Una anàlisi completa del procés de forja de precisió de cadenes de rodets

Una anàlisi completa del procés de forja de precisió de cadenes de rodets: el secret de la qualitat des de les matèries primeres fins al producte acabat

En la indústria de la transmissió industrial, la fiabilitat decadenes de rodetsdetermina directament l'eficiència operativa i la vida útil de l'equip de la línia de producció. Com a tecnologia de fabricació principal per a components de cadenes de rodets centrals, la forja de precisió, amb el seu avantatge de forma gairebé neta, aconsegueix un equilibri perfecte entre la precisió dimensional dels components, les propietats mecàniques i l'eficiència de la producció. Aquest article aprofundirà en tot el procés de forja de precisió de cadenes de rodets, revelant els secrets darrere de les cadenes de rodets d'alta qualitat.

1. Preprocessament: selecció i pretractament de matèries primeres: control de la qualitat a l'origen

La base de la qualitat en la forja de precisió comença amb una selecció rigorosa de matèries primeres i un pretractament científic. Els components principals que porten càrrega de les cadenes de rodets (rodets, casquets, plaques de cadena, etc.) han de suportar càrregues alternes, impactes i desgast. Per tant, l'elecció i el tractament de les matèries primeres influeixen directament en el rendiment del producte final.

1. Selecció de matèries primeres: selecció de l'acer que s'adapti als requisits de rendiment
Depenent de l'aplicació de la cadena de rodets (com ara maquinària de construcció, transmissions d'automòbils i màquines-eina de precisió), les matèries primeres que s'utilitzen normalment són acer estructural de carboni d'alta qualitat o acer estructural d'aliatge. Per exemple, els rodets i els coixinets requereixen una alta resistència al desgast i tenacitat, sovint utilitzant acers de cementació d'aliatge com ara 20CrMnTi. Les plaques de cadena requereixen un equilibri entre resistència a la fatiga i resistència a la resistència a la fatiga, sovint utilitzant acers estructurals de carboni mitjà com ara 40Mn i 50Mn. Durant la selecció del material, la composició química de l'acer es prova mitjançant anàlisi espectral per garantir que el contingut d'elements com el carboni, el manganès i el crom compleixi amb els estàndards nacionals com ara GB/T 3077, evitant així esquerdes de forja o deficiències de rendiment causades per desviacions de la composició.

2. Procés de pretractament: "Escalfament" per a la forja

Després d'entrar a la fàbrica, les matèries primeres passen per tres passos clau de pretractament:

Neteja de superfícies: el granallat elimina la incrustació, l'òxid i l'oli de la superfície de l'acer per evitar que les impureses s'introdueixin a la peça durant el forjat i causin defectes.

Tall: Les serres de precisió o les tisores CNC s'utilitzen per tallar l'acer en lingots de pes fix, amb un error de precisió de tall controlat dins del ±0,5% per garantir dimensions consistents de la peça després del forjat.

Escalfament: El toll s'introdueix en un forn d'escalfament per inducció de mitjana freqüència. La velocitat d'escalfament i la temperatura final de forja es controlen segons el tipus d'acer (per exemple, l'acer al carboni s'escalfa normalment a 1100-1250 °C) per aconseguir l'estat de forja ideal de "bona plasticitat i baixa resistència a la deformació", evitant alhora el sobreescalfament o la sobrecombustió que podrien degradar les propietats del material.

II. Forja de nuclis: conformació precisa per a una forma gairebé neta

El procés de forja del nucli és clau per aconseguir una producció de components de cadenes de rodets amb "tall baix o sense tall". Depenent de l'estructura del component, s'utilitza principalment forja amb matrius i forja per recalcitrant, utilitzant motlles de precisió i equips intel·ligents per completar el procés de conformació.

1. Preparació del motlle: el "mitjà clau" per a la transmissió de precisió

Els motlles de forja de precisió es fabriquen amb acer de treball en calent H13. Mitjançant fresat CNC, mecanitzat EDM i polit, la cavitat del motlle aconsegueix una precisió dimensional d'IT7 i una rugositat superficial de Ra ≤ 1,6 μm. El motlle s'ha de preescalfar a 200-300 °C i ruixar-lo amb lubricant de grafit. Això no només redueix la fricció i el desgast entre la peça en brut i el motlle, sinó que també facilita un desmoldeig ràpid i evita defectes d'adherència. Per a components simètrics com ara rodets, el motlle també s'ha de dissenyar amb ranures i ventilacions desviadores per garantir que el metall fos (peça en brut calenta) ompli uniformement la cavitat i elimini l'aire i les impureses.

2. Forja: Processament personalitzat basat en les característiques dels components

Forja amb rodets: s'utilitza un procés de "forja final per recalcinació" en dos passos. El lingot escalfat es recalcina primer en una matriu de preforja, deformant inicialment el material i omplint la cavitat de preforja. A continuació, el lingot es transfereix ràpidament a la matriu de forja final. Sota l'alta pressió d'una premsa (normalment una premsa de forja en calent amb una força de 1000-3000 kN), el lingot s'ajusta completament a la cavitat de forja final, formant la superfície esfèrica del rodet, el forat interior i altres estructures. La velocitat i la pressió de forja s'han de controlar durant tot el procés per evitar esquerdes a la peça a causa d'una deformació excessiva.

Forja de mànigues: S'utilitza un procés compost de "punxonament-expansió". Primer es perfora un forat cec al centre de la palanquilla amb un punxó. A continuació, el forat s'expandeix a les dimensions dissenyades amb una matriu d'expansió, mantenint una tolerància uniforme del gruix de la paret de la màniga de ≤0,1 mm.

Forja de plaques de cadena: a causa de l'estructura plana i prima de les plaques de cadena, s'utilitza un procés de "forja contínua amb matrius multiestació". Després de l'escalfament, la peça en brut passa per les estacions de preformat, conformat final i retall, completant el perfil de la placa de cadena i el processament del forat en una sola operació, amb una taxa de producció de 80-120 peces per minut.

3. Processament posterior al forjat: estabilització del rendiment i l'aspecte

La peça forjada se sotmet immediatament a un tremp per calor residual o a una normalització isotèrmica. Controlant la velocitat de refredament (per exemple, mitjançant refredament per polvorització d'aigua o refredament per bany de nitrat), l'estructura metal·logràfica de la peça s'ajusta per aconseguir una estructura uniforme de sorbita o perlita en components com ara rodets i coixinets, millorant la duresa (la duresa del rodet normalment requereix HRC 58-62) i la resistència a la fatiga. Simultàniament, s'utilitza una màquina de tall d'alta velocitat per eliminar les rebaves i les vores de la forja, garantint que l'aspecte del component compleixi els requisits de disseny.

3. Acabat i reforç: Millora de la qualitat al detall

Després del forjat del nucli, la peça ja té un aspecte bàsic, però calen processos d'acabat i reforç per millorar encara més la seva precisió i rendiment per complir els estrictes requisits de la transmissió per cadena de rodets d'alta velocitat.

1. Correcció de precisió: correcció de deformacions menors

A causa de la contracció i l'alliberament d'estrès després del forjat, les peces de treball poden presentar petites desviacions dimensionals. Durant el procés d'acabat, s'utilitza una matriu de correcció de precisió per aplicar pressió a la peça freda per corregir les desviacions dimensionals dins de IT8. Per exemple, l'error de rodonesa del diàmetre exterior del corró s'ha de controlar per sota de 0,02 mm i l'error de cilindricitat del diàmetre interior del màniga no ha de superar els 0,015 mm per garantir una transmissió de cadena suau després del muntatge.
2. Enduriment superficial: Millora de la resistència al desgast i la corrosió

Segons l'entorn d'aplicació, les peces requereixen un tractament superficial específic:

Cementació i tremp: Els rodets i els coixinets es carburitzen en un forn de cementació a 900-950 °C durant 4-6 hores per aconseguir un contingut de carboni superficial del 0,8%-1,2%. A continuació, es trempen i es revinen a baixes temperatures per crear una microestructura de gradient caracteritzada per una alta duresa superficial i una alta tenacitat del nucli. La duresa superficial pot superar els HRC60 i la tenacitat a l'impacte del nucli és ≥50 J/cm².

Fosfatació: components com les plaques de cadena es fosfaten per formar una pel·lícula porosa de fosfat a la superfície, millorant l'adherència posterior del greix i millorant la resistència a la corrosió.

Granallat: El granallat de la superfície de la placa de la cadena crea una tensió de compressió residual a través de l'impacte dels granalls d'acer ràpid, reduint la iniciació de fissures per fatiga i allargant la vida útil de la cadena.

IV. Inspecció de tot el procés: una defensa de qualitat per eliminar defectes

Cada procés de forja de precisió s'inspecciona rigorosament, formant un sistema integral de control de qualitat des de les matèries primeres fins al producte acabat, garantint una garantia de qualitat del 100% per a tots els components de la cadena de rodets que surten de la fàbrica.

1. Inspecció de processos: monitorització en temps real dels paràmetres clau

Inspecció de calefacció: els termòmetres d'infrarojos s'utilitzen per controlar la temperatura de calefacció del lingot en temps real, amb un error controlat dins de ±10 °C.

Inspecció del motlle: La cavitat del motlle s'inspecciona per detectar desgast cada 500 peces produïdes. Les reparacions de polit es realitzen immediatament si la rugositat de la superfície supera els Ra3,2 μm.

Inspecció de dimensions: S'utilitza una màquina de mesura de coordenades tridimensional per mostrejar i inspeccionar peces forjades, centrant-se en dimensions clau com el diàmetre exterior, el diàmetre interior i el gruix de la paret. La taxa de mostreig no és inferior al 5%.

2. Inspecció del producte acabat: verificació exhaustiva dels indicadors de rendiment

Proves de rendiment mecànic: mostrejar aleatòriament productes acabats per a proves de duresa (durositat Rockwell), proves de tenacitat a l'impacte (impacte de pèndol) i proves de resistència a la tracció per garantir el compliment dels estàndards del producte.

Assajos no destructius: els assajos per ultrasons s'utilitzen per detectar defectes interns com ara porus i esquerdes, mentre que els assajos de partícules magnètiques s'utilitzen per detectar defectes superficials i subsuperficials.

Proves de muntatge: Els components qualificats s'assemblen en una cadena de rodets i se sotmeten a proves de rendiment dinàmic, incloent-hi la precisió de la transmissió, el nivell de soroll i la vida a fatiga. Per exemple, un component només es considera qualificat si ha funcionat contínuament a 1500 r/min durant 1000 hores sense cap problema.

V. Avantatges del procés i valor d'aplicació: Per què la forja de precisió és la primera opció de la indústria?
En comparació amb el procés tradicional de "forja + tall extensiu", la forja de precisió ofereix tres avantatges principals per a la fabricació de cadenes de rodets:

Alta utilització de materials: la utilització de materials ha augmentat del 60%-70% en els processos tradicionals a més del 90%, reduint significativament el malbaratament de matèries primeres;

Alta eficiència de producció: utilitzant equips de forja contínua multiestació i automatitzats, l'eficiència de producció és de 3 a 5 vegades superior als processos tradicionals;

Excel·lent rendiment del producte: la forja distribueix l'estructura de fibra del metall al llarg del contorn de la peça, creant una estructura aerodinàmica que resulta en un augment del 20%-30% en la vida útil a la fatiga en comparació amb les peces mecanitzades.

Aquests avantatges han portat a l'ús generalitzat de cadenes de rodets forjades de precisió en la fabricació d'equips d'alta gamma, com ara accionaments de cadenes per a maquinària de construcció, sistemes de sincronització per a motors d'automòbils i accionaments de cargol per a màquines-eina de precisió. S'han convertit en els components de potència bàsics que garanteixen el funcionament estable dels equips industrials.

Conclusió
El procés de forja de precisió per a cadenes de rodets és la culminació d'un enfocament integral que combina la ciència dels materials, la tecnologia del motlle, el control automatitzat i la inspecció de qualitat. Des dels estàndards estrictes en la selecció de matèries primeres, fins al control de precisió mil·limètrica en la forja del nucli, passant per la verificació exhaustiva en les proves del producte acabat, cada procés representa l'enginy i la força tècnica de la fabricació industrial.