Explicación detallada del material de las palas helicoidales

Las palas helicoidales operan en entornos extremadamente hostiles: soportan un par de torsión enorme, una intensa fricción y desgaste del material (desgaste abrasivo, desgaste por impacto), posible corrosión (proveniente de la humedad, componentes ácidos y alcalinos en el material) y cargas de impacto. Por lo tanto, la selección del material es crucial, y debe tener ​alta resistencia, alta resistencia al desgaste, buena tenacidad​ y cierta ​resistencia a la corrosión​. Los materiales comunes incluyen:

​Placa de acero resistente al desgaste de alta resistencia (como NM360, NM400, NM450, Hardox 400/450):​

​Características:​ Este es el material más utilizado actualmente. Se obtiene alta dureza y buena resistencia al desgaste mediante tratamiento térmico (templado + revenido), manteniendo al mismo tiempo cierta tenacidad y soldabilidad. La dureza de NM400/NM450/Hardox 450 puede alcanzar HBW 400-450, con una excelente resistencia al desgaste.

​Ventajas:​ Buen rendimiento integral (resistencia, dureza, tenacidad, soldabilidad), rentable, fácil de adquirir y procesar (corte, laminado, soldadura).

​Aplicación:​ La primera opción en la mayoría de las condiciones de trabajo, especialmente adecuada para el tratamiento de residuos domésticos mixtos, residuos industriales, residuos de construcción, madera y otros materiales con abrasividad moderada.

​Fundición de hierro con alto contenido de cromo (High Chromium Cast Iron):​

​Características:​ Contiene una alta proporción de cromo (generalmente >15%) y carbono, formado por fundición. Su resistencia al desgaste proviene principalmente de una gran cantidad de carburos de alta dureza (como M7C3) en la matriz. La dureza puede alcanzar HRC 55-65, con una excelente resistencia al desgaste, mucho mayor que el acero resistente al desgaste.

​Ventajas:​ ​Resistencia al desgaste superior​, especialmente adecuada para el tratamiento de materiales con ​abrasividad extrema​ (como escoria, cenizas, arena de cuarzo, grava, residuos sólidos industriales que contienen una gran cantidad de minerales).

​Desventajas:​ ​Baja tenacidad​, gran fragilidad, baja resistencia al impacto, fácil de fracturar bajo un fuerte impacto; el proceso de fundición es complejo y costoso; baja soldabilidad, generalmente requiere fundición integral o conexión al eje mediante métodos especiales (como ranuras de cola de milano, pernos), lo que dificulta la reparación y el reemplazo.

​Acero al manganeso (Hadfield Manganese Steel, como Mn13, Mn18):​

​Características:​ Grado típico ZGMn13. Cuando se somete a un fuerte impacto o extrusión, la superficie experimenta un endurecimiento por trabajo significativo, lo que aumenta considerablemente la dureza (la dureza superficial puede alcanzar HBW 500 o más), obteniendo así una excelente resistencia al desgaste por impacto.

​Ventajas:​ ​Excelente resistencia al impacto y tenacidad​, con un rendimiento sobresaliente en resistencia al desgaste en condiciones de trabajo con fuertes impactos. Adecuado para el tratamiento de materiales que contienen ​grandes trozos de objetos duros, impurezas metálicas​ (como chatarra de automóviles, residuos voluminosos), y puede soportar el impacto accidental de materiales o herramientas.

​Desventajas:​ En condiciones de fricción de deslizamiento puro sin impacto o con bajo impacto, el efecto de endurecimiento por trabajo no es evidente, y la resistencia al desgaste no es tan buena como el acero resistente al desgaste o el hierro fundido con alto contenido de cromo; el costo es relativamente alto.

​Acero con tratamiento de endurecimiento superficial (como acero al carbono/acero de baja aleación + soldadura por recargue/pulverización):​

​Características:​ Se utiliza un sustrato de bajo costo (como Q345B), y se realiza un tratamiento de refuerzo resistente al desgaste en las ​partes de la pala que son propensas al desgaste (generalmente el borde exterior de la pala y la superficie de empuje)​.

​Soldadura por recargue (Hardfacing):​ Se recubre una o más capas de material de soldadura de aleación de alta dureza y alta resistencia al desgaste (como materiales compuestos de carburo de tungsteno, electrodos/alambres de soldadura de hierro fundido con alto contenido de cromo) en la superficie de la pala. La resistencia al desgaste es ajustable y el efecto es significativo.

​Pulverización térmica (Thermal Spraying):​ Como pulverización por arco eléctrico, pulverización a la llama de carburo de tungsteno, recubrimientos resistentes al desgaste de cerámica, etc.

​Ventajas:​ El sustrato garantiza la resistencia y tenacidad generales, y la capa resistente al desgaste proporciona una protección específica de alta resistencia al desgaste; en comparación con el uso general de materiales resistentes al desgaste, el costo es menor; se puede reparar después del desgaste.

​Desventajas:​ El proceso es complejo y los requisitos de control de calidad son altos; la capa de soldadura por recargue puede generar grietas o riesgo de desprendimiento; para palas con formas complejas, la dificultad de procesamiento es alta.