Мукомольный валец

Полезная модель относится к области продовольственного машиностроения, а именно к упрочнению оборудования для измельчения сыпучих материалов, помола зерна и других злаковых культур, сводящемуся к нанесению износостойкого покрытия высокоскоростным газопламенным напылением.
Известен мукомольный валец (Патент RU 2249482, МПК В02С 4/30, опубл. 10.04.2005), состоящий из чугунной бочки с рабочим и внутренним слоями и стальных цапф, причем рабочий слой бочки выполнен из легированного белого чугуна, внутренний - из серого чугуна с пластинчатым графитом, чугуны модифицированы ферросиликобариевыми лигатурами в количестве 0,1-0,3% от массы, соотношение толщин наружного рабочего и внутреннего слоев бочки вальца составляет 1:1-4.
Недостатком указанного мукомольного вальца является недостаточная абразивная износостойкость, обусловленная физико-механическими свойствами материала, на которые негативное влияние оказывает повышение температуры при измельчении сырья.
Прототипом является мукомольный валец (Патент RU 174027, МПК В02С 4/00, опубл. 26.09.2017 бюл. №27), состоящий из бочки с рабочим и внутренним слоями и стальных цапф, бочка дополнительно содержит адгезионный слой из никеля, расположенный между рабочим и внутренним слоями, рабочий слой выполнен из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Cu-Hf при следующем соотношении мас. %:
титан
35,5-40,0
никель
24,6-25,1
медь
24,9-25,0
гафний
10,0-14,9,
нанесенные с помощью высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере, а внутренний слой выполнен из стали.
Недостатком указанного мукомольного вальца являются низкие эксплуатационные свойства, а именно недостаточная абразивная износостойкость.
Задачей полезной модели является усовершенствование мукомольного вальца, позволяющее повысить его эксплуатационные характеристики.
Техническим результатом является повышение абразивной износостойкости мукомольного вальца.
Технический результат достигается тем, что мукомольный валец состоит из стальных цапф и бочки, содержащей внутренний слой из стали и нанесенных на него путем высокоскоростного газопламенного напыления адгезионного слоя из никеля и рабочего слоя из материала с эффектом памяти формы, при этом дополнительно на рабочий слой нанесен износостойкий слой из материала с эффектом памяти формы Fe-Ni-Co-Ti при следующем соотношении компонентов, мас. %:
железо
56,0-58,0
никель
22,0-24,0
кобальт
9,0-11,0
титан
9,0-11,0,
а рабочий слой выполнен из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Zr, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
титан
36,5-40,5
никель
48,5-49,5
цирконий
10,0-15,0.
При этом толщина износостойкого слоя с эффектом памяти формы составляет 1-3 мм, рабочего слоя из материала с эффектом памяти формы составляет от 0,5 до 1,5 мм, адгезионного слоя из никеля от 0,2 до 0,5 мм, внутреннего слоя от 10 до 60 мм. При этом общая толщина изделия с покрытием составляет от 11,7 до 65 мм.
Дополнительное нанесение на рабочий слой при помощи высокоскоростного газопламенного напыления износостойкого слоя из материала с эффектом памяти формы Fe-Ni-Co-Ti обеспечивает повышение абразивной износостойкости мукомольного вальца. Микротвердость слоя из материала с эффектом памяти формы Fe-Ni-Co-Ti в аустенитном состоянии составляет от 14,6 до 15,5 ГПа, что препятствует врезанию частиц зерна при помоле, замедляет процесс накопления его повреждений, и поверхность бочки мукомольного вальца становится более устойчива к абразивному износу, так как во время помола зерна происходит деформирование износостойкого слоя, при котором аустенитное состояние превращается в мартенсит деформации, после снятия нагрузки происходит обратное превращение мартенсита деформации в аустенитное состояние, сопровождающееся восстановлением поверхности рабочего слоя вальца. А выполнение рабочего слоя из материала с эффектом памяти формы TiNiZr, который в мартенситном состоянии проявляет демпфирующие свойства, обеспечивает повышение выносливости за счет восприятия переменных (циклических) нагрузок, возникающих в результате воздействия частиц на поверхность мукомольного вальца, а также снятия возникающих напряжений деформации и саму деформацию за счет псевдоупругости, связанной с мартенсит-мартенситным превращением (мартенситом переориентации).
Покрытие из материала с эффектом памяти формы Fe-Ni-Co-Ti, после выработки слоя износом может быть восстановлено с применением технологии высокоскоростного газопламенного напыления.
Таким образом, совокупность приведенных конструктивных признаков обеспечивает повышение абразивной износостойкости мукомольного вальца.
Пример конкретного выполнения.
Внутренний слой бочки вальца, выполняют из стали толщиной 10 мм, затем на него наносят, с помощью высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере адгезионный слой из никеля толщиной 0,2 мм, далее на адгезионный слой наносят с помощью высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере рабочий слой из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Zr толщиной 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс. %: Ti-38,5; Ni-49; Zr-12,5, после чего на рабочий слой наносят с помощью высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере износостойкий слой из материала с эффектом памяти формы Fe-Ni-Co-Ti, толщиной 1 мм при следующем соотношении компонентов, масс. %: Fe-57,0; Ni-23,0; Со-10,0; Ti-10,0.
В результате получают мукомольный валец с общей толщиной изделия с покрытием из материалов с эффектом памяти формы 11,7 мм, обладающий повышенной абразивной износостойкостью
Результатом применения полезной модели стало увеличение срока службы мукомольного вальца на 10-15% по сравнению со средним периодом стойкости прототипа.