Dövme çelik bilyalar seçilirken nelere dikkat edilmeli?

Dövme çelik bilyaların boyutunu, malzemesini ve özelliklerini doğru bir şekilde seçmek için çalışma koşullarını (değirmen tipi, malzeme sertliği, öğütme inceliği gereksinimleri gibi) ve operasyonel parametreleri (değirmen hızı, dolum oranı gibi) birleştirmek ve temel parametrelerin eşleşmesine dikkat etmek gerekir—dövme çelik bilyalar yoğun yapıları, yüksek mukavemetleri ve mükemmel darbe dirençleriyle karakterize edilir, bu nedenle parametre seçimi ağır yük ve yüksek darbe öğütme senaryolarına uyarlanabilirliklerini vurgulamalıdır. Aşağıda üç boyuttan detaylı bir açıklama bulunmaktadır: boyut belirleme, tolerans seçimi ve temel parametreler:

Dövme çelik bilyaların boyutu, değirmen yapısıyla (iç çap, astar tipi) eşleşmeli ve malzeme öğütme özelliklerine (sertlik, parçacık boyutu, kırılganlık) uyum sağlamalıdır. Çekirdek, bilya çapı, bilya boyutu oranı ve tek bilya ağırlığının üç temel parametresini belirlemek, dövme malzemelerin yüksek mukavemet avantajını tam olarak dikkate almaktır:

Bilya çapı, darbe kuvvetini ve öğütme verimliliğini doğrudan etkiler, maksimum malzeme parçacık boyutu, değirmen çapı ve öğütme aşaması tarafından belirlenir—dövme çelik bilyaların yüksek çekme mukavemeti (≥1000MPa), ağır yük senaryolarında daha büyük bilya çaplarına izin verir:

• Birincil öğütme (ham madde parçacık boyutu ≥60mm): Güçlü darbe kuvveti sağlamak için büyük çaplı bilyalar (60-120mm), yarı otonom değirmenler, konik kırıcılar veya kaba öğütme bilyalı değirmenler için uygundur (dövme çeliğin darbe direnci, büyük parçacık çarpışması altında kırılmayı önler);
• İkincil öğütme (ham madde parçacık boyutu 15-60mm): Darbe ve öğütmeyi dengelemek için orta çaplı bilyalar (40-60mm), orta-sert malzemeler (örneğin, demir cevheri, kireçtaşı) için genel bilyalı değirmenlere uygulanabilir;
• İnce öğütme (ham madde parçacık boyutu ≤15mm): Malzemelerle temas alanını artırmak için küçük çaplı bilyalar (20-40mm), ince öğütme değirmenleri veya sınıflandırıcı-değirmen sistemleri için uygundur (dövme çeliğin homojen yapısı, tutarlı aşınma sağlar);
• Özel adaptasyon: Küçük çaplı değirmenler (Φ≤2.8m) için maksimum bilya çapı 80mm'yi geçmemelidir (astar üzerindeki aşırı darbeden kaçının); büyük çaplı değirmenler (Φ≥5.0m) için maksimum bilya çapı 120mm'ye çıkarılabilir (ağır yüklere dayanmak için dövme çeliğin yüksek mukavemetinden yararlanma);
• Hesaplama referansı: Önerilen bilya çapı D₈₀ = (7-9)*√(maksimum malzeme parçacık boyutu, mm) (dövme orta karbon alaşımlı çelik için), malzeme sertliğine göre ±%10 oranında ayarlayın (daha sert malzemeler üst sınırı, daha yumuşak malzemeler alt sınırı alır—dövme çeliğin sertlik tutma özelliği daha geniş bir ayarlamaya izin verir).

Tek bir bilya boyutu, değirmendeki tüm parçacık boyutlarını kapsayamaz, bu nedenle öğütme verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için büyük, orta ve küçük dövme çelik bilyaların makul bir oranına ihtiyaç vardır:

• Genel öğütme (malzeme parçacık boyutu dağılımı 10-60mm): Büyük bilyaların (60-80mm) oranı: orta bilyalar (40-60mm): küçük bilyalar (20-40mm) = 3:4:3, hem büyük parçacıklara darbe hem de küçük parçacıkların öğütülmesini sağlar;
• Darbe ağırlıklı kaba öğütme (maksimum parçacık boyutu ≥80mm): Büyük bilyaların oranını artırın, oran = 5:3:2, büyük parçacıkların ezme kapasitesini artırın (dövme çeliğin yüksek darbe tokluğu, çarpışma sırasında kırılmayı önler);
• Öğütme ağırlıklı ince öğütme (maksimum parçacık boyutu ≤15mm): Küçük bilyaların oranını artırın, oran = 1:3:6, ince parçacıklarla yüzey temas verimliliğini artırın;
• Prensip: Tüm dövme çelik bilyaların kümülatif hacmi, değirmenin etkin hacminin %28-35'ini (dolum oranı) doldurmalıdır. Bilya boyutu oranı, düzgün dolumu sağlamak için "boyut boşluğunu" (örneğin, 60mm bilyalar olmadan 80mm'den 40mm'ye doğrudan atlama) önlemelidir ve dövme çelik bilyaların yüksek yoğunluğu (≈7.85g/cm³) öğütme kinetik enerjisini artırmaya yardımcı olur.

Tek bilya ağırlığı, bilya çapı ve malzeme yoğunluğu (dövme çelik yoğunluğu dökme çelikten daha yüksektir) tarafından belirlenir ve değirmen güç tüketimini ve hizmet ömrünü etkiler:

• Düşük güçlü değirmen (≤1500kW): Tahrik sistemini aşırı yüklemekten kaçınmak için daha hafif dövme çelik bilyalar (m=0.8-2.5kg, karşılık gelen çap 40-60mm) seçin;
• Yüksek güçlü değirmen (>2500kW): Yüksek darbe talebine uyum sağlamak için daha ağır dövme çelik bilyalar (m=2.5-6kg, karşılık gelen çap 60-100mm) kullanın (dövme çeliğin yüksek mukavemeti, deformasyon olmadan ağır yükü destekler);
• Aşınma dengesi prensibi: Tek bilya ağırlığı, düzgün bir aşınma oranını sağlamalıdır. Örneğin, çapı 60mm olan 42CrMo dövme çelik bilyaların ağırlığı ~1.15kg'dır, bu da çoğu orta güçlü değirmen için uygundur ve dövme yapıları, iç kusurlardan kaynaklanan düzensiz aşınmayı önler.

Dövme çelik bilyalar, yüksek hızlı çarpışma (çarpışma hızı 6-9m/s'ye kadar) ve sürtünme altında çalışır, bu nedenle tolerans kontrolü düzensiz aşınmayı, değirmen titreşimini veya zayıf dolumu önlemelidir—dövme hassasiyetleri, dökme bilyalardan daha iyi tolerans performansı sağlar:

• Çapı ≤40mm olan bilyalar için: Tolerans ±0.4mm (ISO 3290 Sınıf G3), küçük bilyalar ve ince parçacıklar arasında düzgün temas sağlar (dövme hassasiyeti boyut sapmasını azaltır);
• Çapı 40-80mm olan bilyalar için: Tolerans ±0.8mm (ISO 3290 Sınıf G4), işleme verimliliğini ve boyut tutarlılığını dengeler;
• Çapı >80mm olan bilyalar için: Tolerans ±1.2mm (ISO 3290 Sınıf G5), darbe etkisini etkilemeden uygun sapmaya izin verir;
• Temel gereklilik: Aynı değirmendeki dövme çelik bilyalar arasındaki maksimum çap farkı 1.5mm'yi geçmemelidir, yerel astar aşınmasına yol açan düzensiz darbe kuvvetinden kaçınılır (dövme çeliğin yüksek rijitliği, boyut sapmasının etkisini artırır).

• Yuvarlaklık hatası ≤0.25mm (çap ≤60mm için) veya ≤0.4mm (çap >60mm için), bir yuvarlaklık ölçer ile ölçülür—dövme çeliğin döner dövme işlemi, dökme bilyalardan daha iyi yuvarlaklık sağlar;
• Önemi: Yuvarlak olmayan dövme çelik bilyalar, yüksek hızlı dönüş sırasında şiddetli değirmen titreşimine neden olur (değirmen hızı 18-26r/dak), güç tüketimini %8-12 artırır ve astar aşınmasını hızlandırır, bu, daha yüksek yoğunluk nedeniyle dökme bilyalara göre daha belirgindir.

• Yüzey pürüzlülüğü: Ra ≤1.2µm (dövmeden sonra cilalanır), dövme ölçeğini ve çapakları giderir—dövme çeliğin pürüzsüz yüzeyi, malzeme yapışmasını ve astar çizilmesini azaltır;
• Yüzey sertliği homojenliği: Bilya yüzeyinde sertlik farkı ≤3HRC (dövme + ısıl işlem, homojen sertlik dağılımı sağlar), yerel aşırı aşınmayı önler;
• Kenar pah kırma: Keskin kenarlar yok (işleme sırasında dövme çeliğin plastik deformasyonu doğal olarak yuvarlak kenarlar oluşturur), astarlara ve malzemelere zarar gelmesini önler.

Dövme çelik bilyalar, esas olarak yüksek mukavemetli ve tokluğa sahip alaşımlı çelikten yapılır ve parametreler aşınma mekanizmasına (darbe aşınması + aşındırıcı aşınma) göre seçilir:

• Aşınma direnci: Hacimsel aşınma oranı ≤0.06cm³/(kg·m) (ASTM G65 testi), dövme yoğunluğu nedeniyle dökme çelik bilyalardan %20-30 daha iyi;
• Isıl işlem: Su verme + temperleme işlemi (dövme çeliğin ısıl işlemden sonraki tane incelmesi sertliği ve tokluğu artırır).

• Dolum oranı adaptasyonu: Dolum oranı %33-36 (yüksek dolum) olduğunda, artan sürtünmeye direnmek için yüksek sertlikte dövme çelik bilyalar (HRC+3) seçin; dolum oranı %28-32 (düşük dolum) olduğunda, aşırı darbe kırılmasını önlemek için yüksek toklukta dövme çelik (örneğin, 50Mn2) kullanın;
• Öğütme ortamı adaptasyonu: Islak öğütme (bulamaç ortamı) → paslanmayı önlemek için korozyona dayanıklı dövme çelik (örneğin, pas önleyici kaplamalı 42CrMo) seçin; kuru öğütme (toz ortamı) → aşınma direncini vurgulayın (yüksek kromlu dövme çelik);
• Sıcaklık adaptasyonu: Yüksek sıcaklıkta öğütme (malzeme sıcaklığı ≥180°C) → sertlik azalmasını önlemek için ısıya dayanıklı dövme çelik (örneğin, 35CrMoV) seçin (dövme çeliğin ısıl işlem kararlılığı dökme çelikten daha iyidir).

• Katı yapı: Dövme çelik bilyaların tamamı katıdır (dökme bilyalarda yaygın bir kusur olan iç gözenek veya büzülme boşluğu yoktur), düzgün kuvvet sağlar ve darbe altında ani kırılmayı önler;
• Isıl işlem süreci: Martensitik yapı oluşturmak için su verme + düşük sıcaklıkta temperleme, sertlik ve tokluğu dengeler—dövme çeliğin ısıl işlem tepkisi, homojen bileşim nedeniyle dökme çelikten daha iyidir;
• Boyut özelleştirmesi: Özel değirmenler (örneğin, küçük ölçekli deneysel değirmenler, büyük çaplı yarı otonom değirmenler) için, dövme çelik bilyalar çap (10-150mm) ve ağırlık olarak özelleştirilebilir, standart dışı boyutlar için dökme bilyalardan daha kısa teslim süresiyle.