Izbor medija za kaljenje za valjkasti lanac od čelika 45#: performanse, primjena i poređenje
U oblasti mašinske proizvodnje, valjkasti lanac je ključna komponenta prijenosa, a njegove performanse direktno utiču na efikasnost rada i pouzdanost mehaničke opreme. Valjkasti lanac od čelika 45# se široko koristi zbog niske cijene i umjerenih mehaničkih svojstava, a proces kaljenja je ključan za poboljšanje njegove tvrdoće, čvrstoće i otpornosti na habanje. Izbor medija za kaljenje određuje kvalitet efekta kaljenja. Ovaj članak će detaljno istražiti medij za kaljenje pogodan za valjkasti lanac od čelika 45# kako bi pomogao međunarodnim veleprodajnim kupcima i proizvođačima da optimizuju performanse proizvoda i maksimiziraju komercijalnu vrijednost.
1. Karakteristike i zahtjevi za kaljenje valjkastog lanca od čelika 45#
Čelik 45# je srednje ugljični čelik s dobrim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima, kao što su visoka čvrstoća, tvrdoća i žilavost, kao i dobra tehnologija obrade, što ga čini idealnim materijalom za proizvodnju valjkastih lanaca. Međutim, njegova prokaljivost je relativno niska, posebno kod većih dijelova, i teško je dobiti ujednačenu martenzitnu strukturu tokom kaljenja. Stoga, kako bi se ispunili zahtjevi valjkastih lanaca u smislu visoke čvrstoće, otpornosti na habanje i vijeka trajanja, potrebno je odabrati odgovarajući medij za kaljenje kako bi se postiglo brzo i ujednačeno hlađenje i poboljšala dubina okaljenog sloja i ukupne performanse dijelova.
2. Uobičajeni mediji za gašenje i njihove karakteristike
(I) Voda
Voda je najčešći i najjeftiniji medij za kaljenje s visokom brzinom hlađenja, posebno u zoni visokih temperatura. To omogućava brzo hlađenje valjkastih lanaca od čelika 45#, što pomaže u formiranju martenzitne strukture, čime se poboljšava tvrdoća i čvrstoća. Na primjer, nakon završnog kovanja, zupčanik malog modula izrađen od čelika 45# se brzo steže i prenosi u vodenu kupku za kaljenje pomoću mašine za kaljenje. Tvrdoća zupčanika može doseći iznad HRC45, bez pukotina pri kaljenju, a performanse su bolje nego kod tradicionalnih procesa. Međutim, brzina hlađenja vode u zoni niskih temperatura je prebrza, što može uzrokovati velika termička naprezanja i strukturna naprezanja na površini obratka, povećavajući rizik od pucanja, posebno za dijelove valjkastih lanaca složenih oblika ili velikih dimenzija.
(II) Ulje
Brzina hlađenja ulja je sporija od brzine hlađenja vode, a brzina je ujednačenija tokom cijelog procesa hlađenja. Zbog toga je ulje blaži medij za kaljenje, što može efikasno smanjiti sklonost kaljenju, deformacijama i pucanju. Mineralno ulje je jedno od najčešće korištenih ulja za kaljenje, a njegov kapacitet hlađenja može se podesiti podešavanjem temperature ulja, aditiva itd. Za neke dijelove valjkastih lanaca od čelika 45# s visokim zahtjevima za preciznost i složenim oblicima, kao što su ploče lanca, kaljenje u ulju može postići bolju dimenzionalnu stabilnost i mehanička svojstva. Međutim, brzina hlađenja ulja je relativno spora, što može dovesti do slabog efekta kaljenja nekih malih ili tankozidnih dijelova i ne može ispuniti zahtjeve visoke tvrdoće i visoke čvrstoće.
(III) Otopina soli
Brzina hlađenja rastvora slane vode je između brzine hlađenja vode i ulja, a karakteristike hlađenja mogu se mijenjati podešavanjem koncentracije soli i temperature vode. Općenito govoreći, kapacitet hlađenja rastvora slane vode povećava se s povećanjem koncentracije soli, ali previsoka koncentracija može uzrokovati da rastvor postane korozivniji i ošteti obradke i opremu. Na primjer, 10% rastvor slane vode je često korišteni medij za kaljenje. Njegova brzina hlađenja je veća od čiste vode, a njegova ujednačenost je bolja. Može do određene mjere ublažiti problem pucanja tokom kaljenja čistom vodom. Istovremeno, ima veću efikasnost hlađenja od ulja i pogodan je za neke srednje velike i jednostavne dijelove valjkastih lanaca od čelika 45#.
(IV) Vodeni rastvor kalcijum hlorida
Kao efikasan medij za kaljenje, vodeni rastvor kalcijum hlorida dobro se pokazuje u kaljenju valjkastih lanaca od čelika 45#. Njegove jedinstvene karakteristike hlađenja mogu omogućiti brzo hlađenje u fazi visoke temperature, a brzina hlađenja se odgovarajuće usporava u fazi niske temperature, čime se efikasno smanjuje napon kaljenja i smanjuje sklonost deformaciji i pucanju radnog komada. Studije su pokazale da se pri kaljenju valjaka od čelika 45# zasićenim vodenim rastvorom kalcijum hlorida na 20℃, tvrdoća valjaka može dostići 56~60HRC, a deformacija unutrašnjeg prečnika je vrlo mala, sposobnost kaljenja je jaka, a sveukupne performanse i vijek trajanja valjaka mogu se značajno poboljšati.
3. Utjecaj različitih medija za kaljenje na performanse valjkastog lanca od čelika 45#
(I) Tvrdoća i čvrstoća
Zbog svojih karakteristika brzog hlađenja, kaljenje u vodi obično može dovesti do toga da lanac od čelika 45# dobije veću tvrdoću i čvrstoću. Međutim, ako je brzina hlađenja prebrza, to može uzrokovati veće zaostalo naprezanje unutar obratka, što utiče na dimenzijsku stabilnost i žilavost obratka. Iako su tvrdoća i čvrstoća kaljenja u ulju nešto niže od onih kod kaljenja u vodi, to može osigurati da obratak ima bolju žilavost i manju deformaciju. Rastvor soli i vodeni rastvor kalcijum hlorida mogu postići bolju ravnotežu između tvrdoće, čvrstoće i žilavosti u skladu sa specifičnim zahtjevima procesa. Na primjer, pod istim uslovima, površinska tvrdoća čelične osovinice 45# nakon kaljenja zasićenim vodenim rastvorom kalcijum hlorida značajno je poboljšana u poređenju sa osovinicom nakon kaljenja motornim uljem 20#, a zatezna čvrstoća je također značajno poboljšana.
(II) Otpornost na habanje
Medij za kaljenje također ima važan utjecaj na otpornost valjkastog lanca na habanje. Visoka tvrdoća i ujednačena struktura ključni su faktori za poboljšanje otpornosti na habanje. Korištenje medija s ujednačenim hlađenjem i dobrom prokaljivošću, kao što je vodeni rastvor kalcijum hlorida, može učiniti da valjkasti lanac od čelika 45# dobije veću tvrdoću i dobru ujednačenost organizacije, čime se povećava njegova otpornost na habanje. U praktičnoj primjeni, vijek trajanja valjkastih lanaca tretiranih odgovarajućim medijem za kaljenje može se značajno produžiti pod istim radnim uslovima.
(III) Životni vijek pod umorom
Vijek trajanja pri zamoru je veoma važan za valjkaste lance. Raspodjela zaostalog napona i organizacijska struktura formirana tokom procesa kaljenja imaju veliki utjecaj na vijek trajanja pri zamoru. Kaljenje u vodi može uzrokovati koncentraciju velikog zaostalog napona na površini obratka, smanjujući vijek trajanja pri zamoru. Kaljenje u ulju i slanoj vodi mogu formirati razumniju raspodjelu zaostalog napona, što pomaže u poboljšanju vijeka trajanja pri zamoru. Osim toga, nakon kaljenja vodenim rastvorom kalcijum hlorida, budući da može efikasno smanjiti napon kaljenja, obratak može dobiti ujednačeniju organizaciju i raspodjelu zaostalog napona, što također pozitivno utječe na poboljšanje vijeka trajanja valjkastog lanca pri zamoru.
4. Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru medija za gašenje
(I) Veličina i oblik radnog komada
Za male ili jednostavno oblikovane dijelove valjkastih lanaca od čelika 45#, poput malih valjaka, kaljenje u vodi može se brzo ohladiti i postići dobri efekti kaljenja zbog njihovog relativno velikog odnosa površine i volumena. Za velike ili složene dijelove, poput velikih ploča lanaca, kaljenje u ulju ili slanoj vodi je prikladnije za smanjenje sklonosti deformacijama i pucanju. Budući da je brzina hlađenja ovih medija relativno ujednačena, mogu se efikasno izbjeći problemi koncentracije napona uzrokovani prekomjernim brzinama hlađenja.
(II) Sastav materijala i organizacijsko stanje
Hemijski sastav i prvobitno organizacijsko stanje čelika 45# imaju značajan uticaj na njegova svojstva kaljenja. Na primjer, ako se promijeni sadržaj ugljika i sadržaj legirajućih elemenata u materijalu, to će uticati na njegovu kritičnu brzinu hlađenja i prokaljivost. Za čelik 45# sa nešto slabijom prokaljivošću, može se odabrati medij za kaljenje sa većom brzinom hlađenja, kao što je vodeni rastvor kalcijum hlorida, kako bi se osiguralo da se postigne dovoljna dubina očvrslog sloja. Istovremeno, prvobitno organizacijsko stanje materijala, kao što je postojanje trakaste strukture, Widmanstattenove strukture itd., također će uticati na efekat kaljenja i potrebno ga je prilagoditi prema specifičnoj situaciji.
(III) Proizvodna serija i trošak
U proizvodnji velikih razmjera, cijena je važan faktor. Voda kao medij za kaljenje je jeftina i lako dostupna. To je ekonomičan izbor za male dijelove valjkastih lanaca koji se proizvode u velikim količinama. Međutim, za proizvodnju visokopreciznih i složenih dijelova, iako su troškovi kaljenja u ulju ili slanoj vodi relativno visoki, njihov sveukupni trošak može biti povoljniji na dugi rok jer može efikasno smanjiti stopu otpada i poboljšati kvalitet proizvoda. Osim toga, troškove održavanja i vijek trajanja medija za kaljenje također je potrebno sveobuhvatno razmotriti.
5. Upotreba i održavanje medija za gašenje
(I) Mjere opreza pri upotrebi
Prilikom korištenja vode kao medija za kaljenje, obratite pažnju na faktore kao što su temperatura vode, čistoća i tvrdoća. Previsoka temperatura vode će smanjiti brzinu hlađenja i uticati na efekat kaljenja; nečistoće i previsoka tvrdoća vode mogu uzrokovati probleme kao što su smanjen kvalitet površine obratka i stvaranje kamenca na opremi. Kod kaljenja uljem, temperatura ulja, kvalitet ulja i uslovi miješanja moraju se strogo kontrolisati. Prekomjerna temperatura ulja će usporiti brzinu hlađenja, pa čak i izazvati požar; a propadanje ulja će uticati na performanse kaljenja, te ga je potrebno redovno mijenjati i filtrirati. Upotreba rastvora soli i rastvora kalcijum hlorida zahtijeva pažnju na koncentraciju, temperaturu i mjere protiv korozije rastvora kako bi se osigurala stabilnost njegovih performansi hlađenja i siguran rad opreme.
(II) Tačke održavanja
Redovno testiranje različitih parametara medija za gašenje, kao što su tvrdoća vode, viskoznost ulja i tačka paljenja, te koncentracija rastvora slane vode i rastvora kalcijum hlorida, ključno je za osiguranje kvaliteta gašenja. Istovremeno, rezervoar za gašenje treba održavati čistim, a sediment i nečistoće treba pravovremeno čistiti. Za gašenje uljem treba poduzeti i mjere zaštite od požara i opremiti odgovarajućom opremom za gašenje požara. Osim toga, upotreba odgovarajućih sistema za hlađenje i cirkulaciju može produžiti vijek trajanja medija za gašenje i poboljšati njegovu efikasnost i stabilnost hlađenja.
6. Zaključak
Ukratko, odabir odgovarajućeg medija za kaljenje igra vitalnu ulogu u poboljšanju performansi i kontroli kvalitete čeličnih valjkastih lanaca debljine 45#. Voda, ulje, rastvor soli i rastvor kalcijum hlorida imaju svoje karakteristike. U praktičnoj primjeni, veličina, oblik, sastav materijala, proizvodna serija i cijena obratka trebaju se sveobuhvatno razmotriti kako bi se postigao najbolji učinak kaljenja. Međunarodni veleprodajni kupci i proizvođači trebaju imati duboko razumijevanje karakteristika i primjenjivog opsega različitih medija za kaljenje, ojačati saradnju s dobavljačima termičke obrade, optimizirati proces kaljenja, čime se poboljšava tržišna konkurentnost čeličnih valjkastih lanaca debljine 45# i zadovoljava globalna tržišna potražnja za visokokvalitetnim komponentama prijenosa.
Vrijeme objave: 19. maj 2025.