Избор на закалителна среда за стоманена ролкова верига 45#: производителност, приложение и сравнение
В областта на машиностроенето, ролковите вериги са ключов трансмисионен компонент и техните характеристики пряко влияят върху ефективността и надеждността на механичното оборудване. Ролковите вериги от стомана 45# се използват широко поради ниската си цена и умерените си механични свойства, а процесът на закаляване е от решаващо значение за подобряване на тяхната твърдост, здравина и износоустойчивост. Изборът на закаляща среда определя качеството на закалителния ефект. Тази статия ще разгледа подробно закалящата среда, подходяща за ролкови вериги от стомана 45#, за да помогне на международните купувачи и производители на едро да оптимизират производителността на продукта и да увеличат максимално търговската стойност.
1. Характеристики и изисквания за закаляване на стоманена ролкова верига 45#
Стоманата 45# е средно въглеродна стомана с добри комплексни механични свойства, като висока якост, твърдост и жилавост, както и добра технология на обработка, което я прави идеален материал за производство на ролкови вериги. Въпреки това, нейната закаливаемост е сравнително ниска, особено при по-големи части, и е трудно да се получи равномерна мартензитна структура по време на закаляване. Следователно, за да се отговорят на изискванията на ролковите вериги по отношение на висока якост, износоустойчивост и дълготрайност на умора, е необходимо да се избере подходяща закалителна среда, за да се постигне бързо и равномерно охлаждане и да се подобри дълбочината на закаления слой и цялостните характеристики на частите.
2. Често срещани закалителни среди и техните характеристики
(I) Вода
Водата е най-разпространената и най-евтина закалителна среда с висока скорост на охлаждане, особено във високотемпературната зона. Това ѝ позволява бързо охлаждане на ролкови вериги от стомана 45#, което спомага за образуването на мартензитна структура, като по този начин подобрява твърдостта и здравината. Например, след окончателното коване, зъбното колело с малък модул, изработено от стомана 45#, бързо се затяга и се прехвърля във водна баня за закаляване с помощта на закалителна машина. Твърдостта на зъбното колело може да достигне над HRC45, без пукнатини от закаляване и производителността е по-добра от тази на традиционните процеси. Въпреки това, скоростта на охлаждане на водата в нискотемпературната зона е твърде бърза, което може да причини голямо термично напрежение и структурно напрежение върху повърхността на детайла, увеличавайки риска от напукване, особено при части от ролкови вериги със сложни форми или големи размери.
(II) Масло
Скоростта на охлаждане на маслото е по-бавна от тази на водата и скоростта е по-равномерна по време на целия процес на охлаждане. Това прави маслото по-мека закалителна среда, която може ефективно да намали склонността към деформация и напукване от закаляване. Минералното масло е едно от често използваните закалителни масла и охлаждащият му капацитет може да се регулира чрез регулиране на температурата на маслото, добавки и др. За някои части от ролкови вериги от стомана 45# с високи изисквания за точност и сложни форми, като например верижни плочи, закаляването в масло може да постигне по-добра размерна стабилност и механични свойства. Скоростта на охлаждане на маслото обаче е сравнително бавна, което може да доведе до слаб ефект на закаляване на някои малки или тънкостенни части и не може да отговори на изискванията за висока твърдост и висока якост.
(III) Солеен разтвор
Скоростта на охлаждане на саламурен разтвор е между тази на водата и маслото, а охлаждащите характеристики могат да се променят чрез регулиране на концентрацията на сол и температурата на водата. Най-общо казано, охлаждащият капацитет на саламурен разтвор се увеличава с увеличаване на концентрацията на сол, но твърде високата концентрация може да доведе до по-голяма корозивност на разтвора и да повреди детайлите и оборудването. Например, 10% солен разтвор е често използвана закаляща среда. Скоростта му на охлаждане е по-бърза от тази на чистата вода и е по-равномерна. Той може до известна степен да облекчи проблема с напукването по време на закаляване с чиста вода. В същото време има по-висока охлаждаща ефективност от маслото и е подходящ за някои средно големи и прости части от стоманени ролкови вериги 45#.
(IV) Воден разтвор на калциев хлорид
Като ефикасна закалителна среда, водният разтвор на калциев хлорид се представя добре при закаляването на стоманени ролкови вериги с дебелина 45#. Неговите уникални охлаждащи характеристики могат да осигурят бързо охлаждане във фазата на висока температура, а скоростта на охлаждане се забавя съответно в фазата на ниска температура, като по този начин ефективно се намалява напрежението при закаляване и се намалява склонността към деформация и напукване на детайла. Проучванията показват, че при закаляване на стоманени ролки с дебелина 45# с наситен воден разтвор на калциев хлорид при 20℃, твърдостта на ролките може да достигне 56~60HRC, а деформацията на вътрешния диаметър е много малка, способността за закаляване е силна и цялостната производителност и експлоатационният живот на ролките могат да бъдат значително подобрени.
3. Влияние на различни закалителни среди върху производителността на ролкови вериги от стомана 45#
(I) Твърдост и якост
Поради характеристиките си на бързо охлаждане, закаляването във вода обикновено може да доведе до по-висока твърдост и якост на ролковите вериги от стомана 45#. Ако обаче скоростта на охлаждане е твърде висока, това може да причини по-голямо остатъчно напрежение вътре в детайла, което да повлияе на размерната стабилност и жилавостта на детайла. Въпреки че твърдостта и якостта на закаляването в масло са малко по-ниски от тези на закаляването във вода, това може да гарантира, че детайлът има по-добра жилавост и по-малка деформация. Солен разтвор и воден разтвор на калциев хлорид могат да постигнат по-добър баланс между твърдост, якост и жилавост в съответствие със специфичните изисквания на процеса. Например, при същите условия, повърхностната твърдост на щифта от стомана 45# след закаляване с наситен воден разтвор на калциев хлорид е значително подобрена в сравнение с щифта след закаляване с моторно масло 20#, а якостта на опън също е значително подобрена.
(II) Устойчивост на износване
Закаляващата среда също има важно влияние върху износоустойчивостта на ролковата верига. Високата твърдост и равномерната структура са ключови фактори за подобряване на износоустойчивостта. Използването на среда с равномерно охлаждане и добра закаляемост, като например воден разтвор на калциев хлорид, може да доведе до по-висока твърдост и добра равномерност на организация на ролковата верига от стомана 45#, като по този начин се подобри нейната износоустойчивост. В практически приложения, експлоатационният живот на ролковите вериги, обработени с подходяща закалителна среда, може да бъде значително удължен при същите работни условия.
(III) Живот, подложен на умора
Устойчивостта на умора е много важна за ролковите вериги. Разпределението на остатъчното напрежение и организационната структура, образувани по време на процеса на закаляване, оказват голямо влияние върху дълготрайността на умора. Закаляването с вода може да доведе до концентриране на големи остатъчни напрежения върху повърхността на детайла, което намалява дълготрайността на умора. Закаляването с масло и закаляването в саламура може да образува по-разумно разпределение на остатъчния стрес, което спомага за подобряване на дълготрайността на умора. Освен това, след закаляване с воден разтвор на калциев хлорид, тъй като това може ефективно да намали напрежението при закаляване, детайлът може да получи по-равномерна организация и разпределение на остатъчния стрес, което също има положителен ефект върху подобряването на дълготрайността на ролковата верига.
4. Фактори, които трябва да се вземат предвид при избора на закалителна среда
(I) Размер и форма на детайла
За малки по размер или с проста форма части от ролкови вериги от стомана 45#, като например малки ролки, закаляването във вода може бързо да охлади и да постигне добри ефекти на втвърдяване поради относително голямото съотношение на повърхност към обем. За големи по размер или със сложна форма части, като например големи верижни плочи, закаляването в масло или саламура е по-подходящо за намаляване на деформацията и склонността към напукване. Тъй като скоростта на охлаждане на тези среди е относително равномерна, това може ефективно да предотврати проблеми с концентрацията на напрежение, причинени от прекомерни скорости на охлаждане.
(II) Състав на материала и организационно състояние
Химичният състав и първоначалното организационно състояние на стоманата 45# оказват значително влияние върху нейните закалителни свойства. Например, ако съдържанието на въглерод и съдържанието на легиращи елементи в материала се променят, това ще повлияе на критичната му скорост на охлаждане и закаливаемост. За стомана 45# с леко лоша закаливаемост може да се избере закалителна среда с по-бърза скорост на охлаждане, като например воден разтвор на калциев хлорид, за да се гарантира получаването на достатъчна дълбочина на втвърдения слой. В същото време, първоначалното организационно състояние на материала, като например наличието на лентова структура, Видманщатенова структура и др., също ще повлияе на ефекта на закаляване и трябва да се коригира според конкретната ситуация.
(III) Производствена партида и цена
При мащабното производство цената е важен фактор. Водата като закаляща среда е евтина и лесна за получаване. Тя е икономичен избор за малки части от ролкови вериги, произвеждани в големи количества. Въпреки това, за производството на високопрецизни и сложни части, въпреки че цената на закаляването в масло или саламура е сравнително висока, общата цена може да е по-изгодна в дългосрочен план, тъй като може ефективно да намали процента на брак и да подобри качеството на продукта. Освен това, разходите за поддръжка и експлоатационният живот на закалящата среда също трябва да се вземат предвид комплексно.
5. Използване и поддръжка на закалителна среда
(I) Предпазни мерки при употреба
Когато използвате вода като закаляща среда, обърнете внимание на фактори като температура, чистота и твърдост на водата. Твърде високата температура на водата ще намали скоростта на охлаждане и ще повлияе на ефекта на закаляване; примесите и твърде високата твърдост на водата могат да причинят проблеми, като например намалено качество на повърхността на детайла и образуване на котлен камък върху оборудването. При закаляване с масло температурата на маслото, качеството на маслото и условията на разбъркване трябва да бъдат стриктно контролирани. Прекомерната температура на маслото ще забави скоростта на охлаждане и дори ще причини пожар; а влошаването на маслото ще повлияе на ефективността на закаляване и то трябва да се сменя и филтрира редовно. Използването на саламура и разтвор на калциев хлорид изисква внимание към концентрацията, температурата и антикорозионните мерки на разтвора, за да се гарантира стабилността на охлаждащата му ефективност и безопасната работа на оборудването.
(II) Точки за поддръжка
Редовното тестване на различни параметри на закаляващата среда, като твърдост на водата, вискозитет на маслото и точка на възпламеняване, както и концентрацията на саламура и разтвор на калциев хлорид, е ключът към осигуряване на качеството на закаляване. Същевременно резервоарът за закаляване трябва да се поддържа чист, а утайките и примесите да се почистват своевременно. При закаляване с масло трябва да се вземат противопожарни мерки и да се оборудва съответното противопожарно оборудване. Освен това, използването на подходящи системи за охлаждане и циркулация може да удължи експлоатационния живот на закаляващата среда и да подобри нейната ефективност и стабилност на охлаждането.
6. Заключение
В обобщение, изборът на подходяща закалителна среда играе жизненоважна роля за подобряване на производителността и контрола на качеството на стоманените ролкови вериги с размер 45#. Водата, маслото, соленият разтвор и разтворът на калциев хлорид имат свои собствени характеристики. В практическите приложения, размерът, формата, съставът на материала, производствената партида и цената на детайла трябва да се вземат предвид цялостно, за да се постигне най-добър ефект на закаляване. Международните купувачи и производители на едро трябва да имат задълбочено разбиране за характеристиките и приложимия обхват на различните закалителни среди, да засилят сътрудничеството с доставчиците на термична обработка, да оптимизират процеса на закаляване, като по този начин подобрят пазарната конкурентоспособност на стоманените ролкови вериги с размер 45# и да отговорят на световното пазарно търсене на висококачествени трансмисионни компоненти.
Време на публикуване: 19 май 2025 г.