Analyse des avantages et des inconvénients des spires hélicoïdales résistantes à lusure

Les spires hélicoïdales résistantes à lusure sont une conception essentielle pour améliorer la durée de vie et lefficacité opérationnelle des équipements dans de nombreux scénarios dapplications à forte usure (tels que les concasseurs, le transport par vis de matériaux abrasifs, etc.). Cependant, comme tous les choix dingénierie, cela a un coût. Voici une analyse détaillée des avantages et des inconvénients des spires hélicoïdales résistantes à lusure :

​Objectif principal :​​ En augmentant la dureté, la résistance à lusure du matériau de la spire ou en adoptant un traitement de surface spécial, ralentir considérablement la vitesse dusure de la spire dans les environnements à forte abrasion.

​Avantages (Advantages):​​

​Prolongation significative de la durée de vie :​​

​Principal avantage :​​ Cest lobjectif fondamental du choix des spires résistantes à lusure. Par rapport aux spires en acier au carbone ordinaire ou en acier faiblement allié, les spires résistantes à lusure peuvent voir leur durée de vie multipliée par plusieurs fois (par exemple, 2 à 5 fois, voire plus) lors du transport ou du traitement de matériaux abrasifs (tels que le minerai, les scories, le gravier, les déchets ménagers contenant du sable, les déchets industriels contenant des fragments métalliques). Cela réduit considérablement le risque darrêt de léquipement, de baisse defficacité, voire de défaillance, en raison de lusure excessive des spires.

​Valorisation :​​ Réduction des stocks de pièces de rechange, diminution de la fréquence de remplacement et des coûts de main-dœuvre, ce qui est très important pour la production en continu.

​Maintien des performances et de lefficacité de léquipement :​​

Les nouvelles spires hélicoïdales ont généralement un pas et un diamètre extérieur précis pour garantir une efficacité de transport optimale et un effet dalimentation forcée. Les spires résistantes à lusure peuvent ​maintenir plus longtemps les dimensions géométriques conçues​​, évitant ainsi la ​réduction du débit dalimentation, la baisse de lefficacité du transport, le refoulement des matériaux, le gaspillage dénergie​​, etc., dus à lamincissement des spires par usure, à larrondissement des bords des spires ou à la modification du pas. Léquipement peut maintenir à long terme la capacité de traitement et lefficacité conçues.

​Réduction du nombre dinterventions de maintenance et des temps darrêt :​​

Lusure est le mode de défaillance le plus courant des spires hélicoïdales. Les spires résistantes à lusure prolongent considérablement les intervalles de remplacement ou de réparation, réduisant ainsi de manière significative ​le nombre darrêts imprévus et la fréquence de la maintenance​​, améliorant le taux de fonctionnement global et la fiabilité de la production de léquipement.

​Réduction des coûts dexploitation à long terme (dans certains cas) :​​

Bien que le ​coût dacquisition initial​​ des spires résistantes à lusure soit généralement plus élevé, leur durée de vie extrêmement longue signifie que, sur la durée de vie de léquipement, ​le coût réparti par unité de temps de fonctionnement ou par unité de quantité de matériau traité peut être inférieur​​. En particulier pour les étapes importantes du traitement de matériaux extrêmement abrasifs et du fonctionnement continu de léquipement, son ​coût de cycle de vie (LCC)​​ est souvent supérieur au coût total du remplacement fréquent des spires ordinaires (y compris le coût des spires, les heures de travail de remplacement, les pertes dues aux arrêts, etc.).

​Amélioration de la capacité dadaptation aux matériaux difficiles :​​

Permet à léquipement de traiter de manière plus fiable et plus économique des matériaux extrêmement abrasifs que les spires traditionnelles ne peuvent pas supporter, élargissant ainsi la gamme dapplications de léquipement.

​Inconvénients (Disadvantages)：​​

​Coût initial plus élevé :​​

​Linconvénient le plus important :​​ Quil sagisse dutiliser des tôles dacier résistantes à lusure de haute qualité (telles que Hardox 450, NM450), de couler des spires en fonte à haute teneur en chrome ou dadopter une couche de revêtement résistant à lusure, son ​coût des matières premières​​ et son ​coût de fabrication​​ sont nettement supérieurs à ceux de lacier ordinaire (tel que Q235, Q345). Pour les acheteurs disposant dun budget limité, la pression de linvestissement initial est plus importante.

​Difficulté accrue de fabrication :​​

​Dureté élevée du matériau :​​ La dureté et la résistance des matériaux résistants à lusure (en particulier la fonte à haute teneur en chrome, les tôles dacier trempé) imposent des exigences plus élevées aux processus de découpe, de formage (laminage), de perçage et de soudage, nécessitant des équipements plus spécialisés (tels que la découpe au plasma/laser) et des ouvriers qualifiés. Lefficacité de la transformation est généralement plus faible.

​Défis de soudage :​​ Le soudage de matériaux à haute dureté est susceptible de provoquer des fissures, ce qui nécessite souvent un préchauffage, un contrôle strict de lénergie de ligne, lutilisation de matériaux de soudure spéciaux et des mesures de maintien de la chaleur/refroidissement lent après le soudage, ce qui augmente la complexité et le coût du soudage. Pour les spires rechargées, le processus de rechargement lui-même exige des exigences techniques et de contrôle de la qualité très élevées.

​Usinabilité :​​ Certains matériaux résistants à lusure (tels que la fonte à haute teneur en chrome) sont presque impossibles à modifier par usinage conventionnel, ce qui exige une plus grande précision de fabrication et rend difficile la reprise en cas derreur.

​La ténacité et la résistance aux chocs peuvent être limitées (en particulier pour certains matériaux) :​​

​Fonte à haute teneur en chrome :​​ Bien que sa résistance à lusure soit exceptionnelle, elle est ​très cassante et sa ténacité est très faible​​. Lorsquelle est soumise à limpact violent de gros objets lourds ou dimpuretés métalliques, ou à un couple énorme causé par un blocage accidentel, elle est plus susceptible de subir une ​fracture fragile​​ que de se déformer plastiquement comme lacier ordinaire. Cest un inconvénient majeur pour les conditions de travail présentant un risque dimpact.

​Tôles dacier trempé :​​ Par rapport à lacier ordinaire, leur ténacité est généralement réduite (en particulier les qualités supérieures telles que Hardox 500/600), et leur résistance aux chocs extrêmes est inférieure à celle des matériaux tenaces (tels que lacier au manganèse).

​Couche de rechargement :​​ La couche de rechargement en alliage dur est elle-même fragile et peut se briser ou se détacher sous un fort impact.

Remarque : Un choix et une conception appropriés des matériaux peuvent minimiser ce problème (par exemple, choisir de lacier au manganèse ou des tôles dacier résistantes à lusure à haute ténacité dans les zones à risque dimpact élevé).

​Difficulté accrue de réparation et de restauration :​​

​Dommages à lensemble de la spire :​​ Si une spire résistante à lusure (en particulier une spire en fonte à haute teneur en chrome moulée dune seule pièce) est gravement endommagée (par exemple, une fracture), la réparation est extrêmement difficile et nécessite généralement un remplacement complet.

​Usure/rupture locale de la couche de rechargement :​​ Bien que les spires rechargées puissent théoriquement être réparées, le processus de réparation par rechargement est complexe (nécessite le retrait de lancienne couche de soudure, le préchauffage, des matériaux de soudure spéciaux, un traitement post-soudure) et nécessite des soudeurs et des équipements professionnels. La réparation sur site est difficile et les performances de résistance à lusure et la fiabilité après réparation peuvent être inférieures à létat dorigine.

​Restrictions de découpe/soudage :​​ Il est très difficile de découper ou de souder des accessoires directement sur des spires résistantes à lusure déjà installées, et cela peut facilement endommager la spire elle-même, ce qui réduit la flexibilité.

​Augmentation du poids (certains types) :​​

Lutilisation de tôles dacier résistantes à lusure dépaisseur importante ou de spires en fonte à haute teneur en chrome moulées dune seule pièce peut entraîner une augmentation significative du poids de la spire, ce qui impose des exigences plus élevées à la résistance de larbre principal, au choix des roulements et à la puissance dentraînement, et peut augmenter la consommation dénergie.

​Résumé et conseils de sélection :​​

​Les principaux avantages des spires hélicoïdales résistantes à lusure sont​​ : ​une durée de vie extrêmement longue​​, ​des performances déquipement stables et durables​​, ​une réduction de la maintenance et des arrêts​​ et une ​optimisation potentielle du coût du cycle de vie​​.

​Leurs principaux inconvénients sont​​ : ​un investissement initial élevé​​, ​une difficulté accrue de fabrication​​, ​une diminution potentielle de la ténacité (risque de mauvais choix de matériaux)​​ et ​une difficulté de réparation plus importante​​.