Стандарти за процес на щамповане на външни звена на ролкови вериги

Стандарти за процес на щамповане на външни звена на ролкови вериги

В индустриалните трансмисионни системи ролковите вериги са основни трансмисионни компоненти и тяхната производителност пряко определя работната ефективност и експлоатационния живот на оборудването. Външните свързващи пластини, „скелетът“ наролковата верига, играят решаваща роля в предаването на товари и свързването на звената на веригата. Стандартизацията и прецизността на техния производствен процес са ключови фактори, влияещи върху цялостното качество на ролковата верига. Щамповането, основният метод за производство на външни звена, изисква строги стандарти на всяка стъпка, от избора на суровина до доставката на готовия продукт, за да се гарантира, че външните звена притежават достатъчна здравина, издръжливост и точност на размерите. Тази статия ще предостави задълбочен анализ на пълните стандарти за процес на щамповане на външни звена на ролкови вериги, предоставяйки на практикуващите в индустрията професионална справка и позволявайки на крайните потребители по-ясно да разберат логиката на процеса зад висококачествените ролкови вериги.

I. Основни гаранции преди щамповане: Избор на суровини и стандарти за предварителна обработка

Производителността на външните свързващи плочи започва с висококачествени суровини. Процесът на щамповане определя ясни изисквания за механичните свойства и химичния състав на материала, които са предпоставки за безпроблемното изпълнение на последващите процеси. Понастоящем основните материали за външни свързващи плочи в индустрията са нисковъглеродни легирани конструкционни стомани (като 20Mn2 и 20CrMnTi) и висококачествени въглеродни конструкционни стомани (като стомана 45). Изборът на материал зависи от приложението на ролковата верига (напр. големи натоварвания, високи скорости и корозивни среди). Независимо от избрания материал обаче, той трябва да отговаря на следните основни стандарти:

1. Стандарти за химичен състав на суровините
Контрол на съдържанието на въглерод (C): За стомана 45 съдържанието на въглерод трябва да бъде между 0,42% и 0,50%. По-високото съдържание на въглерод може да увеличи крехкостта и напукването на материала по време на щамповане, докато по-ниското съдържание на въглерод може да повлияе на якостта му след последваща термична обработка. Съдържанието на манган (Mn) в стоманата 20Mn2 трябва да се поддържа между 1,40% и 1,80%, за да се подобри закаляемостта и жилавостта на материала, като се гарантира, че външните свързващи плочи устояват на счупване при ударни натоварвания. Ограничения на вредните елементи: Съдържанието на сяра (S) и фосфор (P) трябва да бъде строго контролирано под 0,035%. Тези два елемента могат да образуват съединения с ниска точка на топене, което води до „горещокрехкост“ или „студенокрехкост“ на материала по време на процеса на щамповане, което влияе върху добива на готови продукти.

2. Стандарти за предварителна обработка на суровините

Преди да влязат в процеса на щамповане, суровините преминават през три етапа на предварителна обработка: ецване, фосфатиране и омасляване. Всеки етап има ясни изисквания за качество:

Декапиране: С помощта на 15%-20% разтвор на солна киселина, накиснете при стайна температура за 15-20 минути, за да премахнете котления камък и ръжда от стоманената повърхност. След декапиране, стоманената повърхност трябва да е без видим котлен камък и без прекомерна корозия (точкова корозия), която може да повлияе на адхезията на последващото фосфатно покритие.

Фосфатиране: Използвайки разтвор за фосфатиране на цинкова основа, обработете при 50-60°C за 10-15 минути, за да образувате фосфатно покритие с дебелина 5-8μm. Фосфатното покритие трябва да е равномерно и плътно, с адхезия, достигаща ниво 1 (без лющене), използвайки теста за напречно рязане. Това намалява триенето между щанцовата матрица и стоманената плоча, удължава живота на матрицата и повишава устойчивостта на ръжда на външната свързваща плоча.

Нанасяне на масло: Напръскайте тънък слой антикорозионно масло (дебелина ≤ 3μm) върху повърхността на фосфатното покритие. Масленият филм трябва да се нанесе равномерно, без пролуки или натрупвания. Това предотвратява ръждясването на стоманената плоча по време на съхранение, като същевременно запазва точността на последващите операции по щамповане.

II. Стандарти за процеси на щамповане на сърца: Прецизен контрол от заготовката до формоването

Процесът на щамповане на външни звена на ролкови вериги се състои главно от четири основни стъпки: щанцоване, щанцоване, формоване и подрязване. Параметрите на оборудването, точността на матрицата и работните процедури на всяка стъпка пряко влияят върху точността на размерите и механичните свойства на външните звена. Следните стандарти трябва стриктно да се спазват:

1. Стандарти за процес на закриване
Заготовките за щанцоване включват щанцоване на сурови стоманени листове в заготовки, които съответстват на разгънатите размери на външните звена. Осигуряването на точност на размерите и качеството на ръбовете на заготовките е от решаващо значение за този процес.

Избор на оборудване: Необходима е затворена едноточкова преса (тонажът варира в зависимост от размера на външната връзка, обикновено 63-160 kN). Точността на хода на плъзгача на пресата трябва да се контролира в рамките на ±0,02 мм, за да се осигури постоянен ход за всяка преса и да се избегнат отклонения в размерите.

Точност на матрицата: Хлабината между поансона и матрицата на заготовката трябва да се определи въз основа на дебелината на материала, обикновено 5%-8% от дебелината на материала (например, за материал с дебелина 3 мм, хлабината е 0,15-0,24 мм). Грапавостта на режещия ръб на матрицата трябва да бъде под Ra0,8μm. Износване на ръбовете над 0,1 мм изисква незабавно повторно шлайфане, за да се предотврати образуването на грапавини по ръба на заготовката (височина на грапавина ≤ 0,05 мм).

Изисквания за размери: Отклонението по дължина на заготовката трябва да се контролира в рамките на ±0,03 мм, отклонението по ширина в рамките на ±0,02 мм и отклонението по диагонал в рамките на 0,04 мм след заготовката, за да се осигурят точни данни за следващите стъпки на обработка.

2. Стандарти за процес на щанцоване

Щанцоването е процес на пробиване на отвори за болтове и ролки за външните звена в заготовката след заготовката. Точността на позицията на отвора и точността на диаметъра пряко влияят върху производителността на сглобяване на ролковата верига.

Метод на позициониране: Използва се двойно позициониране на данните (използвайки два съседни ръба на заготовката като отправна точка). Логизиращите щифтове трябва да отговарят на точност IT6, за да се осигури постоянно положение на заготовката по време на всяко щанцоване. Отклонението в позицията на отвора трябва да бъде ≤ 0,02 мм (спрямо отправната повърхност на външната свързваща плоча). Точност на диаметъра на отвора: Отклонението в диаметъра между отворите на болта и ролката трябва да отговаря на изискванията за толеранс IT9 (например, за отвор 10 мм, отклонението е +0,036 мм/-0 мм). Толерансът на кръглост на отвора трябва да бъде ≤0,01 мм, а грапавостта на стената на отвора трябва да бъде под Ra1,6 μm. Това предотвратява твърде хлабави или твърде стегнати звена на веригата поради отклонение в диаметъра на отвора, което би могло да повлияе на стабилността на предаването.

Ред на пробиване: Първо пробийте отворите за болтовете, след това за отворите за ролките. Отклонението в разстоянието между центровете на двата отвора трябва да бъде в рамките на ±0,02 мм. Кумулативното отклонение в разстоянието между центровете ще доведе директно до отклонение в стъпката на ролковата верига, което от своя страна влияе върху точността на предаване.

3. Формиране на стандарти за процес

Формоването включва пресоване на щанцованата заготовка през матрица в крайната форма на външната свързваща плоча (напр. извита или стъпаловидна). Този процес изисква осигуряване на точност на формата на външната свързваща плоча и контрол на пружинния обратен ход.

Дизайн на матрицата: Формовъчната матрица трябва да има сегментирана структура с две станции, предварително формоване и окончателно формоване, конфигурирани според формата на външната свързваща плоча. Станцията за предварително формоване първоначално пресова заготовката в предварителна форма, за да намали деформационното напрежение по време на окончателното формоване. Грапавостта на повърхността на кухината на окончателната формовъчна матрица трябва да достигне Ra0.8μm, за да се осигури гладка повърхност на външната свързваща плоча без вдлъбнатини.

Контрол на налягането: Налягането на формоване трябва да се изчисли въз основа на границата на провлачване на материала и обикновено е 1,2-1,5 пъти границата на провлачване на материала (например, границата на провлачване на стомана 20Mn2 е 345 MPa; налягането на формоване трябва да се контролира между 414-517 MPa). Твърде малкото налягане ще доведе до непълно формоване, докато твърде голямото налягане ще причини прекомерна пластична деформация, което ще повлияе на последващите характеристики на термична обработка. Контрол на пружинното връщане: След формоване, пружинното връщане на външната свързваща плоча трябва да се контролира в рамките на 0,5°. Това може да се противодейства чрез задаване на компенсационен ъгъл в кухината на формата (определен въз основа на характеристиките на пружинното връщане на материала, обикновено 0,3°-0,5°), за да се гарантира, че готовият продукт отговаря на проектните изисквания.

4. Стандарти за процес на подрязване
Подрязването е процес на отстраняване на излишния материал, генериран по време на процеса на формоване, за да се гарантира, че ръбовете на външната свързваща плоча са прави.

Точност на щанцата за подрязване: Разстоянието между поансона и щанцата на щанцата за подрязване трябва да се контролира в рамките на 0,01-0,02 мм, а остротата на режещия ръб трябва да бъде под Ra0,4μm. Уверете се, че ръбовете на външната свързваща плоча след подрязване са без мустаци (височина на мустаците ≤ 0,03 мм) и грешката в праволинейността на ръба е ≤ 0,02 мм/м.

Последователност на подрязване: Първо подрежете дългите ръбове, след това късите ръбове. Това предотвратява деформация на външната свързваща плоча поради неправилна последователност на подрязване. След подрязване, външната свързваща плоча трябва да се подложи на визуална проверка, за да се гарантира, че няма дефекти като отчупени ъгли или пукнатини.

III. Стандарти за проверка на качеството след щамповане: Цялостен контрол на производителността на готовия продукт

След щамповане, външните свързващи плочи преминават през три строги процеса на проверка на качеството: проверка на размерите, проверка на механичните свойства и проверка на външния вид. Само продукти, които отговарят на всички стандарти, могат да преминат към последващи процеси на термична обработка и сглобяване. Специфичните стандарти за проверка са следните:

1. Стандарти за проверка на размерите
Размерната инспекция използва триизмерна координатна измервателна машина (точност ≤ 0,001 мм), комбинирана със специализирани калибри, като се фокусира върху следните ключови размери:

Стъпка: Стъпката на външната свързваща плоча (разстоянието между двата отвора за болтове) трябва да има толеранс от ±0,02 мм, с кумулативна грешка на стъпката от ≤0,05 мм на 10 броя. Прекомерното отклонение на стъпката може да причини вибрации и шум по време на трансмисията с ролкова верига.

Дебелина: Отклонението в дебелината на външната пластина на звената трябва да отговаря на изискванията за толеранс IT10 (например, за дебелина 3 мм, отклонението е +0,12 мм/-0 мм). Вариациите в дебелината в рамките на една партида трябва да бъдат ≤0,05 мм, за да се предотврати неравномерно натоварване на звената на веригата поради неравномерна дебелина. Толеранс на позицията на отвора: Отклонението в позицията между отвора за болта и отвора за ролката трябва да бъде ≤0,02 мм, а грешката в съосността на отвора трябва да бъде ≤0,01 мм. Уверете се, че хлабината с щифта и ролката отговаря на проектните изисквания (хлабината обикновено е 0,01-0,03 мм).

2. Стандарти за изпитване на механични свойства

Изпитването на механични свойства изисква произволно избиране на 3-5 проби от всяка партида продукти за изпитване на якост на опън, твърдост и огъване.

Якост на опън: Изпитана с помощта на универсална машина за изпитване на материали, якостта на опън на външната свързваща плоча трябва да бъде ≥600MPa (след термична обработка на стомана 45) или ≥800MPa (след термична обработка на 20Mn2). Счупването трябва да се случи в зоната без отвор на външната свързваща плоча. Разрушаването в близост до отвора показва концентрация на напрежение по време на процеса на щанцоване и параметрите на матрицата трябва да бъдат коригирани. Изпитване за твърдост: Използвайте твърдомер по Rockwell, за да измерите повърхностната твърдост на външните свързващи плочи. Твърдостта трябва да се контролира в рамките на HRB80-90 (отгрято състояние) или HRC35-40 (закалено и отпуснато състояние). Прекалено високата твърдост ще увеличи крехкостта на материала и податливостта му на счупване; прекалено ниската твърдост ще повлияе на износоустойчивостта.

Изпитване за огъване: Огънете външните свързващи плочи на 90° по дължината им. След огъване по повърхността не трябва да се появяват пукнатини или счупвания. Пружинното възстановяване след разтоварване трябва да бъде ≤5°. Това гарантира, че външните свързващи плочи имат достатъчна якост, за да издържат на ударните натоварвания по време на предаване.

3. Стандарти за проверка на външния вид

Проверката на външния вид използва комбинация от визуална проверка и проверка с лупа (10-кратно увеличение). Специфичните изисквания са следните:

Качество на повърхността: Външната повърхност на свързващата плоча трябва да е гладка и равна, без драскотини (дълбочина ≤ 0,02 мм), вдлъбнатини или други дефекти. Фосфатното покритие трябва да е равномерно и без липсващо покритие, пожълтяване или лющене. Качество на ръбовете: Ръбовете трябва да са без грапавини (височина ≤ 0,03 мм), отчупвания (размер на отчупването ≤ 0,1 мм), пукнатини или други дефекти. Незначителните грапавини трябва да бъдат отстранени чрез пасивация (потапяне в пасивационен разтвор за 5-10 минути), за да се предотвратят надрасквания на задвижващия механизъм или други компоненти по време на монтажа.
Качество на стената на отвора: Стената на отвора трябва да е гладка, без стъпала, драскотини, деформации или други дефекти. При проверка с индикатор за допустимост/недостатъчност, индикаторът за допустимост трябва да преминава гладко, докато индикаторът за допустимост не трябва да преминава, което гарантира, че отворът отговаря на изискванията за точност на сглобяване.

IV. Насоки за оптимизиране на процеса на щамповане: от стандартизация към интелигентност

С непрекъснатото развитие на технологиите за индустриално производство, стандартите за процесите на щамповане на външни звена на ролкови вериги също се усъвършенстват непрекъснато. Бъдещото развитие ще бъде ориентирано към интелигентни, екологични и високопрецизни процеси. Конкретните насоки за оптимизация са следните:

1. Приложение на интелигентно производствено оборудване

Въвеждане на CNC щамповащи машини и индустриални роботи за постигане на автоматизиран и интелигентен контрол на процеса на щамповане:

CNC щамповащи машини: Оборудвани с високопрецизна серво система, те позволяват регулиране в реално време на параметри като налягане на щамповане и скорост на хода, с точност на управление от ±0,001 мм. Те също така разполагат с възможности за самодиагностика, което позволява своевременно откриване на проблеми като износване на матрицата и аномалии в материала, намалявайки броя на дефектните продукти.

Индустриални роботи: Използвани при зареждане на суровини, щамповане, прехвърляне на части и сортиране на готови продукти, те заместват ръчните операции. Това не само подобрява ефективността на производството (позволявайки 24-часово непрекъснато производство), но и елиминира отклоненията в размерите, причинени от ръчната работа, осигурявайки постоянно качество на продукта.

2. Насърчаване на зелените процеси

Намаляване на потреблението на енергия и замърсяването на околната среда, като същевременно се спазват стандартите за процесите:

Оптимизация на материала на матрицата: Използването на композитна матрица, изработена от бързорежеща стомана (HSS) и циментиран карбид (WC), увеличава живота на матрицата (експлоатационният живот може да бъде удължен 3-5 пъти), намалява честотата на смяна на матрицата и намалява разхищението на материал.

Подобрения в процеса на предварителна обработка: Насърчаването на технологията за фосфатиране без фосфор и използването на екологично чисти фосфатиращи разтвори намалява замърсяването с фосфор. Освен това, електростатичното пръскане на масло, устойчиво на ръжда, подобрява оползотворяването на маслото (коефициентът на оползотворяване може да се увеличи до над 95%) и намалява емисиите на маслена мъгла.

3. Модернизиране на технологията за високопрецизна инспекция

Въведена е система за машинна визуална проверка, която позволява бърза и точна проверка на качеството на външните свързващи плочи.

Оборудвана с камера с висока разделителна способност (резолюция ≥ 20 мегапиксела) и софтуер за обработка на изображения, системата за машинна визия може едновременно да инспектира външните свързващи плочи за точност на размерите, дефекти във външния вид, отклонение в позицията на отворите и други параметри. Системата може да се похвали със скорост на инспекция от 100 броя в минута, постигайки над 10 пъти точността на ръчната инспекция. Тя също така позволява съхранение и анализ на данни от инспекцията в реално време, осигурявайки поддръжка на данните за оптимизиране на процеса.

Заключение: Стандартите са жизненоважната линия на качеството, а детайлите определят надеждността на предаването.

Процесът на щамповане на външни звена на ролкови вериги може да изглежда прост, но на всеки етап трябва да се спазват строги стандарти - от контрола на химичния състав на суровините, през осигуряването на точност на размерите по време на процеса на щамповане, до цялостната проверка на качеството на готовия продукт. Непроглеждането на който и да е детайл може да доведе до влошаване на производителността на външната звена и следователно да повлияе на надеждността на предаване на цялата ролкова верига.