استنلس استیل در صنعت نیشکر

مقدمه

مکانیزاسیون مناسب برش نیشکر نقش مهمی در کل فرآیند کشت و صنعت دارد. این امر در کشورهایی مانند استرالیا، برزیل، ایالات متحده آمریکا، آفریقای جنوبی، تایوان، تایلند، کوبا و ونزوئلا بسیار ضروری است تا جایی که از ترکیب فرآیندهای فناوری یکپارچه برای این امر استفاده می شود. عملکرد کارآمد تیغه های برش نیشکر از جنس ورق استیل 410، تأثیر قابل توجهی بر کیفیت فرآیند و همچنین بر تلفات مواد خام و طول عمر مزرعه نیشکر دارد. قیمت ورق استیل 410 و آماده سازی سطحی ساده در تولید آن (مثل ورق استیل تک پولیش) باعث کاربرد گسترده این مواد در ساخت تیغه های برش نیشکر گردیده است.

دروگرهای نیشکر

معرفی دروگرهای نیشکر با تیغه های ساخته شده از مواد با سطح پایانی متوسط نظیر ورق استیل تک پولیش در کوبا تحولات عمیقی را در فرآیند برداشت، حمل و نقل و ذخیره سازی نیشکر در صنعت ایجاد کرد. مطالعات انجام شده توسط Matos برتری این فناوری را برجسته می کند. با این حال، یکی از مشکلات اصلی که بر عملکرد صحیح دروگرها تأثیر می گذارد، دوام تیغه های کاتر ساخته شده از ورق استیل 410 است که ناشی از سایش سریع لبه برش است و منجر به تلفات قابل توجهی در مواد، منابع و زمان می شود. در نتیجه کاهش تولید و از دست رفتن مقدار زیادی ابزار به دلیل تعمیر و تحمیل هزینه مازاد ناشی از قیمت ورق استیل 410 و تعویض آن، جز پیامدهای ناشی از آسیب تیغه ها می باشد.

آسیب تیغه های برش نیشکر

مطالعات اخیر نشان می دهد که سایش بر اکثر فرآیندهای مکانیزه ای که در کشاورزی انجام می شود تأثیر منفی داشته و بر کارکرد تیغه های برش نیشکر اثر می گذارد و باعث زیان سالانه میلیون ها دلار می شود. علت اصلی جایگزینی 85 درصد از اجزاء ماشین آلات کشاورزی در کوبا، سایش تیغه است که تحت تأثیر عواملی مانند هندسه، ترکیب شیمیایی و سختی مواد ، اصطکاک بین اجزاء، تماس با گیاهان و میوه ها، شرایط اقلیمی و عملیاتی، سرعت کار، اندازه و ماهیت ذرات خاک است. بر همین اساس داکوینتا و همکاران تعیین خواص تریبولوژیکی مواد مختلف مورد استفاده در ساخت عناصر برش دروگر را گزارش کرده اند. نویسندگان دیگری مانند ملو و هریس رفتار عملکردی تیغه های کاتر با طرح های مختلف، هندسه لبه ها و زوایای ضربه را بررسی کرده اند. هدف از این تحقیق، ارزیابی رفتار عملکردی تیغه‌های برش پایه در برداشت کننده‌های نیشکر با استفاده از تجزیه و تحلیل عیب و آزمایش میدانی تعیین سایش در این ابزارها، برای تخمین کار آنها است.

نصب تیغه ها بر روی شفت چرخان

ماشین برداشت نیشکر با استفاده از تعدادی تیغه برش نصب شده بر روی یک شفت موتور دار عملیات برش نیشکر را انجام می دهند. از آنجایی که سیستم با چرخش شفت و در نتیجه تیغه های چرخان کار می کند، این دستگاه را تیغه برش دوار می نامند. کاتر دوار باید تیز باشد تا کیفیت و ظرفیت برش خوب به دست آید. اگر تیغه ها کند باشند، نتایج برش کامل نیست و بنابراین نیشکر به تیغه ها می‌چسبد و در نتیجه بار موتور زیاد می‌شود و راندمان و ظرفیت تولید کاهش می‌یابد. در طول فرآیند برش، اصطکاک بین تیغه با محصول و اجزاء ماشین ایجاد می شود که باعث ساییدگی و پارگی می شود به طوری که تیغه کدر می شود. شکل و اندازه چاقوی چرخشی مورد استفاده در کارخانه های فرآوری نیشکر بسته به نوع و ظرفیت دستگاه مورد استفاده متفاوت است.
در دستگاه های با تیغه های جداگانه، تیغه ها از مواد مختلف با دسته های مخصوص ساخته می شوند و تیغه را می توان بدون تعویض شفت، تعویض کرد. کاتر چاقوی دوار مورد استفاده در کارخانه های قند از انواع فولاد مقاوم ساخته می شوند که ساخت آن با برش صفحه به شکل و اندازه دلخواه انجام می شود. در برخی از دستگاه ها طراحی تیغه برش دوار با تکنولوژی ریخته گری فلز انجام شده است. شکل و اندازه تیغه برابر با شکل و اندازه چاقوی چرخشی مورد استفاده در کارخانه های قند است.

ساخت تیغه های برش نیشکر به روش ریخته گری

مواد مورد استفاده برای ساخت کاتر چاقوی دوار ضایعات فولادی و مواد آلیاژی است. ساخت کاتر دوار با تکنیک های ریخته گری انجام می شود تا مواد کمکی لازم برای ساخت الگو و قالب مورد نیاز باشد. تجهیزات اصلی مورد نیاز برای ساخت این تیغه ها یک کوره القایی الکتریکی، تجهیزات الگوسازی، تجهیزات ساخت قالب، طیف سنج و برای اهداف آزمایش دستگاه های تست کشش مورد نیاز، دستگاه تست سختی، دستگاه تست ضربه و میکروسکوپ متالورژیکی است. در این روش تیغه های چرخشی اصلاح شده مطابق با شکل و اندازه کاتری که در کارخانه قند استفاده می شود، تولید می شوند. مواد برش چاقوی دوار برگرفته از استاندارد جهانی با ترکیب شیمیایی مناسب مخلوط می شوند و سپس ذوب القایی در کوره های الکتریکی انجام می شود. تجهیزات اصلی مورد نیاز یک کوره القایی الکتریکی، تجهیزات ساخت الگو، تجهیزات اندازه گیری قالب و قالب گیری است. با هدف ارزیابی کیفیت تیغه های ریخته شده، ماشین آلات تست کشش، دستگاه تست سختی، میکروسکوپ متالورژیکی مورد نیاز است. در این برش چاقوی چرخشی اصلاح شده مطابق با شکل و اندازه کاتر ساخته شده است که در کارخانه قند استفاده می شود.