La presse à granulés est un appareil servant à comprimer les granulés de biomasse destinés à la production de combustible et d'aliments pour animaux. Le rouleau de pression, composant principal et pièce la plus fragile, est soumis à une charge de travail importante et à des conditions d'utilisation difficiles. Même avec des rouleaux de haute qualité, l'usure est inévitable. La consommation de ces rouleaux étant élevée lors du processus de production, leur choix en termes de matériaux et de fabrication est primordial.
Analyse des défaillances du rouleau de pression de la machine à particules
Le processus de fabrication du rouleau de pression comprend les étapes suivantes : découpe, forgeage, normalisation (recuit), ébauche, trempe et revenu, usinage de semi-précision, trempe superficielle et usinage de précision. Une équipe de spécialistes a mené des recherches expérimentales sur l’usure des granulés de biomasse utilisés comme combustibles lors de la production et de la transformation, fournissant ainsi une base théorique pour le choix judicieux des matériaux des rouleaux et des traitements thermiques. Voici les conclusions et recommandations de cette recherche :
Des bosses et des rayures apparaissent sur la surface du rouleau de pression du granulateur. L'usure anormale est due à l'abrasion par des impuretés dures telles que du sable et de la limaille de fer. L'usure moyenne est d'environ 3 mm et diffère entre les deux faces. La face d'alimentation présente une usure importante de 4,2 mm. Ceci est principalement dû au fait qu'après l'alimentation, l'homogénéisateur n'a pas eu le temps de répartir uniformément le matériau et a entamé le processus d'extrusion.
L'analyse microscopique des défaillances dues à l'usure révèle que l'usure axiale de la surface du rouleau de pression, causée par les matières premières, entraîne principalement un manque de matériau en surface. Les principaux types d'usure observés sont l'usure adhésive et l'usure abrasive, avec des morphologies telles que des piqûres tenaces, des crêtes et des sillons, indiquant que les silicates, les particules de sable, la limaille de fer, etc., présents dans les matières premières, provoquent une usure importante de la surface du rouleau. Sous l'action de la vapeur d'eau et d'autres facteurs, des dépôts ressemblant à de la boue apparaissent à la surface du rouleau, provoquant des fissures de corrosion sous contrainte.
Il est recommandé d'ajouter une étape d'élimination des impuretés avant le broyage des matières premières afin d'éliminer les particules de sable, la limaille de fer et autres impuretés présentes, et ainsi prévenir l'usure anormale des rouleaux de pression. Il convient également de modifier la forme ou la position du racleur pour répartir uniformément le matériau dans la chambre de compression, évitant ainsi une force inégale sur le rouleau de pression et l'aggravation de l'usure de sa surface. Le principal facteur de défaillance du rouleau de pression étant l'usure de surface, il est nécessaire de sélectionner des matériaux résistants à l'usure et d'appliquer des traitements thermiques appropriés afin d'améliorer sa dureté superficielle, sa résistance à l'usure et à la corrosion.
Traitement des matériaux et des procédés des rouleaux de pression
La composition et le procédé de fabrication du rouleau de pression sont essentiels pour déterminer sa résistance à l'usure. Les matériaux couramment utilisés sont le C50, le 20CrMnTi et le GCr15. La fabrication est réalisée par usinage CNC et la surface du rouleau peut être personnalisée (dents droites, dents obliques, perçages, etc.) selon les besoins. Un traitement thermique de cémentation ou de trempe haute fréquence permet de réduire la déformation du rouleau. Après ce traitement, un usinage de précision assure la concentricité des cercles intérieur et extérieur, prolongeant ainsi sa durée de vie.
L'importance du traitement thermique pour les rouleaux de pression
Les performances des rouleaux de pression doivent répondre aux exigences de haute résistance, de dureté élevée (résistance à l'usure) et de ténacité élevée, ainsi que d'une bonne usinabilité (notamment un bon polissage) et d'une bonne résistance à la corrosion. Le traitement thermique des rouleaux de pression est un procédé important visant à exploiter pleinement le potentiel des matériaux et à améliorer leurs performances. Il influe directement sur la précision de fabrication, la résistance, la durée de vie et les coûts de production.
Pour un même matériau, ceux ayant subi un traitement thermique présentent une résistance, une dureté et une durabilité nettement supérieures à ceux n'ayant pas subi ce traitement. Sans trempe, la durée de vie du rouleau de pression sera considérablement réduite.
Pour distinguer des pièces usinées avec précision, ayant subi un traitement thermique, de pièces n'en ayant pas subi, il est impossible de les différencier uniquement par leur dureté et la couleur de leur oxydation. Si vous ne souhaitez pas procéder à un usinage et à un test, vous pouvez tenter de les différencier par un léger tapotement. La structure métallographique et le frottement interne des pièces moulées et des pièces trempées et revenues étant différents, une légère percussion permet de les distinguer.
La dureté obtenue par traitement thermique dépend de plusieurs facteurs, notamment la nuance du matériau, ses dimensions, son poids, sa forme et sa structure, ainsi que les procédés de fabrication ultérieurs. Par exemple, lors de la fabrication de pièces de grande taille à partir de fil d'acier à ressort, l'épaisseur réelle de la pièce peut conduire à une dureté de 58 à 60 HRC, valeur irréalisable en pratique. De plus, des valeurs de dureté inappropriées, comme une dureté excessive, peuvent entraîner une perte de ténacité et provoquer des fissures en cours d'utilisation.
Le traitement thermique doit non seulement garantir une dureté adéquate, mais aussi veiller au choix et au contrôle du procédé. Une trempe et un revenu à haute température permettent d'atteindre la dureté requise ; de même, un revenu à température contrôlée lors de la trempe permet d'obtenir la dureté souhaitée.
Le rouleau de pression Baoke est fabriqué en acier C50 de haute qualité, garantissant ainsi sa dureté et sa résistance à l'usure dès sa conception. Grâce à un traitement thermique de trempe à haute température de haute précision, sa durée de vie est considérablement prolongée.
Date de publication : 17 juin 2024