Пълен анализ на процеса на прецизно коване на ролкови вериги

Пълен анализ на процеса на прецизно коване на ролкови вериги: Тайната на качеството от суровините до крайния продукт

В индустрията за индустриални трансмисии, надеждността наролкови веригипряко определя оперативната ефективност и живота на оборудването на производствената линия. Като основна технология за производство на компоненти за ролкови вериги с ядро, прецизното коване, с предимството си на почти неточна форма, постига перфектен баланс между точността на размерите на компонентите, механичните свойства и производствената ефективност. Тази статия ще разгледа целия процес на прецизно коване на ролкови вериги, разкривайки тайните на висококачествените ролкови вериги.

1. Предварителна обработка: Избор на суровини и предварителна обработка – контрол на качеството при източника

Основата на качеството при прецизното коване започва със строг подбор на суровините и научна предварителна обработка. Основните носещи компоненти на ролковите вериги (ролки, втулки, верижни пластини и др.) трябва да издържат на променливи натоварвания, удари и износване. Следователно, изборът и обработката на суровините пряко влияят върху характеристиките на крайния продукт.

1. Избор на суровина: Избор на стомана, която да отговаря на изискванията за производителност
В зависимост от приложението на ролковата верига (като строителни машини, автомобилни трансмисии и прецизни машинни инструменти), обикновено използваните суровини са висококачествена въглеродна конструкционна стомана или легирана конструкционна стомана. Например, ролките и втулките изискват висока износоустойчивост и жилавост, като често се използват легирани цементиращи стомани като 20CrMnTi. Верижните плочи изискват баланс между якост и устойчивост на умора, като често се използват средновъглеродни конструкционни стомани като 40Mn и 50Mn. По време на избора на материал, химичният състав на стоманата се тества чрез спектрален анализ, за ​​да се гарантира, че съдържанието на елементи като въглерод, манган и хром отговаря на националните стандарти като GB/T 3077, като по този начин се избягват напуквания при коване или недостатъци в производителността, причинени от отклонения в състава.

2. Процес на предварителна обработка: „Загряване“ за коване

След като влязат във фабриката, суровините преминават през три ключови етапа на предварителна обработка:

Почистване на повърхността: Дробеструйната обработка премахва котлен камък, ръжда и масло от стоманената повърхност, за да предотврати навлизането на замърсявания в детайла по време на коване и причиняването на дефекти.

Рязане: Прецизни триони или CNC ножици се използват за рязане на стомана на заготовки с фиксирано тегло, с грешка в точността на рязане, контролирана в рамките на ±0,5%, за да се осигурят постоянни размери на детайла след коване.

Нагряване: Заготовката се подава в средночестотна индукционна нагревателна пещ. Скоростта на нагряване и крайната температура на коване се контролират в зависимост от вида стомана (например, въглеродната стомана обикновено се нагрява до 1100-1250°C), за да се постигне идеалното състояние на коване с „добра пластичност и ниска устойчивост на деформация“, като същевременно се избягва прегряване или прегаряне, които биха могли да влошат свойствата на материала.

II. Коване на сърцевина: Прецизно оформяне за почти нетна форма

Процесът на коване на сърцевината е ключов за постигане на производство на компоненти на ролкови вериги с „ниско или никакво рязане“. В зависимост от структурата на компонента се използват предимно коване чрез щамповане и коване чрез разрушаване, като се използват прецизни форми и интелигентно оборудване за завършване на процеса на формоване.

1. Подготовка на матрицата: „Ключовият инструмент“ за прецизно предаване

Прецизните ковашки форми се произвеждат от горещо обработена стомана H13. Чрез CNC фрезоване, EDM обработка и полиране, кухината на формата постига размерна точност IT7 и грапавост на повърхността Ra ≤ 1.6μm. Формата трябва да бъде предварително загрята до 200-300°C и напръскана с графитна смазка. Това не само намалява триенето и износването между заготовката и формата, но също така улеснява бързото изваждане от формата и предотвратява дефекти от залепване. За симетрични компоненти, като например ролки, формата трябва да бъде проектирана и с отклоняващи канали и отвори, за да се гарантира, че разтопеният метал (горещата заготовка) равномерно запълва кухината и отстранява въздуха и примесите.

2. Коване: Персонализирана обработка въз основа на характеристиките на компонентите

Коване с валци: Използва се двуетапен процес на „уплътняване-окончателно коване“. Загрятата заготовка първо се уплътнява в матрица за предварително коване, като първоначално се деформира материалът и се запълва кухината за предварително коване. След това заготовката бързо се прехвърля в матрицата за окончателно коване. Под високото налягане на преса (обикновено преса за горещо коване със сила от 1000-3000 kN), заготовката се напасва напълно в кухината за окончателно коване, образувайки сферичната повърхност на вала, вътрешния отвор и други структури. Скоростта на коване и налягането трябва да се контролират през целия процес, за да се избегне напукване на детайла поради прекомерна деформация.

Коване на втулки: Използва се комбиниран процес „щанцоване-разширяване“. Първоначално в центъра на заготовката се пробива сляп отвор с помощта на щанца. След това отворът се разширява до проектираните размери с помощта на разширителна матрица, като същевременно се поддържа равномерен толеранс на дебелината на стената на втулката от ≤0,1 мм.

Коване на верижни плочи: Поради плоската и тънка структура на верижните плочи, се използва процес на „многостанцийно непрекъснато коване в матрици“. След нагряване, заготовката преминава през станции за предварително формоване, окончателно формоване и оформяне, завършвайки профила на верижната плоча и обработката на отворите в една операция, с производствена скорост от 80-120 броя в минута.

3. Обработка след коване: Стабилизиране на производителността и външния вид

Кованият детайл се подлага незабавно на остатъчно закаляване или изотермично нормализиране. Чрез контролиране на скоростта на охлаждане (напр. чрез охлаждане с водна струя или охлаждане с нитратна вана) металографската структура на детайла се регулира, за да се постигне равномерна сорбитна или перлитна структура в компоненти като ролки и втулки, подобрявайки твърдостта (твърдостта на ролките обикновено изисква HRC 58-62) и якостта на умора. Едновременно с това се използва високоскоростна машина за оформяне, за да се премахнат остриета и грапавини от ръбовете на кована част, като се гарантира, че външният вид на компонента отговаря на проектните изисквания.

3. Довършителни работи и укрепване: Повишаване на качеството в детайлите

След коване на сърцевината, детайлът вече има основен външен вид, но са необходими процеси на довършителни работи и укрепване, за да се подобри допълнително неговата прецизност и производителност, за да се отговори на строгите изисквания за високоскоростна ролкова верижна трансмисия.

1. Прецизна корекция: Коригиране на малки деформации

Поради свиване и освобождаване на напрежението след коване, детайлите могат да показват малки отклонения в размерите. По време на процеса на довършителна обработка се използва прецизна коригираща матрица, за да се приложи натиск върху студения детайл, за да се коригират отклоненията в размерите в рамките на IT8. Например, грешката в кръглостта на външния диаметър на ролката трябва да се контролира под 0,02 мм, а грешката в цилиндричността на вътрешния диаметър на втулката не трябва да надвишава 0,015 мм, за да се осигури плавно предаване на веригата след сглобяване.
2. Повърхностно втвърдяване: Подобряване на износоустойчивостта и устойчивостта на корозия

В зависимост от средата на приложение, детайлите изискват целенасочена обработка на повърхността:

Карбуризация и закаляване: Ролките и втулките се карбуризират в карбуризираща пещ при 900-950°C в продължение на 4-6 часа, за да се постигне повърхностно съдържание на въглерод от 0,8%-1,2%. След това се закаляват и отпускат при ниски температури, за да се създаде градиентна микроструктура, характеризираща се с висока повърхностна твърдост и висока жилавост на сърцевината. Повърхностната твърдост може да достигне над HRC60, а ударната жилавост на сърцевината ≥50J/cm².

Фосфатиране: Компоненти като верижни пластини се фосфатират, за да образуват порест фосфатен филм върху повърхността, което подобрява последващата адхезия на мазнините и подобрява устойчивостта на корозия.

Дробеструйно обработване: Дробеструйното обработване на повърхността на верижната плоча създава остатъчно напрежение на натиск чрез удара на високоскоростна стоманена дроб, намалявайки образуването на пукнатини от умора и удължавайки живота на веригата.

IV. Пълна проверка на процеса: Качествена защита за елиминиране на дефекти

Всеки процес на прецизно коване се проверява стриктно, формирайки цялостна система за контрол на качеството от суровините до крайния продукт, осигуряваща 100% гаранция за качество на всички компоненти на ролковите вериги, напускащи фабриката.

1. Инспекция на процеса: Мониторинг на ключови параметри в реално време

Инспекция на нагряването: Инфрачервените термометри се използват за наблюдение на температурата на нагряване на заготовката в реално време, с грешка, контролирана в рамките на ±10°C.

Инспекция на матрицата: Кухината на матрицата се проверява за износване на всеки 500 произведени части. Полиращите ремонти се извършват незабавно, ако грапавостта на повърхността надвиши Ra3.2μm.

Контрол на размерите: Триизмерна координатна измервателна машина се използва за вземане на проби и проверка на ковани части, като се фокусира върху ключови размери като външен диаметър, вътрешен диаметър и дебелина на стената. Честотата на вземане на проби е не по-малка от 5%.

2. Инспекция на готовия продукт: Цялостна проверка на показателите за ефективност

Изпитване на механични характеристики: Случайно вземане на проби от готови продукти за изпитване на твърдост (твърдомер по Рокуел), изпитване на ударна жилавост (ударомер с махало) и изпитване на якост на опън, за да се гарантира съответствие със стандартите за продукта.

Неразрушителен контрол: Ултразвуковият контрол се използва за откриване на вътрешни дефекти като пори и пукнатини, докато магнитно-прашковият контрол се използва за откриване на повърхностни и подповърхностни дефекти.

Тестване на сглобката: Квалифицираните компоненти се сглобяват в ролкова верига и се подлагат на динамични тестове за производителност, включително точност на предаване, ниво на шум и дълготрайност на умора. Например, даден компонент се счита за квалифициран само ако е работил непрекъснато при 1500 об/мин в продължение на 1000 часа без никакви проблеми.

V. Предимства на процеса и стойност на приложението: Защо прецизното коване е първият избор в индустрията?
В сравнение с традиционния процес „коване + обширно рязане“, прецизното коване предлага три основни предимства при производството на ролкови вериги:

Високо използване на материалите: Използването на материалите се е увеличило от 60%-70% в традиционните процеси до над 90%, което значително намалява разхищението на суровини;

Висока производствена ефективност: Използвайки многостанционно непрекъснато коване и автоматизирано оборудване, производствената ефективност е 3-5 пъти по-висока от традиционните процеси;

Отлични характеристики на продукта: Коването разпределя влакнестата структура на метала по контура на детайла, създавайки обтекаема структура, което води до 20%-30% увеличение на експлоатационния живот в сравнение с обработените части.

Тези предимства доведоха до широкото използване на прецизно ковани ролкови вериги в производството на висококачествено оборудване, като например задвижвания на вериги за строителни машини, системи за синхронизация на автомобилни двигатели и шпинделни задвижвания за прецизни машинни инструменти. Те са се превърнали в основните силови компоненти, които осигуряват стабилна работа на промишленото оборудване.

Заключение
Процесът на прецизно коване на ролкови вериги е кулминацията на цялостен подход, съчетаващ материалознание, технология на формоването, автоматизиран контрол и контрол на качеството. От строгите стандарти при избора на суровини, през контрола на прецизност на милиметрово ниво при коването на сърцевини, до всеобхватната проверка при тестване на готовия продукт, всеки процес въплъщава изобретателността и техническата сила на индустриалното производство.