montirane su na rotor drobilice, puštene u proces drobljenja minerala i povremeno kontrolisane u realnim eksploatacionim uslovima. Analiziran je stepen pohabanosti nenavarenih i različito navarenih udarnih greda. Na ovaj način bilo je moguće da se ustanovi najpovoljnija tehnologija reparature uzimajući u obzir ne samo tehničke već i ekonomske faktore.

Abstract In this paper are considered basic types of wear that can be noticed on different parts of the civil engineering machines made of steel and cast iron. Depending on the degree of the wear, working machine parts can be replaced by the ones or be subjected to the reparatory hard facing. Specially was analyzed, both theoretically and experimentally, the mechanism of the impact abrasive wear, taking into account hardness and microstructure of parts and, related to that, resistance to wear in laboratory and real conditions. This represents the basis for selection of the most favorable procedure as well as the filling material for regeneration of the working surfaces. Experimental part of this work is related to selection of the optimum regeneration technology of the damaged impact beams of the crushing mills for the rock minerals, which operate under conditions of intensive impact abrasive wear. Considering that the mentioned parts are made by casting from manganese steel, it is necessary to select the special hard facing technology. For that purpose, firstly were performed the model investigations, in such a manner that on samples were applied hard faced layers made of: purely austenitic electrode, austenitic-carbide electrode, as well as of electrodes for the hard hard-facing with application of the inter-layer austenitic electrode. Thus hard-faced impact beams were mounted to the crushing mill rotor, and then they entered the milling process of minerals and were controlled in real exploitational conditions, and the degree of wear was analyzed of the non-hard-faced and variously hard faced beams. It was possible to establish which reparation technology is the most adequate, taking into account not only technical, but also the economic factors.

Page 2: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

UVOD

Opis rada drobiličnih postrojenja Abrazivnom habanju visokog intenziteta pri istovremenim jakim udarnim opterećenjima izloženi su delovi drobiličnih postrojenja koji su u kontaktu sa materijalom koji se preradjuje (kamen, rude, ugalj itd.). Drobilična postrojenja pripadaju grupi stabilne gradjevinske mehanizacije i koriste se pri proizvodnji i pripremi gradjevinskih materijala (kamena, cementa, kreča i dr.). Njihov zadatak je da drobe, usitnjavaju i melju stenske materijale kako bi se dobile različite frakcije kamenih agregata (granulata) za direktnu ugradnju ili dalju proizvodnju gradjevinskih materijala (cement, kreč, gips i dr.). Pored toga što se koriste u gradjevinarstvu, drobilična postrojenja su našla svoju primenu u energetici i rudarstvu gde služe za usitnjavanje (drobljenje, lomljenje, mlevenje) različitih vrsta ruda i uglja. Procesima habanja i jakim udarnim opterećenjima najviše su izloženi delovi drobiličnog postrojenja koji su u direktnom kontaktu sa obradjivanim materijalima. Od mehaničkih svojstava materijala od koga su izradjeni ovi delovi i od svojstava stenskog materijala zavisi i intenzitet njihovog habanja. Habanje kontaktnih površina radnih delova drobilica odvija se po mehanizmu abrazivnog habanja tzv. zatvorenog tipa. Materijal koji se usitnjava dovodi se u radni prostor izmedju pokretnih i nepokretnih delova drobilice gde se mehanička energija pokretnih delova pretvara u rad koji se troši na kidanje kohezionih i adhezionih veza stenskog materijala. Stenski materijali (kamen, kameni agregati) koji se koriste u gradjevinarstvu najčešće imaju veliku tvrdoću [5, 6], pa je neophodno da se za

izradu i reparaturu navarivanjem radnih delova drobilica primene materijali koji imaju visoku žilavost i otpornost na habanje, da bi se proces obrade mogao uspešno izvoditi. Eksperimentalna istraživanja izvodjena su na najopterećenijim delovima drobilice - udarnim gredama i oblogama koje sačinjavaju čeljust drobilice. Praćenje procesa habanja ovih delova u realnim radnim uslovima obavljeno je pri usitnjavanju stenskog materijala krečnjaka na drobiličnom postrojenju kapaciteta 350 t/h. Kapacitet drobiličnih postrojenja, zavisi od više faktora, a najviše od konstruktivnog rešenja i veličine drobilice. U razmatranom slučaju reč je o rotacionoj drobilici sa četiri udarne grede koje se montiraju na rotor, a kretanje se može ostvariti pomoću elektromotora ili motora sa unutrašnjim sagorevanjem, pri čemu se obrtni moment prenosi preko mehaničkog prenosnika (kaišnika i klinastih kaiševa). Ovo konstruktivno rešenje omogućuje proklizavanje kaiševa kada dodje do preopterećenja i na ovaj način se štite vitalni delovi drobilice od loma. Udarne grede služe da svojom mehaničkom energijom razbijaju i usitnjavaju kamen. Na rotor drobilice se montiraju tako što se ubacuju u specijalno napravljene žlebove koji onemogućavaju njihovo pomeranje u radijalnom i aksijalnom pravcu čime se sprečava njihovo ispadanje iz rotora. Imaju dve radne površine što omogućava da se posle habanja jedne radne površine, okretanjem grede iskoristi i druga radna površina, čime se produžava njihov radni vek. Obloga drobilice se sastoji iz segmenata koji su različitog oblika (ravni i sferični) i njen zadatak je da usitnjava kamen i štiti telo drobilice od oštećenja. Izgled novih i oštećenih greda udarnih greda dat je na slici 1.

Slika 1: Izgled novih (a) i oštećenih (b) udarnih greda

Figure 1: View of the impact beams, a) new, b) damaged Najveći problem pri eksploataciji je veoma kratak radni vek udarnih greda i pored okretanja i korišćenja druge radne površine. Montaža i demontaža udarnih greda i segmenta obloge je dosta složena i dugo traje, a nabavna cena je veoma visoka, što znatno utiče na ekonomičnost, produktivnost i rentabilnost preradjenih kamenih agregata. To je bio osnovni razlog što je odlučeno da se istraži mogućnost i opravdanost

reparature ovih delova navarivanjem. Eksperimentalna istraživanja izvedena su probnim navarivanjem na modelima (laboratorijski uslovi) i navarivanjem na realnim radnim delovima (stvarni radni uslovi).

56 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

Treba istaći da su udarne grede drobilice, na kojima su sprovedena eksperimentalna navarivanja izradjene od manganskog čelika - ČL 3460, mase oko 300 kg i dimenzija 300×120×1200 mm. Takodje, segmenti

Page 3: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 57

obloge imaju debljinu 30 mm i značajnu masu od oko 20 kg, a izradjeni su od manganskog čelika -ČL 3160. Sve su ovo ograničenja koja otežavaju izvodjenje ovih ispitivanja, a posebno kad se uzme u obzir potrebna količina dodatnog materijala i navarivanje u složenim uslovima. Kao dodatni materijali za ova istraživanja korišćene su elektrode E Mn14, E Mn17Cr13, E DUR 600, ABRADUR 58 i INOX B 18/8/6 [17]. Cilj ispitivanja većeg broja dodatnih materijala, jeste utvrdjivanje njihove pogodnosti za reparaturno navarivanje, kao i provera otpornosti na habanje u realnim radnim uslovima, tj. intenzivnog udarnog abrazivnog habanja.

EKSPERIMENTALNI DEO

Izbor i osobine osnovnog i dodatnog materijala Najčešće upotrebljavani materijali za izradu radnih delova gradjevinske mehanizacije izloženih udarnom abrazivnom habanju jesu manganski čelici proizvedeni livenjem. Pri izboru materijala za njihovu izradu, odnosno pri izboru dodatnih materijala za njihovu reparaturu ili proizvodno navarivanje, treba posebno obratiti pažnju na mehanizam dejstva abraziva, jer postoje dva osnovna slučaja koja se dosta razlikuju. U prvom slučaju na kontaktnim površinama radnih delova gradjevinske mehanizacije i abraziva nastaju veliki specifični pritisci i lokalna plastična deformacija radnih površina delova, pri čemu sile usled spoljašnjeg opterećenja imaju udarni karakter. Tipičan deo izložen abrazivnom habanju ove vrste je udarna greda drobilica, pri čemu je abraziv u vezanom stanju (kameni agregat). U drugom slučaju abraziv je u rasutom stanju, na kontaktnim površinama radnih delova nastaju samo manji specifični pritisci i ne dolazi do velikih plastičnih deformacija.

Karakteristični delovi izloženi habanju ovog tipa su zubi utovarnih kašika bagera utovarivača, tovarni sanduci transportnih sredstava koji su u kontaktu sa zemljom, peskom, pepelom i sl. Na abrazivno delovanje prvog tipa dobru otpornost imaju manganski austenitni čelici tzv. Hadfieldovi čelici [1-3, 10] koji se najčešće isporučuju u livenom, toplo deformisanom ili hladno deformisanom stanju. Pored osnovnog Hadfieldovog čelika (ČL 3160) koji sadrži 1.20% C, 12% Mn, 0.50% Si, 0.35% P i 0.10% S zbog dobre otpornosti na ovaj tip habanja primenjuju se i višestruko legirani manganski čelici (ČL 3161, ČL 3460, ČL 3462 i ČL 3463) koji pored visokog sadržaja mangana (Mn= 12-17%) i ugljenika (C= 1-1.4%) u svom sastavu sadrže i hrom (Cr= 1-1.8%). Reparatura navarivanjem ovih manganskih čelika najčešće se izvodi primenom bazičnih manganskih elektroda. Na abrazivno habanje drugog tipa pored manganskih čelika dobru otpornost imaju niskolegirani čelici za poboljšanje, livovi dobijeni odbeljivanjem i alatni ledeburitni čelici [1-3, 10-12]. Manganski i drugi visokolegirani čelici su veoma skupi, pa je njihovo korišćenje opravdano samo u slučajevima kada drugi materijali zbog svojih svojstava ne mogu biti primenjeni. Zato su proizvodjači dodatnih materijala razvili materijale koji mogu da obezbede potrebnu jačinu, tvrdoću i žilavost. Najčešće je ekonomski opravdano korišćenje ovih dodatnih materijala samo za navarivanje radnih površina delova koji su u kontaktu sa abrazivom. Hemijski sastav i smernice za upotrebu osnovnih materijala (ČL 3160 i ČL 3460) dati su u tablici 1, dok su uporedne oznake, mehanička svojstva i mikrostruktura dati u tablici 2 [17]. Pri izvodjenju eksperimentalnih ispitivanja korišćeni su različiti dodatni materijali (E Mn14, E Mn17Cr13, E DUR 600, ABRADUR 58 i INOX B 18/8/6) [17]. U tabeli 3 dati su hemijski sastav i uporedne oznake, a u tabeli 4 tvrdoća i namena ispitivanih elektroda.

Tabela 1: Hemijski sastav i namena ČL 3160 i ČL 3460 Table 1: Chemical composition and application of ČL 3160 i ČL 3460

Hemijski sastav, tež.% Chemical composition, wt.% Osnovni materijal

Base material C Si Mn Cr P S

Namena Application

Propisan/ Proposed 1.20 0.50 12.00 - 0.035 0.10

ČL 3160 Analiziran/ Analysed 1.20 0.48 12.35 - 0.025 0.10

Propisan/ Proposed 1.20 0.50 13.00 1.00 0.040 0.10

ČL 3460 Analiziran/ Analysed 1.20 0.55 13.14 1.12 0.035 0.15

Namenjeni su za izradu delova izloženih abrazivnom habanju i jakim udarnim opterećenjima, kao što su radni delovi mlinova, drobilica, gradjevinskih mašina za rad sa materijalima velike tvrdoće i tsl.

Page 4: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

58 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

Tabela 2: Uporedne oznake, neka mehanička svojstva i mikrostruktura ČL 3160 i ČL 3460 Table 2: Comparison of the marks, mechanical properties and microstructure for ČL 3160 i ČL 3460

Uporedne oznake Steel marks

Mehanička svojstva Mechanical properties

JUS DIN Zatezna jačina, Rm, MPa Tensile strength, Rm, MPa

Tvrdoća, HB Hardness, HB

Mikrostruktura Microstructure

ČL 3160 G-X120Mn12 200 ≈ 200 posle gašenja Austenitna

ČL 3460 G-X120Mn12 210 ≈ 210 posle gašenja Austenitna

Tabela 3: Uporedne oznake i hemijski sastav ispitivanih elektroda [17]

Table 3: Filler material, comparison of the marks and chemical composition [17]

Uporedne oznake elektroda Marks of the electrodes

Hemijski sastav, tež.% Chemical composition, wt.%

SŽ Fiprom Jesenice DIN8555 C Mn Cr Ni Mo

E Mn14 E7-UM-200-KP 1.20 12.50 - - 0.70

E Mn17Cr13 – 0.60 16.50 13.50 - -

E DUR 600 E 6-UM-60 0.50 - 7.50 - -

ABRADUR 58 E 10-UM-60-GR 3.60 - 32.0 - -

INOX B 18/8/6 E 188 MnB10+ 0.12 7.0 19.0 9.0 -

Tabela 4: Mehanička svojstva i namena ispitivanih elektroda [17]

Table 4: Mechanical properties and applications of the tested electrodes [17] Oznaka elektrode Electrode mark

SŽ Fiprom-Jesenice

Tvrdoća Hardness

Namena Applications

E Mn14 220 HB - posle navarivanja48 HRC - posle iskivanja na

hladno

Za navarivanje manganskih čelika debljine do 10 mm koji se upotrebljavaju za izradu delova na železnici i delova drobilica.

E Mn17Cr13 220 HB - posle navarivanja48 HRC - posle iskivanja na

hladno

Za navarivanje batova hidrauličnih presa, delova utovarnih kašika gradjevinske mehanizacije, delova drobilica, železničkih

šina i ukrsnica.

E DUR 600 57-62 HRC Za nanošenje tvrdih navara od kojih se zahteva vrlo visoka otpornost na habanje pri radu u hladnom i vrućem stanju i

dobra žilavost i otpornost na udare i smicanje.

ABRADUR 58 57-62 HRC Navarivanje alata izloženih intenzivnom abrazivnom habanju sa mineralima u hladnom stanju.

INOX B 18/8/6 - Za zavarivanje Cr i Cr-Ni čelika, za zavarivanje raznorodnih čelika, nanošenje navara otpornih na koroziju i polaganje

plastičnog medjusloja.

Kao dodatni materijali za navarivanje delova gradjevinske mehanizacije izloženih udarnom abrazivnom habanju i dejstvu udarnih opterećenja najčešće se preporučuju austenitne manganske elektrode sa većim sadržajem mangana i ugljenika i dodatkom nekih drugih elemenata, najčešće hroma a zatim Ni, Mo, V i W [17].

Ocena zavarljivosti manganskih čelika Manganski čelici sa austenitnom strukturom skloni su ka pregrevanju, a pri nanošenju višeslojnih navara veće

debljine moguća je i pojava prslina. Zbog toga je potrebno poznavati ponašanje ovih materijala pri unosu veće količine toplote, što omogućuje da se preduzmu mere da se spreči porast austenitnih zrna i formiranje krtih faza. Osnovni materijali (ČL 3160 i ČL 3460) pripadaju grupi visokolegiranih manganskih čelika austenitne strukture koji imaju visoki procenat ugljenika (1 do 1.20%), silicijuma (oko 0.50%), mangana (12 do 13%), a ČL 3460 sadrži još i oko 1% hroma. Mangan se supstitucijski rastvara u feritu i doprinosi povećanju otpornosti ovih čelika prema pojavi toplih prslina.

Page 5: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

Povećan sadržaj mangana u ugljeničnim i niskolegiranim čelicima (do 1.5%) povećava njihovu žilavost uz zadržavanje dobre plastičnosti, jer obrazuje sulfid mangana (MnS) visoke temperature topljenja (iznad 1600ºC) i time smanjuje sadržaj nepovoljne niskotopljive eutektike Fe-FeS, čime se povećava otpornost prema pojavi vrućih prslina, odnosno povoljno utiče na zavarljivost ovih čelika. Zavisno od sadržaja mangana i ugljenika, pri dovoljno sporom hladjenju legure Fe-C-Mn, mogu se dobiti: perlitna, perlitno-martenzitna, martenzitno-austenitna i austenitna struktura. Praktičnu primenu imaju perlitni i austenitni manganski čelici. Austenitni manganski čelici imaju nisku granicu plastičnosti i usled brzog ojačavanja izuzetno se teško mehanički obradjuju. Povećanje plastičnosti austenitnih manganskih čelika postiže se termičkom obradom-gašenja, koja se sastoji iz zagrevanja na temperaturi nešto iznad 1000°C (1050°C - temperatura rastvornog žarenja), progrevanja na ovoj temperaturi i naglog hladjenja u vodi sa ove temperature. Na ovaj način dobija se čista austenitna struktura velike žilavosti. Posle brzog hladjenja, sa temperature livenja ili plastične deformacije na toplo, dobija se austenitna

struktura sa česticama kompleksnih karbida gvoždja i mangana izlučenih po granicama austenitnog zrna. Posle sporog hladjenja pojavljuje se i martenzit, odnosno pretežno martenzitna ili austenitno martenzitna struktura. Da bi se postigla zadovoljavajuća zavarljivost manganskih austenitnih čelika koji ojačavaju pri deformaciji na hladno, potrebno je voditi računa da ne dodje do naglog rasta austenitnog zrna usled prekomerne količine unete toplote. Zbog toga se navarivanje izvodi kratkim navarima uz pažljiv izbor parametara navarivanja i prinudno brzo hladjenje (npr. vodom, prinudnim strujanjem vazduha, pomoću masivnih ploča od materijala dobre termičke provodnosti i dr.). U suprotnom, može doći do naglog povećanja austenitnog zrna, čime se menja struktura i dolazi do pogoršanja zavarljivosti i mehaničkih svojstava. Ova nepovoljna pojava može nastati pri navarivanju manganskih austenitnih čelika nanošenjem višeslojnih navara veće debljine. Sklonost navara nanetih manganskim elektrodama na pojavu prslina se smanjuje dodatkom odredjene količine nikla i hroma, najčešće do 4% [2, 7, 8].

Tabela 5: Tehnološki parametri navarivanja Table 5: Welding parameters

Debljina O.M. B.M. thickness

s, mm

Oznaka elektrodeElectrode mark

(SŽ Fiprom- Jesenice)

Prečnik jezgra elektrode

Electrode diameterde, mm

Struja navarivanjaAmperage

I, A

Radni napon Voltage

U, V

Brzina navarivanja Welding speed

vz, cm/s

Pogonska energija navarivanja,

Welding energy J/cm

E Mn14 3.25 120 25 ≈ 0.148 16216

E Mn14 5.00 180 27 ≈ 0.162 24000

E Mn17Cr13 3.25 130 25 ≈ 0152 17105

E Mn17Cr13 5.00 200 28 ≈ 0.168 26667

INOX B 18/8/6 3.25 100 24 ≈ 0.136 14118

INOX B 18/8/6 5.00 160 26 ≈ 0.178 18697

E DUR 600 3.25 120 25 ≈ 0.119 20168

10

ABRADUR 58 3.25 130 25 ≈ 0.124 20968

12345

b

h

II - navar

II - navarIII - navar

a) b)

c)

a

III III

"A"

"A"

d)

navar

III III

I - navar

Detalj " A "

I - medjusloj

Tp=300°C

Slika 2: Redosled polaganja navara: a-1 sloj, b-2 sloja (E Mn14, E Mn17Cr13),c–3 sloja (INOX B

18/8/6-E DUR 600, INOX B 18/8/6-ABRADUR 58), d-metalografski izbrusak (blok) Figure 2: Sequence of the bead layers: a-1 layer, b-2 layers (E Mn14, E Mn17Cr13), c-3 layers (INOX

B 18/8/6-E DUR 600, INOX B 18/8/6-ABRADUR 58), d-metallographic sample

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 59

Page 6: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

Izbor tehnologije navarivanja Za izbor tehnoloških parametara navarivanja korišćeni su uzorci od niskougljeničnog čelika (Č 0361) debljine s=10 mm, koji su navarivani REL postupkom. Zavisno od tipa i prečnika korišćene elektrode, energetski parametri navarivanja kretali su se u granicama datim u tabeli 5 [14]. Način polaganja navara, redosled i broj nanetih slojeva i izgled modela prikazani su na slici 2. Potrebno je naglasiti da su za dalja istraživanja odabrani uzorci koji su navareni elektrodom prečnika de= 3.25 mm. Jednoprolazni navari bili su širine b= 6-12 mm i visine h= 3.2-4.6 mm. Dvoslojno su navareni uzorci samo elektrodama E Mn14 i E Mn17Cr13 (sl. 2b), dok su troslojno navareni uzorci elektrodama E DUR 600 i ABRADUR 58 (sl. 2c) uz prethodno nanošenje vezivog medjusloja elektrodom INOX B 18/8/6. Pri izvodjenju modelskih ispitivanja nije primenjivana ni prethodna niti naknadna termička obrada. Uzorci su posle navarivanja hladjeni na mirnom vazduhu, a zatim je brušenjem odstranjen deo materijala zadnjeg sloja.

Metalografska ispitivanja i merenje tvrdoće na modelima

Manganski austenitni čelici imaju relativno malu tvrdoću koja se kreće u rasponu od 180-250 HB (najčešće 200-220 HB). Veoma su otporni prema abrazivnom habanju samo kada se njihovi radni površinski slojevi intenzivno plastično deformišu na hladno pod dejstvom jakih udarnih opterećenja (iskivanje), ili mirnog opterećenja pod dejstvom sile pritiska na presi (1500-2000 daN). Medjutim, kod ovih čelika do ojačanja površinskih slojeva ne dolazi usled deformacionog ojačanja austenita izazvanog plastičnom deformacijom, već plastična deformacija inicira faznu transformaciju austenita u martenzit. Posle lokalne transformacije austenita u martenzit može se postići tvrdoća površinskog sloja i do 500-520 HK (najčešće se ostvaruje tvrdoća od 330-480 HK).

Zbog toga se ovi čelici teže obradjuju rezanjem, već najčešće plastičnom obradom na toplo i hladno i livenjem. U nekim ranijim radovima [1, 3, 11, 15] utvrdjena je dubina do koje se može zapaziti povećanje tvrdoće pripovršinskog sloja usled transformacije austenita u martenzit inicirane plastičnom deformacijom na hladno. Ponovljenim ispitivanjem na osnovnom materijalu ČL 3160 utvrdjeno je da posle hladne plastične deformacije (iskivanje) dolazi do odredjenog povećanja tvrdoće. Maksimalna izmerena tvrdoća je 460 HK, a širina transformisane zone je 0.50 mm. Na slici 3 prikazana je mikrostruktura Hadfieldovog čelika pre i posle plastične deformacije [2]. Sa slike 3 se vidi da je mikrostruktura Hadfieldovog čelika pre plastične deformacije bila čisto austenitna, a posle plastične deformacije uočavaju se iglice martenzita u austenitnim zrnima. Nekim istraživanjima [7-9] dokazano je da najveću otpornost na habanje ima austenitno-karbidna struktura, a ne martenzitno-karbidna kako bi se to po tvrdoći očekivalo. Suština je u jačoj vezi granica zrna austenit-karbid zbog manje razlike njihovih parametara kristalnih rešetki nego kod kombinacije martenzit-karbid. Drugim rečima, abrazivne čestice lakše čupaju karbid iz martenzitne matrice nego iz austenitne osnove [4, 7-9]. I pored prisutnih teškoća pri merenju tvrdoće i odredjivanju mikrostrukture navara, određena je širina transformisane zone austenita u martenzit i snimljena je mikrostruktura te zone [13]. Ovi podaci mogu imati poseban značaj pri navarivanju različitih radnih delova tehničkih sisitema koji rade u ovakvim ili sličnim eksploatacionim uslovima. Na slikama 4 i 5 data je raspodela tvrdoće navara pre i posle plastične deformacije, za dodatne materijale E Mn14 i E Mn17Cr13 [2]. Mikrostrukture karakterističnih zona navara elektroda E Mn14 i E Mn17Cr13 pre plastične deformacije na hladno prikazane su na slikama 6 i 7 [2]. Mikrostrukture površinskog sloja zadnjeg navara pre i posle plastične deformacije na hladno prikazane su na slikama 8 i 9 [2].

a) b) Slika 3: Mikrostruktura Hadfieldovog čelika (ČL3160):

a) pre plastične deformacije i b) posle plastične deformacije [2]

Figure 3: Microstructure of the Hadfield steel a) before plastic deformation and b) after plastic deformation

60 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

Page 7: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 61

0

100

200

300

400

Pravac I-I Pravac II-II Pravac III-III

2 4 6 8 10 12 14 16

NavarO.M.

H

0

100

200

300

400

2 4 6 8 10 12 14 16

Pravac I-I Pravac II-II Pravac III-III

Navar

O.M.

H

Tvrd

oća,

Hv1

Tvrd

o ća,

Hv1

Rastojanje od površine navara, mm Rastojanje od površine navara, mm a) b)

Slika 4: Raspodela mikrotvrdoće po preseku navara pre plastične deformacije: a) E Mn14, b) E Mn17Cr13

Figure 4: Microhardness distribution in cross section before plastic deformation: a) E Mn14, b) E Mn17Cr13

0 01 12 24 4

Rastojanje od površine navara, mm Rastojanje od površine navara, mm

Tvr

doća

, HK

Tvr

doća

, HK

6 68 810 10 12

100 100

200 200

300 300

400 400

Navar NavarZUT ZUTO.M. O.M.500 500

600 600

Pravac I-I Pravac II-II Pravac I-I Pravac II-II

a) b)

Slika 5: Raspodela mikrotvrdoće po preseku navara posle plastične deformacije: a) E Mn14, b) E Mn17Cr13 Figure 5: Microhardness distribution in cross section after plastic deformation: a) E Mn14, b) E Mn17Cr13

Sa slika 4 i 5 zapaža se povećenje tvrdoće posle plastične deformacije na hladno kod oba ispitivana dodatna materijala. Uporedjivanjem dobijenih rezultata (sl. 5) koji se odnose na dodatne materijale E Mn14 i E Mn17Cr13 uočava se da je dobijena nešto veća tvrdoća kod drugog materijala. Takodje, može se zaključiti da je širina zone transformisanog austenita u martenzit veća kod navara elektrode E Mn17Cr13. Maksimalna izmerena tvrdoća posle hladnog ojačanja kod navara od E Mn14 bila je oko 520 HK, dok je širina transformisane zone 0.60 mm. U istim uslovima u slučaju navara od E Mn17Cr13 dobijena je maksimalna tvrdoća 560 HK, dok je širina zone transformacije austenita u martenzit bila 1.20 mm [2]. Raspodela tvrdoće i izgled novonastale strukture u karakterističnim zonama navara za dodatne materijale E DUR 600 i ABRADUR 58 date su u odgovarajućem radu [2].

Tribološka ispitivanja

Priprema blokova i diskova Za tribološka ispitivanja bilo je neophodno jizraditi tzv. blokove čije dimenzije moraju biti prilagodjene

tribometru instaliranom na Mašinskom fakultetu u Kragujevcu (sl. 10). Potrebno je bilo izraditi pet blokova, i to četiri bloka sečenjem iz navara (E Mn14, E Mn17Cr13, E DUR 600 i ABRADUR 58) i jedan blok sečenjem iz osnovnog materijala (ČL 3460). Posle sečenja blokovi su obrušeni na dimenzije 6.3×15×10 mm kako bi mogli da se pričvrste na odgovarajući držač na tribometru i dovedu u kontakt sa diskom standardnih dimenzija [4, 16]. Pri samom ispitivanju ostvaruje se linijski kontakt "block on disk". Spoljašnje varijable na nizu uzoraka bile su: sila kontakta, brzina klizanja, kao i sredstvo za podmazivanje. Pre svakog ispitivanja, kontaktne površine diskova brušene su kako bi se uklonili tragovi habanja i mogla da izmeri njihova hrapavost i uporedi sa hrapavošću kontaktnih površina ispitivanih blokova. U tablici 6 prikazana je tehnologija pripreme uzoraka za ispitivanje triboloških svojstava navara i osnovnih materijala. Kao sredstvo za podmazivanje spregnutog para disk-blok korišćeno je motorno ulje GLX 2 SAE 15 W-40.

Page 8: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

62 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

0

100

200

300

400

2 4 6 8 10 12 14 16

III III

III III

Pravac I-I

Sitnozrna feritno-perlitnastruktura

Feritno-perlitna struktura

50 mμ 50 mμ

50 mμ

Rastojanje od površine navara, mm

Tvrd

oća,

HV

1

50 mμ

Sorbitna strukturasa izraženim granicama

ih zrna i izdvojenimkarbidima ravnomernog rasporeda

austenitn

Sitnozrna sorbitna strukturasa izraženim granicama

ih zrna i izdvojenimkarbidima ravnomernog rasporeda

austenitn

NAVARII SLOJ

NAVARI SLOJ O.M.ZUT

Slika 6: Mikrostruktura karakterističnih zona navara pre plastične deformacije na hladno:

O.M.-Č 0361 (C= 0.17%, P= 0.05%; S= 0.05%, N= 0.007%); D.M.-E Mn14 (C= 1.2%, Mn= 12.5%, Mo= 0.7%) Figure 6: Microstructure of the characteristic zones before cold plastic deformation

B.M. Č 0361 (C= 0.17%, P= 0.05%; S= 0.05%, N= 0.007%); D.M.-E Mn14 (C= 1.2%, Mn= 12.5%, Mo= 0.7%) Raspodela tvrdoće i mikrostruktura blokova i diskova Na pripremljenim blokovima (iz navara) izvedeno je merenje tvrdoće u tri pravca, a na pripremljenom bloku iz osnovnog materijala merena je tvrdoća na više mesta i različitim rastojanjima od kontaktne površine. Srednja vrednost izmerenih tvrdoća osnovnog materijala ČL 3460 je 184 HB, dok je srednja vrednost

izmerenih tvrdoća materijala podloge (Č 0361) 143 HB, a diskova 46-50 HRC. Rezultati triboloških ispitivanja Cilj ovih istraživanja je odredjivanje otpornosti na habanje osnovnih i dodatnih materijala radi davanja ocene o pogodnosti primene ovih dodatnih materijala za reparaturno i proizvodno navarivanje udarnih greda, kao i drugih delova gradjevinske mehanizacije koji su istovremeno izloženi udarnim opterećenjima i

Page 9: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

procesima abrazivnog habanja. Pre ovih triboloških ispitivanja izvedeno je merenje hrapavosti kontaktnih površina tri diska i pet blokova kako bi se odredilo srednje aritmetičko odstupanje hrapavosti Ra. Posle ispitivanja izvršeno je merenje i snimanje širine traga habanja i profila hrapavosti sa tragom habanja. Otpornost na habanje ispitivanih materijala odredjivana

je na osnovu širine traga habanja bsr i koeficijenta trenja μ. Prvo je ispitivan koeficijent trenja na svim blokovima, odnosno praćena je njegova promena za vreme kontakta od 60 min [2]. Na slici 11a dat je zbirni grafički prikaz (histogram) srednjih vrednosti koeficijenta trenja i širine pojasa habanja (sl. 11b) analiziranih triboloških parova.

0

100

200

300

400

2 4 6 8 10 12 14 16

III III

III III

Pravac I-I

Sitnozrna feritno-perlitnastruktura

Feritno-perlitna struktura

50 mμ 50 mμ

50 mμ

Rastojanje od površine navara, mm

Tvrd

oća,

HV

1

50 mμ

Sorbitna strukturasa izraženim granicama

ih zrna i izdvojenimkarbidima ravnomernog rasporeda

austenitn

Sitnozrna sorbitna strukturasa izraženim granicama

ih zrna i izdvojenimkarbidima ravnomernog rasporeda

austenitn

NAVARII SLOJ

NAVARI SLOJ O.M.ZUT

Slika 7: Mikrostruktura karakterističnih zona navara pre plastične deformacije na hladno:

O.M.-Č 0361 (C= 0.17%, P= 0.05%; S= 0.05%, N= 0.007%); D.M.-E Mn 17Cr13 (C= 0.6%, Mn= 16.5%, Cr= 13.5%) Figure 7: Microstructure of the characteristic zones before cold plastic deformation

B.M.-Č 0361 (C= 0.17%, P= 0.05%; S= 0.05%, N= 0.007%); D.M.-E Mn 17Cr13 (C= 0.6%, Mn= 16.5%, Cr= 13.5%)

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 63

Page 10: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

64 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

. a) b)

Slika 8: Mikrostruktura zadnjeg sloja navara od D.M.-E Mn14, a) pre plastične deformacije, b) posle plastične deformacije

Figure 8: Microstructure of the last layer of filler material E Mn14 a) before plastic deformation, b) after plastic deformation

a) b)

Slika 9: Mikrostruktura zadnjeg sloja navara od D.M.-E Mn17Cr13, a) pre plastične deformacije, b) posle plastične deformacije

Figure 9: Microstructure of the last layer of filler material E Mn17Cr13 a) before plastic deformation, b) after plastic deformation

Slika 10: Tribometar TPD-93 i ostala merna oprema za izvođenje triboloških testova Figure 10: Tribometer TPD-93 and measuring equipment for tribology testing

Na osnovu izmerenih širina tragova habanja, moglo bi se zaključiti da znatno veću otpornost na habanje imaju navari ABRADUR 58 i E DUR 600 nego navari ostvareni pomoću E Mn14 i E Mn17Cr13. To znači da je u pitanju neka nesaglasnost u dobijenim rezultatima. Medjutim, stvarna otpornost na pojedine vrste habanja može se pouzdano utvrditi posle ispitivanja u realnim radnim uslovima. Tek posle analize tih rezultata može

se proceniti primenjena tehnologija navarivanja za konkretni slučaj proizvodnog ili reparaturnog navarivanja. Kontradiktorni rezultati tribološkog testa mogu se objasniti načinom ostvarivanja kontakta blok-disk koji ne stvara uslove za lokalnu transformaciju austenita u martenzit u pripovršinskim slojevima. Stoga proizilazi naš zaključak da standardni tribološki model provere otpornosti na habanje ne odgovara manganskim čelicima.

Page 11: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 65

Tabela 6: Tehnologija pripreme uzoraka za tribološka ispitivanja blokova i diskova [2] Table 6: Samples preparing for tribological testing of beams and disks

Broj bloka

Materijal podloge

Base mat.

Materijal navara Hard-faced material

Broj navarenih slojeva

layers numb.

Visina navara, Highness

mm

Izgled blokova i diska Test samples

1. Č 0361 E Mn14 2 6.0 – 7.2

2. Č 0361 E Mn17Cr13 2 6.2 – 8.0

3. ČL 3460 - - -

4. Č 0361 Medjusloj-INOX B 18/8/6

Navar-E DUR 600 3* 4.2-5.6

5. Č 0361 Medjusloj-INOX B 18/8/6

Navar-ABRADUR 58 3* 4.4-6.2

*Prvi sloj je plastični medjusloj od D.M.-INOX B 18/8/6, a drugi i treći sloj su od D.M.-E DUR 600 i ABRADUR 58.

Broj bloka

Koe

ficije

nt tr

enja

, µ

0.00

0.05

0.10

0.15

Blok 1 Blok 2 Blok 3 Blok 4 Blok 5

a) Broj bloka

Širi

na p

ojas

a ha

banj

a,

mm

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Blok 1 Blok 2 Blok 3 Blok 4 Blok 5

b) Blok 1-E Mn14, Blok 2-E Mn17Cr13, Blok 3-ČL 3460, Blok 4-E DUR 600, Blok 5-ABRADUR 58

Slika 11: Histogrami srednje vrednosti koeficijenta trenja (a) i širine traga habanja (b) Figure 11: Histogram of the mean friction coefficient a), and width of wear b)

Navarivanje realnih delova i odredjivanje njihove otpornosti na habanje Da bi se odredila stvarna otpornost na habanje novih, reparaturno i proizvodno navarenih udarnih greda, trebalo je izvesti dodatna ispitivanja u stvarnim radnim uslovima. Iz iskustva je poznato da se oko pet puta intenzivnije habaju udarne grede od obloga, pa iako su ispitivanja sprovedena na oba dela, ovde će biti prikazani samo rezultati ispitivanja udarnih greda. Navarivanje udarnih greda izvedeno je tehnologijama sličnim modelskim ispitivanjima, ali sa nešto izmenjenim radnim uslovima. Razlog za to je velika masa udarnih greda pa je navarivanje izvedeno u realnim radnim uslovima na terenu tj. u kamenolomu. To znači da su navari polagani u najnepovoljnijim uslovima, pa dobijeni rezultati imaju poseban značaj, jer prezentuju minimalne tehničko-tehnološke efekte navarivanja u najtežim uslovima. Eksperimenti su izvedeni na osam udarnih greda, odnosno na dva kompleta ovih delova, jer se zbog uravnoteženosti masa rotora drobilice mora istovremeno obaviti zamena četiri udarne grede. Potrebno je istaći da su ova ispitivanja izvedena za dva slučaja navarivanja - reparaturnog i proizvodnog. Reparaturno navarivanje

oštećenih udarnih greda, izvedeno je tako što je navareno četiri grede i to svaka različitom vrstom dodatnog materijala (E Mn14, E Mn17Cr13, ABRADUR 58 i E DUR 600). Na taj način je bilo moguće ustanoviti otpornost na habanje pojedinih dodatnih materijala u ovim radnim uslovima. Navari su položeni na jednoj od dve radne površine udarnih greda, a druga radna površina je bila nova - nepohabana da bi moglo da se izvede uporedjivanje dužine radnog veka novih i reparaturno navarenih greda. Navari su polagani uzdužno na radne površine (najnepovoljnija varijanta zbog velike dužine nanetih navara i opasnosti od pregrevanja). Potrebna debljina navara (do dimenzije novih greda) postignuta je višeslojnim navarivanjem, a njihova debljina se kretala od 10 mm na krajevima do 35 mm na sredini udarnih greda. Navarivanje udarnih greda elektrodama E Mn14 i E Mn17Cr13 izvedeno je bez nanošenja plastičnog medjusloja. Suprotno tome, navari ABRADUR 58 i E DUR 600 polagani su preko prethodno nanetog medjusloja od INOX B 18/8/6. Posle navarivanja, vizuelnom kontrolom nisu uočene greške tipa prslina, premda su navarene velike radne površine (1200×120 mm). U slučaju proizvodnog navarivanja greda, dve nove grede su navarene polaganjem poprečnih višeslojnih jednoprolaznih navara delimičnim

Page 12: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENTNAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ

navarivanjem sa ABRADUR 58 (jedna udarna greda) i E DUR 600 (druga udarna greda). Rastojanje izmedju položenih navara bilo je oko 100 mm, a delimični navari su polagani na celoj radnoj površini. Navarivanje druge dve nove udarne grede obavljeno je polaganjem delimičnih krstastih (saćastih) navara preko cele radne površine, tako što je jedna udarna greda navarena elektrodom E Mn14, a druga udarna greda elektrodom E Mn17Cr13. Maksimalna debljina navara dozvoljava se do 10 mm iz konstruktivnih razloga, jer bi deblji navari pri obrtanju udarali u obloge. Kao i u prvom slučaju, navarivanje sa ABRADUR 58 i E DUR 600 izvršeno je polaganjem navara preko prethodno nanetog plastičnog sloja od INOX B 18/8/6, dok je navarivanje E Mn14 i E Mn17Cr13 izvedeno direktnim polaganjem navara preko osnovnog materijala. Na ovaj način pripremljen je i drugi komplet udarnih greda. One su montirane na rotor drobilice, a u odredjenim

vremenskim intervalima praćeno je njihovo habanje. Pri praćenju procesa habanja udarnih greda otežan je način odredjivanja gubitka materijala. To je pre svega: nemogućnost preciznijeg merenja masa ovih delova zbog velike razlike masa osnovnog i dodatnog materijala, zatim nedopušten prekid procesa proizvodnje, kao i izrazita neravnomernost habanja pojedinih delova kontaktnih površina i dr. Utvrdjeno je da posle neprekidnog rada od 72 h dolazi do tolikog oštećenja novih udarnih greda da više nije moguće podešavanjem drobilice postići nastavak procesa proizvodnje, već se mora obaviti njihovo okretanje da bi se iskoristila druga radna površina. Rezultati gubitka materijala navarenih udarnih greda su dobijeni praćenjem proizvodnog procesa od 60 efektivnih radnih sati kako bi se mogli medjusobno uporedjivati. Rezultati ovih istraživanja prikazani su u tablici 7 i na slici 12 [2].

Tabela 7: Gubitak mase materijala udarnih greda drobilice pri realnim radnim uslovima posle 60 h rada [2]

Table 7: Mass loss of the impact beams material in real exploatation for 60 hours work

Nenavarene udarne gredeNon-repaired impact

beams

Reparaturno navarene udarne grede

Repaired impact beams

Proizvodno navarene udarne grede

Repaired in working conditions

Masa ispitivanih uzoraka Test samples mass

(udarne grede) (impact beam)

1 2 3 4 1* 2* 3* 4* 1* 2* 3* 4*

Na početku ispitivanja, kgAt testing start, kg 300 300 300 300 300 300 300 300 305 305 305 305

Na kraju ispitivanja, kg At testing end, kg 275.6 276.0 276.4 276.2 279.0 287.6 282.8 273.4 282.2 291.0 284.8 279.5

Gubitak mase, kg Mass loss, kg 24.4 24.0 23.6 23.8 21.0 12.4 17.2 26.6 22.5 14.0 20.2 25.5

Gubitak mase, % Mass loss, % 8.12 8.00 7.87 7.93 7.00 4.12 5.73 8.87 7.38 4.59 6.62 8.36

* Napomena/Note: 1- E Mn14; 2- E Mn17Cr13, 3- E DUR 600, 4- ABRADUR 58.

Tip grede

Gub

itak

mas

e, %

0

3

6

9

12

15

12

34

1N2N

3N4N

1PN2PN

3PN4PN

Novegrede

Proizvodno navarenegrede

Navarenegrede

1, 2, 3, 4- Nove grede, 1N, 2N, 3N, 4N- Reparaturno navarene grede,

1PN, 2PN, 3PN, 4PN- Proizvodno navarene grede

Slika 12: Grafički prikaz gubitka mase materijala udarnih greda drobilice posle 60 h rada Figure 12: Diagram of the mass loss of impact beams after 60 hours work

66 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67

Page 13: izbor optimalne tehnologije reparaturnog navarivanja udarnih greda

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2007), str. 55-67 67

Na osnovu dobijenih rezultata istraživanja otpornosti na habanje u realnim radnim uslovima može se zaključiti da je najveću otpornost pokazao navar ostvaren pomoću E Mn17Cr13 (4.12%), zatim navar od E DUR 600 (5.73%), pa navar od E Mn14 (7.0%), dok je navar od ABRADUR 58 (8.87%) pokazao manju otpornost i od osnovnog materijala ČL 3460 (7.87-8.12%), što znači da je ABRADUR 58 nepogodan za ovaj tip habanja.

ZAKLJUČAK

Dosadašnja ispitivanja su pokazala da vek pravilno navarenih greda višestruko nadmašuje vek novih delova. Osim toga, na ovaj način postižu se velike materijalne uštede, povećava produktivnost, smanjuje vreme zastoja drobilica kao i asortiman i količina neophodnih rezervnih delova.

Konkretno, vek novih udarnih greda iznosio je oko 15 radnih dana, dok je vek regenerisanih greda dostizao u proseku, zavisno od primenjenog dodatnog materijala, oko 30 radnih dana. Analizom troškova dodatnih materijala, cene rada zavarivača, došlo se do podataka da su troškovi reparaturnog navarivanja jedne udarne grede manji od 25% ukupne cene jednog kompleta novih greda.

To znači da se primenom reparaturnog navarivanja mogu regenerisati četiri oštećene udarne grede (jedan komplet) po ceni jedne nove grede.

Primenom reparaturnog navarivanja (prvenstveno sa E Mn17Cr13) produžava se radni vek delova odnosno skraćuje vreme zastoja. Svi ovi pozitivni efekti proistekli su kao rezultat sveobuhvatnih teorijskih, modelskih i eksploatacionih istraživanja autora ovog rada u saradnji sa preduzećem korisnikom.

LITERATURA

[1] V. Lazić, M. Jovanović, N. Ratković, D. Adamović, R. Vulović, (2002):

Procena otpornosti na habanje navarenih slojeva izvedenih manganskom elektrodom, Tribologija u industriji, Originalni naučni rad, Godina XXII, Oktobar-Decembar 2002, Br. 3&4, Mašinski fakultet u Kragujevcu i Jugoslovensko društvo za tribologiju, str. 10-17, Kragujevac, Yugoslavia.

[2] M. Mutavdžić, (2006): Reparaturno navarivanje delova mašina i uredjaja gradjevinske mehanizacije, radna verzija magistarske teze u rukopisu, Mašinski fakultet u Kragujevcu, Kragujevac.

[3] M. Jovanović, V. Lazić, N. Ratković, D. Adamović, M. Mutavdžić, (2003): Estimate of wear resistance of the hard-faaced layers made by manganese electrode, 11th International Scietific Conference 17-19. 09. 2003., University of Žilina, Slovak Republic, pp. 105-108.

[4] M. Jovanović, V. Lazić, M. Mutavdžić, D. Adamović, (2005): Izbor optimalne tehnologije reparature zuba utovarne kašike, Zavarivanje i zavarene konstrukcije, Originalni naučni rad, godina L, Vol. 50, No. 1-66, str. 11-20.

[5] M. Mutavdžić, V. Lazić, M. Jovanović, D. Adamović, N. Ratković, (2005): Uticaj različitih vrsta stenskih minerala na izbor materijala radnih delova gradjevinske mehanizacije, YUTRIB '05, Kragujevac, str. 820-833.

[6] M.Jovanović, V. Lazić, M. Mutavdžić, N. Ratković, D. Adamović, (2005): Izbor tehnologije reparaturnog navarivanja radnih delova gradjevinskih mašina izloženih intenzivnom abrazivnom habanju, YUTRIB '05, Kragujevac, str. 810-819.

[7] P. Blašković, J. Balla, M. Dzimko, (1990): Tribologia, Vydavatelstvo, ALFA, Bratislava.

[8] J. Dzubinski, A. Klimpel, (1985): Napawanie i natryskiwanie cieplne,

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszava. [9] B. Ivković, (1983): Osnovi tribologije u industriji prerade metala, IRO

"Gradjevinska knjiga", Beograd. [10] M. Dumović, (1997): Izbor i primena legura za tvrdo navarivanje,

Zavarivanje i zavarene konstrukcije, 42(3), Beograd, str. 233-236. [11] V. Lazić, (2001): Optimizacija procesa navarivanja sa aspekta

triboloških karakteristika navara i zaostalih napona, Doktorska disertacija, Mašinski fakultet, Kragujevac.

[12] Grupa autora (1983): Poradnik inžyniera-Spawalnictwo II, WNT, Warszawa.

[13] Metals Handbook (1973): Metallography, structures and phase diagrams, ASM, vol. 8, Metals Park Ohio, USA.

[14] M. Jovanović, D. Adamović, V. Lazić, (1996): Tehnologija zavarivanja-Priručnik, samostalno izdanje, Mašinski fakultet u Kragujevcu.

[15] V. Lazić, M. Jovanović, N. Ratković, D. Adamović, R. Vulović (2002): Procena otpornosti na habanje navarenih slojeva izvedenih manganskom elektrodom, X Jugoslovenska konferencija - Železničko mašinstvo sa medjunarodnim učešćem, Niš, str. 207-212.

[16] V. Lazić, M. Jovanović, D. Adamović, N. Ratković, (2005): Selection of the optimum technology of the forging dies reparation from the aspect of tribological characteristics, TRIBOLOGIA – TEORIA I PRAKTIKA, ROK XXXVI, NR 2/2005 (200), pp. 11-30.

[17] Katalozi: Thyssen Marathon Edelstahl-Vosendorf, FEP-Plužine, Elvaco-Bijeljina, Železarna Jesenice-Fiprom, Bohler-Kapfenberg, Messer Griesheim-Frankfurt am Main, Esab-Göteborg, Lincoln Electric, USA, Atlas zur Wärmebehandlung der Stähle