تتعرض درافيل الفلاكر (Flaking Rolls) لإجهادات ميكانيكية وحرارية مركبة وعنيفة جدًا؛ حيث يقع على عاتقها كبس الحبوب المطبوعة بالبخار تحت ضغوط هيدروليكية هائلة واحتكاك مستمر مع قشور الحبوب الصلبة والسيليكا. هذا الوضع يتسبب في نوعين رئيسيين من التآكل: التآكل الاحتكاكي (Abrasive Wear) والتآكل الإجهادي (Fatigue Wear) الذي يظهر في صورة نقر أو تشقق السطح (Pitting).
لتحقيق أقصى مقاومة لهذه العوامل وإطالة عمر الدرفيل الافتراضي، تعتمد المصانع العالمية على سبائك معدنية محددة ومعالجات حرارية متطورة للغاية، مقسمة كالتالي:
أولاً: أفضل أنواع السبائك المستخدمة (Alloy Types)
تصنع الدرافيل الحديثة غالباً بطريقة السبك الطردي المركزي ثنائي المعدن (Centrifugally Bi-metal Casting)، حيث يتكون قلب الدرفيل من حديد مرن لتوفير
غلايات بخار
، بينما تصنع القشرة الخارجية (التي تلامس المنتج) من سبائك فائقة الصلابة، وأبرزها:
1. الحديد الزهر الأبيض المبرد النيكل-كروم (Ni-Hard Cast Iron)
تعتبر سبائك (Ni-Hard 1 و Ni-Hard 4) من أشهر السبائك في صناعة درافيل الفلاكر.
التركيب: تحتوي على نسب عالية من الكروم (من 2% إلى 9%) والنيكل (من 3% إلى 5%).
الأداء: تمنح هذه السبيكة بنية مجهرية غنية بـ "الكربيدات" الصلبة جداً والمحاطة بـ "المارتنزيت". تتميز بمقاومة استثنائية للتآكل الاحتكاكي الناتج عن الحبوب الجافة أو شبه الرطبة، وتتحمل الضغوط العالية دون حدوث تشوه في السطح.
2. الحديد الزهر عالي الكروم (High-Chromium Cast Iron)
التركيب: تصل نسبة الكروم في هذه السبيكة إلى (12% إلى 28%).
الأداء: الكروم العالي يتحد مع الكربون لتكوين كربيدات الكروم من نوع (
)، وهي كربيدات ذات صلابة فائقة تتجاوز صلابة كربيدات الحديد التقليدية. هذه السبيكة لا تقاوم التآكل الاحتكاكي
مجازر آلية و قطع غيارها ، بل تمتاز بـ مقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي (Corrosion Resistance) الناتجة عن الأحماض الدهنية والرطوبة العالية داخل الفلاكر بفعل البخار.
3. صلب الأدوات عالي السرعة (HSS - High-Speed Steel)
تُستخدم هذه السبيكة في التطبيقات فائقة الجودة (Premium Rolls).
التركيب: يتم إدخال عناصر سبيكية قوية جداً مثل الفاناديوم (Vanadium)، التنجستن (Tungsten)، والموليبدنيوم (Molybdenum).
الأداء: تشكيل كربيدات الفاناديوم يمنح الدرفيل أعلى حماية ممكنة ضد التآكل. ميزتها الكبرى هي الحفاظ على صلابتها الفائقة حتى عند ارتفاع درجات حرارة التشغيل نتيجة الاحتكاك المستمر (الحرارة الحمراء).
ثانياً: أفضل المعالجات الحرارية والكيميائية (Heat Treatments)
السبائك وحدها لا تكفي بدون معالجة حرارية تضمن الوصول إلى بنيتها البلورية المثالية والصلابة المطلوبة التي تتراوح عادةً بين 55 إلى 62 على مقياس روكويل (HRC).
1. التبريد السريع المحكوم (Chilling Process)
أثناء عملية السبك، يُستخدم قالب معدني خارجي يعمل كـ "مُبرّد سريع" (Chiller) للمعدن المنصهر.
النتيجة: يؤدي التبريد الفوري للقشرة الخارجية إلى منع الكربون من التحلل إلى جرافيت، وبدلاً من ذلك يتحد بالكامل مع الحديد ليكون طبقة بيضاء صلبة جداً تسمى (White Iron) بعمق مدروس (غالباً بين 15 إلى 25 ملم)، بينما يبرد قلب الدرفيل ببطء ليبقى مرناً (Gray/Ductile Iron) لامتصاص الصدمات الهيدروليكية ومنع كسر الدرفيل.
2. التصلد السطحي بالحث المغناطيسي (Induction Hardening)
إذا كان الدرفيل مصنعاً من الصلب السبيكي وليس الحديد الزهر:
الآلية: يتم تمرير تيار كهربائي عالي التردد عبر ملفات تحيط بالدرفيل لتسخين السطح الخارجي بسرعة فائقة لدرجة حرارة "الأستنيت"، يليه مباشرة تبريد مفاجئ برذاذ الماء أو الزيت.
النتيجة: تتحول القشرة الخارجية بالكامل إلى "مارتنزيت" شديد الصلابة، مع الاحتفاظ بقلب الدرفيل طرياً ومرناً (Tough Core).
3. المعالجة الحرارية تحت الصفر (Cryogenic Treatment)
تُجرى هذه المعالجة بعد عمليات التبريد والتصلد التقليدية كخطوة متقدمة لرفع الكفاءة.
الآلية: يتم غمر الدرفيل في نيتروجين سائل لتخفيض درجة حرارته تدريجياً إلى ما دون (185- درجة مئوية تحت الصفر) والاحتفاظ به لعدة ساعات.
النتيجة: تضمن هذه العملية تحويل أي بقايا "أستنيت محتجز" (Retained Austenite) – وهو طور ضعيف ولين – إلى طور "المارتنزيت" الصلب، كما أنها تساهم في التخلص من الإجهادات الداخلية للمعدن وتوزيع الكربيدات الدقيقة بشكل متجانس، مما يرفع مقاومة التآكل بنسبة تصل إلى 30%.
ما هي أفضل أنواع السبائك والمعالجات الحرا
