Мукомольный валец

Полезная модель относится к области продовольственного машиностроения, а именно к оборудованию для измельчения сыпучих материалов, помола зерна и других злаковых культур, к их упрочнению, сводящемуся к нанесению износостойкого покрытия высокоскоростным газопламенным напылением.
Известен мукомольный валец (Авторское свидетельство SU 1021459, МПК В02С 4/02, опубл. 07.06.1983), включающий полую бочку с рабочим и внутренним слоями и цапфы, снабженный цилиндром, расположенным между бочкой и цапфами, при этом толщины рабочего, внутреннего слоев бочки и цилиндра находятся в соотношении (1,35-1,79):(0,86-1,14):(0,86-1,14), а их твердость - в соотношении (3,7-3,8):(1,38-1,62):(0,94-1,06) соответственно.
Недостатком указанного мукомольного вальца является низкая эксплуатационная стойкость, обусловленная пониженной теплопроводностью цилиндра, изготовленного из стали, и затрудненным теплоотводом от поверхности вальца.
Наиболее близким, принятым за прототип, является 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 прототипа является недостаточная абразивная износостойкость, обусловленная физико-механическими свойствами материала, на которые негативное влияние оказывает повышение температуры при измельчении сырья.
Задачей полезной модели является усовершенствование мукомольного вальца, позволяющее повысить его эксплуатационные характеристики.
Техническим результатом является повышение износостойкости и понижение чувствительности к росту температуры.
Технический результат достигается тем, что мукомольный валец состоит 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.
Толщина рабочего слоя из материала с эффектом памяти формы составляет от 0,5 мм до 1,5 мм, толщина адгезионного слоя из никеля от 0,2 мм до 0,5 мм, а внутреннего слоя от 10 мм до 60 мм. При этом общая толщина изделия с покрытием составляет от 10,7 мм до 62 мм.
Принятая последовательность слоев и их состав обеспечивает повышение прочностных характеристик и износостойкости мукомольного вальца. Адгезионный слой из никеля обеспечивает повышение степени химического взаимодействия между рабочим и внутренним слоями, что способствует увеличению адгезионной прочности между ними, улучшая при этом эксплуатационные характеристики мукомольного вальца. Адгезионная прочность между адгезионным слоем из никеля и внутренним слоем из стали составляет 80 МПа, а между адгезионным слоем из никеля и рабочим слоем из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Cu-Hf выше 100 МПа.
Микротвердость слоя из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Cu-Hf в аустенитном состоянии составляет от 9 до 14,5 ГПа. Во время помола зерна происходит деформирование поверхностного 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, что в результате повышает абразивную износостойкость материалов с эффектом памяти формы и, следовательно, поверхность бочки мукомольного вальца становится более устойчива к абразивному износу.
Повышение температуры не сказывается на физико-механических свойствах материала с эффектом памяти формы, за счет того, что аустенитное состояние является высокотемпературным состоянием.
Нанесенный слой из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Cu-Hf, обладает также сверхупругостью, тормозящей, а иногда и блокирующей распространение дефектов типа трещин, что способствует повышению прочности и долговечности бочки мукомольного вальца.
Покрытие из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Cu-Hf, после выработки рабочего слоя износом может быть восстановлено с применением технологии высокоскоростного газопламенного напыления.
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-Cu-Hf толщиной 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс. %: Ti - 40; Ni - 25,1; Cu - 24,9; Hf - 10,0.
В результате получают мукомольный валец с общей толщиной изделия с покрытием 10,7 мм, который обладает повышенной износостойкостью и меньшей чувствительностью к повышению температуры при измельчении сырья.
Результатом применения полезной модели стало увеличение срока службы мукомольного вальца на 15-20% по сравнению со средним периодом стойкости аналогичного мукомольного вальца из чугуна.