Miért teszi a rozsdamentes acél gyűrűs matrica megbízhatóbbá és hatékonyabbá a csavaros pelletgyártó gépeket?

Mi az a csavaros pelletgyár, és hogyan működik a gyűrűs szerszám?

A csigás pelletmalom egy olyan pelletáló gép, amely egy forgó csigás vagy csigás mechanizmus segítségével a nyersanyagot – jellemzően porított takarmány-összetevőket, biomasszát vagy szerves vegyületeket – egy rögzített vagy forgó gyűrűs szerszámon keresztül nagy nyomás és súrlódás hatására kényszeríti. Ellentétben a lapos sajtolószerszámmal működő pelletmalmokkal, ahol az anyagot egy vízszintes szerszámlapon keresztül nyomják lefelé, a csigás kivitelű kivitel radiálisan vagy axiálisan táplálja be az anyagot a szerszámcsatornába a szállítócsiga segítségével, folyamatos, egyenletes betáplálási nyomást biztosítva, amely hozzájárul a pellet egyenletes sűrűségéhez és hosszához. A gyűrűs szerszám a hengeres alkatrész ennek a folyamatnak a középpontjában – egy vastag falú acélhenger, amely pontosan megtervezett lyukakkal van perforálva, amelyen keresztül az összenyomott anyagot extrudálják, hogy egyedi pelleteket képezzenek.

A csigás típusú pelletmalomban a gyűrűs matrica általában álló helyzetben van, miközben a belső görgők a szerszám belső felületéhez képest forognak, vagy a szerszám forog, miközben a görgők rögzítettek maradnak – bármelyik konfiguráció létrehozza az anyagnak a szerszám lyukakon való áttolásához szükséges nyomóerőt. A rozsdamentes acél gyűrűs matrica a korrózióállóság, az élelmiszer-biztonsági megfelelőség, a felületi keménység és a csiszoló alapanyagok alatti kiváló kopási jellemzők kombinációja miatt számos alkalmazásban az előnyben részesített szerszámanyag lett. A gyűrűs matrica teljesítményét meghatározó tervezési, anyagtulajdonságok és működési tényezők megértése elengedhetetlen a kezelők és a beszerzési menedzserek számára, akik a pellet minőségének, áteresztőképességének és élettartamának maximalizálására törekszenek.

Miért a rozsdamentes acélt választják a többi gyűrűs szerszámmal szemben?

A pelletgyárak gyűrűs szerszámait hagyományosan ötvözött acélminőségekből – jellemzően 20CrMnTi, 42CrMo vagy hasonló karburizált és hőkezelt szerszámacélokból – gyártották, amelyek kezelés után nagy felületi keménységet és megfelelő kopásállóságot biztosítanak a szokásos állati takarmány-pelletáláshoz. A rozsdamentes acél gyűrűs matricák azonban jelentős piaci részesedésre tettek szert a vízi takarmányok, állateledelek, gyógyszerészeti és speciális táplálkozási pelletálási alkalmazások terén, ahol az ötvözött acél szerszámok olyan korlátokat jelentenek, amelyek közvetlenül befolyásolják a termék minőségét, a szabályozási megfelelést és az üzemeltetési költségeket.

A rozsdamentes acél alapvető előnye a benne rejlő korrózióállóság. Az ötvözött acél gyűrűs matricák, a felületkeménység kezelésétől függetlenül, érzékenyek a rozsdaképződésre, ha magas nedvességtartalmú takarmánykészítményeknek, gőzkezelésnek, sós összetevőknek, például hallisztnek és tengeri adalékoknak, vagy savas takarmánykomponenseknek vannak kitéve. Az állati takarmányban – különösen vízi vagy kedvtelésből tartott állatok eledelében – előforduló rozsdaszennyeződés komoly élelmiszerbiztonsági és termékminőségi kockázatokat jelent. Az olyan rozsdamentes acélok, mint a 316L, 304 vagy martenzites 440 C, teljesen kiküszöbölik a korróziót, lehetővé téve a szerszám vízzel és tisztítószerekkel történő tisztítását a gyártási folyamatok között anélkül, hogy rozsda keletkezne a tárolás vagy a műszakok között.

A martenzites rozsdamentes acélminőségek – különösen a 440C és változatai – a legszélesebb körben használatosak a gyűrűs matricáknál, mivel egyesítik a rozsdamentes acélokra jellemző korrózióállóságot azzal a képességgel, hogy hőkezeléssel nagy felületi keménységet érnek el. A 440C rozsdamentes acél keményítés és megeresztés után elérheti a HRC 58–62 Rockwell-keménységi értéket, megközelítve a hagyományos ötvözött szerszámacél szerszámokkal elérhető keménységet, miközben rendkívül jó korrózióállóságot kínál. Ez praktikus választássá teszi a csiszoló takarmány-összetevőket nedvességben gazdag vagy kémiailag agresszív készítményekkel kombináló alkalmazásokhoz.

Rozsdamentes acél minőségi összehasonlítás gyűrűs matrica alkalmazásokhoz

Nem minden rozsdamentes acélminőség teljesít egyformán a gyűrűs szerszámok szervizelése során. A megfelelő minőség kiválasztásának egyensúlyban kell lennie a korrózióállósággal, az elérhető keménységgel, a lyukfúráshoz való megmunkálhatósággal és a költségekkel. A következő összehasonlítás a pelletgyártó gyűrűs szerszámgyártásban leggyakrabban meghatározott minőségeket fedi le.

A legigényesebb pelletgyári alkalmazásokhoz, ahol a csiszoló alapanyagokat nedvességgel vagy tengeri összetevőkkel kombinálják, a 440C martenzites rozsdamentes acél biztosítja a keménység és a korrózióállóság optimális egyensúlyát. Az olyan ausztenites minőségeket részesítik előnyben, mint a 316L és a 304, ahol maximális korrózió- és vegyszerállóságra van szükség, és a betáplálási anyag nem erősen koptató – alacsonyabb keménységük miatt nem alkalmasak csiszolóanyag-pelletálásra, gyors lyukkopás nélkül. Az olyan csapadékos edzési fokozatok, mint a 17-4PH, hasznos köztes megoldást kínálnak, ahol mind a közepes keménység, mind a jó korrózióállóság szükséges a 440 C-os teljes keménység elérése nélkül.

A gyűrűs szerszámfuratok geometriája és hatása a pellet minőségére

A szerszámfuratok geometriája a legkritikusabb tervezési paraméter, amely meghatározza a pellet minőségét, az energiafogyasztást, az áteresztőképességet és a szerszám élettartamát. Még a furatok kialakításának kisebb eltérései is mérhető következményekkel járnak a pellet keménységére, nedvességtartalmára, a finomszemcsék képződésére és a tartóssági indexre – a takarmánygyártók és vásárlók által értékelt legfontosabb minőségi mutatókra.

Furatátmérő és tömörítési arány

A vágólyuk átmérője úgy van kiválasztva, hogy megfeleljen az adott takarmánytípushoz és állatfajhoz tartozó pellet célátmérőjének. Az általános átmérők 1,5 mm-től garnélarák és mikrovízi takarmányok esetén a 12 mm-ig vagy nagyobbig terjednek a kérődzők és lovak takarmányainál. A tömörítési arány – a tényleges furathossz (munkahossz) és a furatátmérő aránya – szabályozza az anyagra alkalmazott összenyomás mértékét, amikor az áthalad a szerszámon. A nagyobb kompressziós arányok nagyobb súrlódást és hőt generálnak, növelve a pellet keménységét és tartósságát, ugyanakkor növelik az energiafogyasztást és nagyobb súrlódási kopást eredményeznek a szerszám felületén. A tipikus kompressziós arányok 6:1 és 12:1 között mozognak az állati takarmányok esetében, a vízi takarmányoknál magasabb, 10:1 és 15:1 közötti arányok szükségesek a halak és garnélarák táplálkozási viselkedése által megkövetelt vízstabilitás eléréséhez.

Bemeneti letörés és ellenfurat kialakítás

Az egyes szerszámfuratok tetején lévő bemeneti geometria jelentősen befolyásolja az anyagáramlási jellemzőket és az energiahatékonyságot. Az egyenes bemenetű, letörés nélküli lyuk nagy nyírófeszültséget hoz létre a furat bemeneténél, ami túlzott finomszemcséket és inkonzisztens pelletképződést okozhat. A süllyesztett vagy letört belépési profilok – az egyes furatok bemeneti felületén megmunkált kúpos mélyedések – simán vezetik az anyagot a kompressziós zónába, csökkentve a belépési ellenállást, javítva az anyagáramlás egyenletességét, és meghosszabbítva a szerszám élettartamát a kopás egyenletesebb elosztásával a bemeneti felületen. A letörés szöge és mélysége a speciális takarmányösszetételhez és a nyersanyagkeverék szemcseméret-eloszlásához van optimalizálva.

Lyukminta, sűrűség és nyitott terület aránya

A lyukak elrendezése és sűrűsége a matrica felületén meghatározza a matrica nyitott felületének arányát – a lyukakból álló felület százalékos arányát a szilárd szerszámanyaghoz viszonyítva. A nagyobb nyitott terület arány növeli az áteresztőképességet, de csökkenti a szerszámfal szerkezeti integritását a furatok között. Azoknál a rozsdamentes acél gyűrűs szerszámoknál, ahol az anyagköltség magasabb, mint az ötvözött acélnál, a szerszámtervezők gondosan optimalizálják a furatmintázat sűrűségét, hogy maximalizálják az áteresztőképességet, miközben fenntartják a megfelelő szerszámfalvastagságot, hogy megakadályozzák a repedést a pelletálási művelet ciklikus nyomófeszültsége alatt. A lépcsőzetes furatminták nagyobb nyitott területarányt érnek el, mint az azonos furatátmérőjű soros elrendezések, és a legtöbb modern gyűrűs szerszámkialakításban szabványosak.

Főbb méretparaméterek a gyűrűs szerszám megadásakor

Csere vagy új rendelése esetén rozsdamentes acél gyűrűs szerszám csavaros pelletgyárhoz , pontos méretadatokat kell megadni a megfelelő illeszkedés és teljesítmény biztosítása érdekében. A szerszám és a pelletmalom kerete közötti méretbeli eltérések túlzott vibrációhoz, egyenetlen görgőnyomás-eloszláshoz és a szerszám idő előtti meghibásodásához vezetnek.

• Belső átmérő (ID): A gyűrűs szerszám belső átmérőjének pontosan meg kell egyeznie a pelletgyár modelljének görgőegység átmérőjével. A szabványos azonosítók a kis laboratóriumi malmok 150 mm-től az ipari méretű berendezésekhez használt 1000 mm-es vagy nagyobb tartományig terjednek. Az átmérőjű tűrés általában ±0,05 mm-re van beállítva, hogy biztosítsa a megfelelő henger és a szerszám közötti távolságot.
• Külső átmérő (OD): Az OD határozza meg, hogy a szerszám hogyan illeszkedik a pelletgyár keretének szerszámtartójába vagy szorítógyűrűjébe. A helytelen OD nem megfelelő rögzítést eredményez, ami nagy terhelésű működés közben a szerszám megcsúszását, vibrációt vagy repedést okoz a szorítófelületeken.
• Hatásos szélesség (munkahossz): A szerszám furatszakaszának axiális szélessége – az a méret, amely meghatározza a tömörítési arányt a furat átmérőjével kombinálva. Az effektív szélesség általában 40 mm és 100 mm között van a maró méretétől és az alkalmazástól függően.
• Teljes szélesség: A gyűrűs matrica teljes tengelyirányú mérete, beleértve a karimákat, reteszhorony szakaszokat vagy a végein lévő szorítófelületeket. A teljes szélességnek pontosan meg kell egyeznie az adott pelletgyár modelljének szerszámtartó szélességével.
• Furat átmérője és munkahossza: Mindkét méretet egyszerre kell megadni, mert az általuk meghatározott tömörítési arány határozza meg a pellet minőségét. Önmagában a furatátmérő megadása a munkahossz nélkül nem ad elegendő információt a funkcionálisan megfelelő szerszám előállításához.

Egy új rozsdamentes acél gyűrű betörése

Az új rozsdamentes acél gyűrűs szerszámok gondos betörési eljárást igényelnek, mielőtt a gyártási anyagokat teljes kapacitással futtatnák. A betörési folyamat kihagyása vagy siettetése az egyik leggyakoribb oka a szerszám idő előtti meghibásodásának, a lyukak eltömődésének és a rossz kezdeti pelletminőségnek. A betörési eljárás a szerszámfuratok felületeinek polírozására, egy egyenletes kenőréteg kialakítására és a szerszám termikus stabilizálására szolgál működési körülmények között, mielőtt a teljes gyártási feszültségszintnek kitéve.

Az új rozsdamentes acél gyűrűs szerszám szokásos betörési eljárása azzal kezdődik, hogy durva olajos anyag keverékét – jellemzően finom korpa vagy fűrészpor keverékét növényi olajjal keverve hozzávetőlegesen 5–8% olajtartalommal – alacsony előtolási sebességgel és csökkentett hengerrés mellett 20-40 percig vezetik át a szerszámon. Ez a csiszoló-kenőanyag keverék egyidejűleg polírozza a szerszámfuratok felületét, és védő olajréteget képez, amely csökkenti a fém-fém súrlódást a működés kezdeti óráiban. A görgőközt fokozatosan csökkenteni kell az üzemi távolság felé a gyártás első órájában, és a gyártási anyag előtolási sebességét fokozatosan kell növelni az első két-négy üzemóra során, ahelyett, hogy azonnal teljes kapacitásra emelnék.

Karbantartási eljárások, amelyek meghosszabbítják a gyűrűs szerszám élettartamát

A kiváló minőségű rozsdamentes acél gyűrűs szerszám jelentős tőkebefektetést jelent, élettartamát pedig nagyban meghatározza, hogy milyen jól karbantartják a gyártási folyamatok között és alatt. A következetes karbantartási gyakorlatok kétszeresére vagy többszörösére növelhetik a szerszámok élettartamát az elhanyagolt szerszámokhoz képest.

• Leállításkor töltse fel a lyukakat olajjal átitatott dugóanyaggal: Ha a gyártást leállítják – akár ütemezett váltás, műszakvég vagy karbantartás miatt – a szerszámfuratokat olajos anyaggal, például olajkeverék korpával kell kitölteni, hogy megakadályozzák a maradék betáplálás megkeményedését a furatok belsejében az üresjárati időszakban. A szerszámfuratokban lévő megkeményedett betápláló dugók a nehéz újraindítások, a lyukak tisztítás közbeni károsodásának és a helyi feszültségkoncentráció miatt megrepedt szerszámoknak az elsődleges okai.
• Rendszeresen ellenőrizze a görgő és a szerszám közötti távolságot: A túlzott görgőköz csúszást és egyenetlen tömörítést okoz, ami aszimmetrikusan gyorsítja a furatok kopását. Az elégtelen rés túlmelegedést és túlzott mechanikai igénybevételt okoz mind a szerszámon, mind a hengerhéjon. A helyes rést – jellemzően 0,1–0,3 mm a legtöbb adagolási alkalmazásnál – rendszeres időközönként ellenőrizni kell és be kell állítani hézagmérők segítségével.
• Tisztítsa meg a rozsdamentes acél szerszámokat megfelelő vegyszerekkel: A rozsdamentes acél korrózióállósága lehetővé teszi a tisztítást vizes tisztítószeres oldatokkal, híg savas vízkőoldó szerekkel az ásványi lerakódások eltávolítására, valamint fertőtlenítőszerekkel a termékcserék között – olyan eljárások, amelyek gyors rozsdakárosodást okoznak az ötvözött acél szerszámokon. A vegyszeres tisztítás után mindig alaposan öblítse le, és tárolás előtt gondoskodjon teljes szárításról vagy újraolajozásról.
• Időnként forgassa el a szerszám tájolását: Azokon a malmokon, ahol a betáplálás eloszlása nem tökéletesen egyenletes a szerszám szélességében, a matrica rendszeres időközönkénti végek közötti megfordítása újraelosztja a kopási mintákat, és megakadályozza, hogy a nagy kopásnak kitett zónákban a lyukak helyi megnagyobbodása átmenő repedésekké vagy szerkezeti meghibásodásokká alakuljon.
• Rendszeres időközönként ellenőrizze és jegyezze fel a furat átmérőjét: A furatátmérő kalibrált dugaszmérőkkel meghatározott ellenőrzési időközönként történő mérése objektív adatokat szolgáltat a lyukkopás mértékéről, és lehetővé teszi a szerszám hátralévő élettartamának kiszámítását. Ha a furat átmérője az eredeti specifikációhoz képest körülbelül 10–15%-kal nő, a pellet átmérője és minőségi konzisztenciája olyan szintre romlik, ahol a szerszámcsere költséghatékonyabb lesz, mint a folyamatos működés.