مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

تحلیل تجربی خواص مکانیکی چکشی‌های کراشر چدنی تقویت‌شده با ذرات اکسید کروم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، موسسه آموزش عالی کار، قزوین، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.22034/ijme.2026.538407.2147
چکیده
یکی از چالش‌های دستگاه‌های کراشر در صنعت، سایش شدید چکش‌های آن‌ها می‌باشد که سبب ایجاد هزینه‌های بالای تعمیر و توقف خط تولید می‌شود. چکش‌های این دستگاه‌ها معمولاً از جنس چدن هستند که به روش ریخته‌گری تولید می‌شوند. برای بهبود خواص استحکامی و سایشی این چکش‌ها، ذرات تقویت‌کننده اکسید کروم در درصدهای متفاوت وزنی، به ماده پایه اصلی افزوده‌شد و نمونه‌ها به روش ریخته‌گری ماسه‌ای تولید شدند و بر روی نمونه‌های تولیدشده، آزمون‌های سختی و سایش و فشار انجام شد. نتایج نشان داد که کمترین مقدار سختی مربوط به نمونه بدون استفاده از پودر اکسید کروم برابر با 7/43 راکول (HRC) و بیشترین مقدار برابر با 03/47 راکول برای نمونه 12% بود. همچنین کمترین کاهش وزن در آزمون سایش برای نمونه حاوی 12 درصد اکسید کروم و بعد از آن برای نمونه حاوی 9 درصد اکسیدکروم برابر با 019/0 و 024/0 گرم بدست آمد. کمترین نیروی فشاری شکست در نمونه بدون افزودنی برابر با 42/238 مگاپاسکال بدست آمد. در ادامه برای بررسی بهتر نتایج، از نمونه‌ها عکسبرداری SEM نیز انجام پذیرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental analysis of the mechanical properties of cast iron crusher hammers reinforced with chromium oxide particles

نویسندگان English

Farzad Rahmani 1
Seyed Jalal Hashemi 2
Saman Marzban 1
1 Department of Mechanical Engineering, Kar Higher Education Institute, Qazvin, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

One of the main challenges of crusher machines in industry is the severe wear of their hammers, which leads to high maintenance costs and production downtime. The hammers of these machines are usually made of cast iron and produced by casting methods. To improve the strength and wear resistance properties of these hammers, chromium oxide (Cr₂O₃) reinforcing particles with different weight percentages were added to the base material, and the samples were produced using sand casting. Hardness, wear, and compression tests were performed on the produced samples. The results showed that the lowest hardness value (43.7 HRC) was obtained for the sample without chromium oxide powder, while the highest hardness value (47.03 HRC) corresponded to the sample containing 12 wt.% chromium oxide. Furthermore, the lowest weight loss in the wear test was observed for the sample containing 12 wt.% chromium oxide (0.019 g), followed by the sample with 9 wt.% chromium oxide (0.024 g). The minimum compressive fracture strength (238.42 MPa) was obtained for the sample without any additive. Additionally, SEM imaging was conducted on the samples to further investigate the results.

کلیدواژه‌ها English

Cast Iron
Chromium Oxide
Compressive Strength
Fracture
[1] Gupta A, Yan DS. Mineral processing design and operations: an introduction. Elsevier; 2016 May 2.
[2] Alishahi A, Kazemi Nasrabadi M. Study on the experimental and finite element simulation of aluminum Compounds manufactured in lost foam casting process in the Aerospace Industry. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2019 May 22;6(2):47-55. [In Persian]
[3] Motalebi S, Hajialimohammadi A, Kamyab M, Mirzaei M. The effect of pre-coating porous surface cast iron cylinder of ALFIN process to create bonding with aluminum cylinder block. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2024 Jul 22;11(5):24-31. doi: 10.22034/IJME.2024.449505.1940 [In Persian]
[4] Hasanifard M, Azarafza R, Alaee MH, Najafi M. Experimental investigation of the effects of machining parameters on surface quality in turning aluminum matrix composites reinforced with Mg₂Si particles. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2024 Nov 21;11(9):13-25. doi: 10.22034/IJME.2024.466572.1983 [In Persian]
[5] Lai JP, Pan QL, Sun YW, Xiao CA. Effect of Si content on the microstructure and wear resistance of high chromium cast iron. Isij International. 2018 Aug 15;58(8):1532-7. doi: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-099
[6] Sahin Y, Kilicli V, Ozer M, Erdogan M. Comparison of abrasive wear behavior of ductile iron with different dual matrix structures. Wear. 2010 Jan 4;268(1-2):153-65. doi: 10.1016/j.wear.2009.07.008
[7] Wang Y, Fan L, Chen H. Effect of strength and toughness of ceramic particles on impact abrasive wear resistance of iron matrix composites. Materials Today Communications. 2023 Jun 1;35:105689. doi: 10.1016/j.mtcomm.2023.105689
[8] Adebayo AO, Oyetunji A, Alaneme KK. Microstructural characteristics, mechanical and wear behaviour of aluminium-alloyed ductile irons subjected to two austempering processes. Acta Polytechnica. 2020 Jul 1;60(3):185-96. doi: 10.14311/AP.2020.60.0185
[9] Campbell J. Complete casting handbook: metal casting processes, metallurgy, techniques and design. Butterworth-Heinemann; 2015 Aug 6.
[10] Qiu B, Xing S, Dong Q, Liu H. Comparison of properties and impact abrasive wear performance of ZrO2-Al2O3/Fe composite prepared by pressure casting and infiltration casting process. Tribology International. 2020 Feb 1;142:105979. doi: 10.1016/j.triboint.2019.105979
[11] Yang J, Huang J, Ye Z, Chen S, Ji R, Zhao Y. Influence of interfacial reaction on reactive wettability of molten Ag-Cu-X wt.% Ti filler metal on SiC ceramic substrate and mechanism analysis. Applied Surface Science. 2018 Apr 1;436:768-78. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.12.106
[12] Pourasiabi H, Gates JD. Effects of niobium macro-additions to high chromium white cast iron on microstructure, hardness and abrasive wear behaviour. Materials & Design. 2021 Dec 15;212:110261. doi: 10.1016/j.matdes.2021.110261