اسم الباحث:

المهندس محمد رامي الجندي

اسم المشرف:

 الدكتور المهندس عباد كاسوحة

العنوان:تحسين متانة التحطم للكرات الطاحنة المصنوعة من حديد الصب عالي الكرو

العنوان باللغة الإنكليزية:Improvement of the Fracture Toughness of HCCI Grinding Balls

العام:2025

القسم:هندسة التصميم والإنتاج

الملخص:

يهدف البحث إلى تحسين متانة التحطم للكرات الطاحنة المصنوعة من حديد الصب عالي الكروم، وذلك عبر تطبيق معالجات حرارية فعالة تؤمن توازنًا بين القساوة العالية ومقاومة الصدمات المتكررة التي تتعرض لها الكرات أثناء التشغيل. لتحقيق هذا الهدف، تمت دراسة كرات محلية الصنع بقطر 70 mm من سبيكة تحتوي على حوالي 15% كروم و2.1% كربون، تلتها سلسلة من المعالجات الحرارية شملت التسخين حتى 1000°C في المجال الأوستنيتي، والتبريد بالزيت، ثم تنفيذ عمليات إرجاع حراري بدرجات حرارة مختلفة 500°C، °C 550، و600°C لمرة واحدة ومرتين، بهدف دراسة تأثير تكرار الإرجاع ودرجة حرارته على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية والمقارنة مع الكرات المستوردة بقطر 70mm.

أظهرت النتائج أن تكرار الإرجاع عند درجة حرارة °C 500 (Double Tempering) هو الخيار الأمثل، حيث أدى إلى تشكيل بنية مارتينسيتية مرجعة مستقرة، مدعومة بكربيدات ثانوية دقيقة وموزعة بانتظام، مع إزالة فعالة للإجهادات المتبقية. نتج عن ذلك أعلى أداء ميكانيكي من حيث مقاومة التحطم، حيث بلغت طاقة الصدم 7.26 J، وعدد الصدمات قبل الانهيار 12818 صدمة، مع الحفاظ على قساوة جيدة بمتوسط 47.2 HRC بالمقابل، أدى رفع درجة حرارة الإرجاع إلى 550°C و600°C إلى نمو للكربيدات وتكتلها، وظهور بنى بينيتية وفريتيه أقل مقاومة، ما انعكس سلبًا على أداء الكرات.

كما أثبتت الدراسة أن نسبة الكربيدات وحدها لا تكفي كمؤشر على جودة البنية المجهرية، بل إن حجم الكربيدات وتوزيعها ضمن بنية المعدن هما العاملان الحاسمان في تحسين الأداء. وتبيّن أن التحكم الدقيق بترسيب الكربيدات الثانوية أثناء الإرجاع، وتكرار العملية، يساهم في تعزيز مقاومة الشقوق الناتجة عن الصدمات وتحقيق الاستقرار البنيوي المطلوب.

بناءً على هذه النتائج، يمكن التأكيد على أن المعالجة الحرارية المتمثلة بالتسخين حتى°C 1000 ثم السقاية بالزيت، يليها إرجاع مزدوج عند°C 500، تقدم حلاً تقنيًا واقتصاديًا فعالًا لتحسين متانة الكرات الطاحنة المحلية الصنع، مما يرفع كفاءتها التكنولوجية ويؤهلها لمنافسة الكرات المستوردة ذات التكلفة العالية.

 

الكلمات المفتاحية:

متانة التحطم، القساوة، البنية المجهرية، عملية السقاية، عملية الارجاع، الإبقاء، عيوب الصب، كربيدات الكروم، الأوستينيت المتبقي.

 

تحميل البحث