Procés de carburació de la cadena de rodets

La cadena de rodets és una peça de transmissió àmpliament utilitzada en la producció industrial. El seu rendiment depèn en gran mesura del procés de fabricació, i el procés de carburació és la clau per millorar el rendiment de la cadena de rodets.

Procés de carburació de cadena de rodets: la clau per millorar el rendiment
La cadena de rodets assumeix la important tasca de transmissió en diversos equips mecànics. El seu entorn de treball sovint és complex i canviant, i s'enfronta a reptes com ara càrregues d'alta intensitat, desgast i fatiga. Per tal que les cadenes de rodets s'adaptin millor a aquestes condicions dures i allarguin la seva vida útil, el procés de carburació s'ha convertit en una part indispensable del procés de fabricació de cadenes de rodets.

Principis bàsics del procés de carburació
La carburació és un procés de tractament tèrmic que s'utilitza principalment per millorar la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la fatiga de la superfície de l'acer, mantenint alhora una bona tenacitat i plasticitat del nucli. Concretament, la cadena de rodets es col·loca en un medi ric en carboni i els àtoms de carboni s'infiltren a la superfície de la cadena de rodets a alta temperatura per formar una capa carburada amb alt contingut en carboni. A mesura que la temperatura disminueix, aquesta capa d'austenita amb alt contingut en carboni es transformarà en martensita extremadament dura, aconseguint així l'enduriment de la superfície de la cadena de rodets.

Mètodes comuns del procés de carburació de cadenes de rodets
Cementació amb gas: aquest és un dels mètodes de cementació més utilitzats. La cadena de rodets es col·loca en un forn de cementació segellat i s'hi introdueix un agent de cementació compost principalment per gasos d'hidrocarburs com el metà i l'età. A altes temperatures, aquests gasos es descomponen per produir àtoms de carboni actiu, aconseguint així la cementació. Els avantatges de la cementació amb gas són un funcionament senzill, una velocitat d'escalfament ràpida, un cicle de producció curt i la capacitat d'ajustar amb precisió la profunditat i la concentració de la capa cementada controlant paràmetres com la composició del gas i el cabal. La qualitat de la cementació és estable, cosa que facilita l'operació mecanitzada i automatitzada, millorant considerablement les condicions laborals.
Cementació líquida: la cementació líquida consisteix a submergir la cadena de rodets en un medi de cementació líquida. Els medis més utilitzats inclouen carbur de silici, agent de cementació "603", etc. A una temperatura adequada, els àtoms de carboni es dissolen del medi líquid i penetren a la superfície de la cadena de rodets. L'avantatge de la cementació líquida és que el cicle de producció és relativament curt i el refredament es pot dur a terme directament després de la cementació sense preocupar-se per l'oxidació i la descarburació. La temperatura i el temps són fàcils de controlar, l'escalfament és uniforme i la deformació de la peça es pot reduir eficaçment. L'equip també és relativament senzill. Tanmateix, les seves condicions de treball són relativament dolentes i normalment és adequat per a la producció d'una sola peça o per lots petits.
Cementació sòlida: aquest és un mètode de cementació més tradicional. La cadena de rodets es col·loca en una caixa de cementació tancada juntament amb un agent de cementació sòlid, i després la caixa de cementació es col·loca en un forn de calefacció i s'escalfa a la temperatura de cementació i es manté calenta durant un cert període de temps, de manera que els àtoms de carboni actiu penetrin a la superfície de la cadena de rodets. L'agent de cementació sòlida generalment està compost de carbó vegetal i alguns promotors. Els avantatges d'aquest mètode són un funcionament senzill, baixos requisits tècnics, sense necessitat d'equips especials, una àmplia gamma de fonts d'agents de cementació i que es poden preparar per un mateix, i una àmplia gamma d'aplicacions. Però els desavantatges també són evidents. La qualitat de cementació és difícil de controlar amb precisió, les condicions de treball són deficients, la resistència és alta, el cicle de producció és llarg, el cost és elevat i la tendència al creixement del gra és greu durant el procés de cementació. Per a algunes peces importants, normalment no s'utilitza el tremp directe.

Elements clau del procés de carburació de cadenes de rodets
Temperatura i temps de carburació: La temperatura de carburació generalment es troba entre 900 ℃ i 950 ℃. Les temperatures més altes poden accelerar la velocitat de difusió dels àtoms de carboni i escurçar el temps de carburació, però alhora també poden causar un creixement del gra i afectar el rendiment de la cadena de rodets. El temps de carburació es determina segons la profunditat de la capa de carburació requerida, que normalment oscil·la entre unes poques hores i desenes d'hores. Per exemple, per a algunes cadenes de rodets que requereixen una capa de carburació menys profunda, només pot trigar unes poques hores, mentre que per a les cadenes de rodets que requereixen una capa de carburació més profunda, pot trigar desenes d'hores de temps de carburació. En la producció real, cal determinar els paràmetres òptims de temperatura i temps de carburació mitjançant experiments i experiència basats en factors com el material específic, la mida i els requisits de rendiment de la cadena de rodets.
Control del potencial de carboni: el potencial de carboni es refereix a la capacitat de l'agent carburador per proporcionar àtoms de carboni a la superfície de la peça. Un control precís del potencial de carboni és la clau per obtenir una capa carburada ideal. Un potencial de carboni massa alt farà que apareguin carburs de xarxa a la superfície de la cadena de rodets, reduint la seva resistència a la fatiga; un potencial de carboni massa baix farà que la profunditat de la capa carburada sigui insuficient i no pugui complir els requisits de rendiment. Normalment, s'utilitzen instruments com ara sondes d'oxigen i analitzadors de gasos infrarojos per controlar l'atmosfera del forn en temps real, i el potencial de carboni s'ajusta a temps segons els resultats del seguiment per garantir que el gradient de potencial de carboni estigui sempre en el rang ideal, per tal d'obtenir una capa carburada uniforme i d'alta qualitat. A més, amb l'ajuda de tecnologia avançada de simulació per ordinador, es pot establir un model de difusió del potencial de carboni per simular el canvi de gradient de potencial de carboni i l'evolució de la capa carburada sota diferents paràmetres del procés, predir l'efecte de carburació per endavant, proporcionar una base científica per a l'optimització del procés i millorar encara més la precisió i l'estabilitat del procés de carburació.
Refredament i tremp: Després de la carburació, la cadena de rodets normalment necessita refredar-se i tremp ràpidament per formar una estructura martensítica i millorar la duresa superficial. Els medis de tremp comuns inclouen oli, aigua, líquid de tremp de polímers, etc. Diferents medis de tremp tenen diferents velocitats i característiques de refredament, i s'han de seleccionar raonablement segons els requisits de material i rendiment de la cadena de rodets. Per exemple, per a algunes cadenes de rodets petites, es pot utilitzar el tremp d'oli; per a cadenes de rodets grans o cadenes de rodets amb requisits de duresa més elevats, es pot utilitzar el tremp d'aigua o el tremp de líquid de tremp de polímers. Després del tremp, la cadena de rodets també s'ha de temperar per eliminar la tensió interna generada durant el procés de tremp i millorar la seva tenacitat. La temperatura de reveniment generalment està entre 150 ℃ i 200 ℃, i el temps de reveniment es determina segons factors com la mida de la cadena de rodets i la temperatura de reveniment, normalment aproximadament d'1 a 2 hores.

Selecció del material de la cadena de rodets i adaptació del procés de carburació
El material de la cadena de rodets sol ser acer baix en carboni o acer d'aliatge baix en carboni, com ara l'acer 20, el 20CrMnTi, etc. Aquests materials tenen bona plasticitat i tenacitat, i poden formar una capa de carburització d'alta qualitat durant la carburització. Prenent el 20CrMnTi com a exemple, conté elements com el crom, el manganès i el titani. Aquests elements d'aliatge no només poden millorar la resistència i la tenacitat de l'acer, sinó que també afecten el seu efecte d'enduriment durant la carburització. Abans de la carburització, la cadena de rodets s'ha de pretractar adequadament, com ara el decapatge o el sorrejat, per eliminar els òxids i la brutícia superficials per garantir el bon progrés del procés de carburització.

El procés de carburització millora el rendiment de la cadena de rodets
Duresa i resistència al desgast: Després de la carburació, la duresa superficial de la cadena de rodets es pot millorar considerablement, generalment fins a HRC58 a 64. Això li permet resistir eficaçment problemes com el desgast de la superfície de les dents, l'adhesió i les picadures en condicions de treball dures com ara alta velocitat, càrrega pesada i arrencada freqüent, i allargar significativament la seva vida útil. Per exemple, les cadenes de rodets utilitzades en algunes grans màquines mineres han millorat considerablement la seva resistència al desgast després del tractament de carburació i poden transportar materials de manera estable durant molt de temps, reduint el nombre d'aturades i reparacions dels equips causades pel desgast de la cadena.
Rendiment antifatiga: La tensió de compressió residual formada per la capa carburada i l'estructura refinada de la capa superficial ajuden a millorar el rendiment antifatiga de la cadena de rodets. Sota l'acció de càrregues cícliques, la cadena de rodets pot suportar una amplitud de tensió més gran i no és propensa a esquerdes per fatiga, millorant així la seva fiabilitat en el funcionament a llarg termini. Això és especialment important per a alguns equips que necessiten funcionar contínuament, com ara la cadena de distribució del motor de l'automòbil, que pot garantir el funcionament segur i estable de l'equip i reduir el risc de fallada.
Propietats mecàniques completes: el procés de carburació no només millora el rendiment de la superfície de la cadena de rodets, sinó que també manté la bona tenacitat del nucli. D'aquesta manera, quan la cadena de rodets se sotmet a càrregues d'impacte, pot absorbir i dispersar millor l'energia i evitar problemes de fallada com ara fractures a causa de la concentració d'estrès local. La cadena de rodets pot mostrar bones propietats mecàniques completes en diversos entorns de treball complexos i satisfer les necessitats de transmissió de diferents equips mecànics.

Inspecció i control de qualitat de cadenes de rodets carburitzats
Inspecció de la profunditat de la capa carburada: l'anàlisi metal·logràfica s'utilitza normalment per mesurar la profunditat de la capa carburada. Després de tallar, polir i corroir la mostra de la cadena de rodets, s'observa l'estructura de la capa carburada amb un microscopi metal·logràfic i se'n mesura la profunditat. Aquest indicador reflecteix directament si l'efecte de carburació compleix els requisits de disseny, cosa que és crucial per garantir el rendiment de la cadena de rodets. Per exemple, per a algunes cadenes de rodets utilitzades per a transmissions pesades, la profunditat de la capa carburada pot ser necessària per arribar a uns 0,8 a 1,2 mm per complir els seus requisits de resistència al desgast i a la fatiga sota càrregues elevades.
Prova de duresa: utilitzeu un provador de duresa per provar la duresa de la superfície i el nucli de la cadena de rodets. La duresa superficial ha de complir el rang estàndard especificat i la duresa del nucli també ha d'estar dins d'un rang adequat per garantir que la cadena de rodets tingui un bon rendiment integral. Les proves de duresa es realitzen normalment amb una freqüència de mostreig determinada i es mostreja cada lot de cadenes de rodets produïdes per garantir l'estabilitat de la qualitat del producte.
Inspecció de l'estructura metal·logràfica: a més de la detecció de la profunditat de la capa carburada, també s'ha d'inspeccionar l'estructura metal·logràfica de la capa carburada, incloent-hi la morfologia, la distribució i la mida del gra dels carburs. Una bona estructura metal·logràfica pot garantir el rendiment de la cadena de rodets durant l'ús. Per exemple, els carburs fins i distribuïts uniformement ajuden a millorar la resistència al desgast i la resistència a la fatiga de la cadena de rodets, mentre que una mida de gra excessiva pot reduir la seva tenacitat. Mitjançant la inspecció de l'estructura metal·logràfica, es poden descobrir a temps els problemes en el procés de carburació i es poden prendre les mesures corresponents per ajustar-los i millorar-los per millorar la qualitat del producte.

Conclusió
El procés de carburació de les cadenes de rodets és una tecnologia complexa i crítica, que juga un paper vital en la millora del rendiment de les cadenes de rodets. Des de la selecció dels mètodes de procés fins al control dels elements clau, passant per l'adaptació dels materials i la inspecció de qualitat, tots els enllaços han de ser controlats estrictament per garantir que la cadena de rodets pugui complir els requisits d'ús en diferents condicions de treball. Amb l'avanç continu de la ciència i la tecnologia, el procés de carburació també està en constant innovació i millora. Per exemple, l'ús de simulació per ordinador avançada i tecnologia de monitorització en línia en temps real ajudarà a optimitzar encara més els paràmetres del procés de carburació, millorar el rendiment i la qualitat de les cadenes de rodets i proporcionar solucions de transmissió més fiables i eficients per a la producció industrial.