شرح تفصيلي لمواد شفرات الحلزون

تعمل شفرات الحلزون في بيئات قاسية للغاية: فهي تتحمل عزم دوران هائلاً، واحتكاكًا شديدًا وتآكلًا للمواد (تآكل كاشط، وتآكل بالصدمات)، وتآكلًا محتملاً (من الرطوبة والمكونات الحمضية والقلوية في المواد) وأحمال الصدمات. لذلك، فإن اختيار المواد أمر بالغ الأهمية، ويجب أن يتمتع بقوة عالية، ومقاومة عالية للتآكل، وصلابة جيدة ومقاومة معينة للتآكل. تشمل المواد الشائعة:

صفائح فولاذية عالية القوة ومقاومة للتآكل (مثل NM360، NM400، NM450، Hardox 400/450):

الميزات: هذه هي المادة الأكثر استخدامًا حاليًا. يتم الحصول على صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل من خلال المعالجة الحرارية (التبريد + التقسية)، مع الحفاظ على صلابة معينة وقابلية اللحام. يمكن أن تصل صلابة NM400/NM450/Hardox 450 إلى HBW 400-450، مع مقاومة ممتازة للتآكل.

المزايا: أداء شامل جيد (القوة والصلابة والمتانة وقابلية اللحام)، وفعالية من حيث التكلفة، وسهولة الشراء والمعالجة (القطع، واللف، واللحام).

التطبيق: الخيار الأول لمعظم ظروف العمل، ومناسب بشكل خاص لمعالجة النفايات المنزلية المختلطة، والنفايات الصناعية، ونفايات البناء، والخشب، وغيرها من المواد ذات التآكل المتوسط.

حديد الزهر عالي الكروم (High Chromium Cast Iron):

الميزات: يحتوي على نسبة عالية من الكروم (عادةً > 15%) والكربون، ويتشكل عن طريق الصب. تأتي مقاومته للتآكل بشكل أساسي من كمية كبيرة من الكربيدات عالية الصلابة (مثل M7C3) في المصفوفة. يمكن أن تصل الصلابة إلى HRC 55-65، مع مقاومة ممتازة للتآكل، وهي أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للتآكل.

المزايا: مقاومة فائقة للتآكل، ومناسبة بشكل خاص لمعالجة المواد شديدة التآكل (مثل الخبث، والرماد، ورمل الكوارتز، والحصى، والنفايات الصلبة الصناعية التي تحتوي على كميات كبيرة من المعادن).

العيوب: صلابة ضعيفة، وهشاشة عالية، ومقاومة ضعيفة للصدمات، وعرضة للكسر تحت تأثير الصدمات القوية؛ عملية الصب معقدة، والتكلفة عالية؛ قابلية اللحام ضعيفة، وعادة ما تتطلب صبًا كاملاً أو توصيلًا بالعمود بطرق خاصة (مثل فتحات ذيل السمكة، والمسامير)، مما يجعل الإصلاح والاستبدال صعبًا.

فولاذ المنغنيز العالي (Hadfield Manganese Steel، مثل Mn13، Mn18):

الميزات: درجة نموذجية ZGMn13. عند تعرضه لصدمات أو ضغط شديدين، يحدث تصلب ملحوظ للسطح، وتزداد الصلابة بشكل كبير (يمكن أن تصل صلابة السطح إلى HBW 500 أو أعلى)، وبالتالي الحصول على مقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الصدمات.

المزايا: صلابة ممتازة لمقاومة الصدمات، وأداء متميز في مقاومة التآكل في ظروف العمل ذات الصدمات القوية. مناسب لمعالجة المواد التي تحتوي على قطع كبيرة وصلبة وشوائب معدنية (مثل مواد تكسير السيارات القديمة، والنفايات الكبيرة)، ويمكنه تحمل الصدمات العرضية من المواد أو الأدوات.

العيوب: في ظروف الاحتكاك الانزلاقي النقي بدون صدمات أو صدمات منخفضة، يكون تأثير تصلب العمل غير واضح، ومقاومة التآكل ليست جيدة مثل الفولاذ المقاوم للتآكل أو حديد الزهر عالي الكروم؛ التكلفة مرتفعة نسبيًا.

الفولاذ المعالج بتصليد السطح (مثل الفولاذ الكربوني/الفولاذ منخفض السبائك + التلحيم/الرش السطحي):

الميزات: استخدام مادة أساسية منخفضة التكلفة نسبيًا (مثل Q345B)، وإجراء معالجة تقوية مقاومة للتآكل على الأجزاء المعرضة للتآكل من الشفرة (عادةً الحافة الخارجية للشفة وسطح الدفع).

التلحيم (Hardfacing): طلاء طبقة أو أكثر من مواد اللحام المصنوعة من سبائك عالية الصلابة ومقاومة للتآكل (مثل المواد المركبة من كربيد التنغستن، وقضبان/أسلاك اللحام المصنوعة من حديد الزهر عالي الكروم) على سطح الشفرة. مقاومة التآكل قابلة للتعديل، والتأثير كبير.

الرش الحراري (Thermal Spraying): مثل الرش بالقوس الكهربائي، ورش اللهب بكربيد التنغستن، والطلاءات المقاومة للتآكل مثل السيراميك.

المزايا: تضمن المادة الأساسية القوة والمتانة الكلية، وتوفر الطبقة المقاومة للتآكل حماية مستهدفة عالية المقاومة للتآكل؛ التكلفة أقل نسبيًا من استخدام مواد مقاومة للتآكل بشكل عام؛ يمكن إصلاحها بعد التآكل.

العيوب: العملية معقدة، ومتطلبات مراقبة الجودة عالية؛ قد يكون هناك خطر حدوث تشققات أو تقشير في طبقة التلحيم؛ بالنسبة للشفرات ذات الأشكال المعقدة، تكون المعالجة صعبة.