Normen für den Stanzprozess von Außengliederplatten von Rollenketten

Normen für den Stanzprozess von Außengliederplatten von Rollenketten

In industriellen Getriebesystemen sind Rollenketten zentrale Getriebekomponenten, deren Leistungsfähigkeit die Betriebseffizienz und Lebensdauer der Anlagen direkt bestimmt. Die äußeren Laschen, das „Skelett“ der Kette, bilden den Kern der Kette.die RollenketteRollenketten spielen eine entscheidende Rolle bei der Lastübertragung und der Verbindung von Kettengliedern. Die Standardisierung und Präzision ihres Herstellungsprozesses sind entscheidende Faktoren für die Gesamtqualität der Kette. Das Stanzen, das gängigste Verfahren zur Herstellung von Außengliederplatten, erfordert strenge Standards in jedem Schritt – von der Rohmaterialauswahl bis zur Auslieferung des fertigen Produkts –, um die erforderliche Festigkeit, Zähigkeit und Maßgenauigkeit der Außengliederplatten zu gewährleisten. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse der gesamten Prozessstandards für das Stanzen von Außengliederplatten für Rollenketten. Er dient Fachleuten als Referenz und ermöglicht Endanwendern ein besseres Verständnis der Prozesslogik hinter hochwertigen Rollenketten.

I. Grundlegende Sicherheitsvorkehrungen vor dem Stanzen: Auswahl des Rohmaterials und Vorbehandlungsstandards

Die Leistungsfähigkeit von Außengliederplatten beginnt mit hochwertigen Rohmaterialien. Der Stanzprozess stellt klare Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung des Materials, die Voraussetzung für den reibungslosen Ablauf der nachfolgenden Prozesse sind. Aktuell sind in der Industrie gängige Werkstoffe für Außengliederplatten niedriglegierte Baustähle (wie 20Mn2 und 20CrMnTi) und hochkohlenstoffhaltige Baustähle (wie z. B. Stahl 45). Die Werkstoffwahl hängt von der Anwendung der Rollenkette ab (z. B. hohe Belastungen, hohe Geschwindigkeiten und korrosive Umgebungen). Unabhängig vom gewählten Werkstoff müssen jedoch die folgenden Kernnormen erfüllt werden:

1. Normen für die chemische Zusammensetzung von Rohstoffen
Kontrolle des Kohlenstoffgehalts (C): Bei Stahl 45 muss der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,42 % und 0,50 % liegen. Ein höherer Kohlenstoffgehalt kann die Sprödigkeit und Rissbildung beim Stanzen erhöhen, während ein niedrigerer Kohlenstoffgehalt die Festigkeit nach der anschließenden Wärmebehandlung beeinträchtigen kann. Der Mangangehalt (Mn) von Stahl 20Mn2 muss zwischen 1,40 % und 1,80 % liegen, um die Härtbarkeit und Zähigkeit des Materials zu verbessern und sicherzustellen, dass die äußeren Verbindungsplatten unter Stoßbelastung bruchfest sind. Grenzwerte für schädliche Elemente: Der Gehalt an Schwefel (S) und Phosphor (P) muss streng unter 0,035 % liegen. Diese beiden Elemente können niedrigschmelzende Verbindungen bilden, die beim Stanzen zu Warm- oder Kaltversprödung des Materials führen und die Ausbeute der Fertigprodukte beeinträchtigen.

2. Standards für die Vorbehandlung von Rohmaterialien

Vor dem Stanzprozess durchlaufen die Rohmaterialien drei Vorbehandlungsschritte: Beizen, Phosphatieren und Ölen. Jeder Schritt unterliegt klaren Qualitätsanforderungen:

Beizen: Die Stahloberfläche wird 15–20 Minuten lang in einer 15–20%igen Salzsäurelösung bei Raumtemperatur eingeweicht, um Zunder und Rost zu entfernen. Nach dem Beizen muss die Stahloberfläche frei von sichtbarem Zunder und starker Korrosion (Lochfraß) sein, da diese die Haftung der nachfolgenden Phosphatierung beeinträchtigen kann.

Phosphatierung: Die Behandlung erfolgt mit einer Zinkphosphatlösung bei 50–60 °C für 10–15 Minuten, um eine 5–8 µm dicke Phosphatschicht zu erzeugen. Die Phosphatschicht muss gleichmäßig und dicht sein und im Gitterschnitttest die Haftungsklasse 1 (kein Ablösen) erreichen. Dadurch wird die Reibung zwischen Stanzwerkzeug und Stahlplatte reduziert, die Werkzeugstandzeit verlängert und die Rostbeständigkeit der äußeren Verbindungsplatte verbessert.

Ölauftrag: Sprühen Sie eine dünne Schicht Rostschutzöl (Dicke ≤ 3 μm) auf die Phosphatbeschichtung. Der Ölfilm muss gleichmäßig und lückenlos aufgetragen werden. Dies verhindert das Rosten der Stahlplatte während der Lagerung und gewährleistet gleichzeitig die Genauigkeit nachfolgender Stanzvorgänge.

II. Normen für Kernstanzprozesse: Präzisionskontrolle vom Stanzen bis zum Umformen

Der Stanzprozess für Außenglieder von Rollenketten besteht im Wesentlichen aus vier Kernschritten: Ausstanzen, Stanzen, Umformen und Beschneiden. Die Anlagenparameter, die Werkzeuggenauigkeit und die Arbeitsabläufe jedes einzelnen Schrittes beeinflussen direkt die Maßgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Außenglieder. Folgende Normen müssen unbedingt eingehalten werden:

1. Standards für den Stanzprozess
Beim Stanzen werden Rohstahlbleche zu Zuschnitten geformt, die den abgewickelten Abmessungen der Außenglieder entsprechen. Die Maßgenauigkeit und Kantenqualität der Zuschnitte sind für diesen Prozess von entscheidender Bedeutung.

Geräteauswahl: Eine geschlossene Einpunktpresse ist erforderlich (die Presskraft variiert je nach Größe des äußeren Verbindungsglieds, im Allgemeinen 63–160 kN). Die Hubgenauigkeit des Pressenschlittens muss innerhalb von ±0,02 mm liegen, um einen gleichmäßigen Hub bei jedem Pressvorgang zu gewährleisten und Maßabweichungen zu vermeiden.

Stanzgenauigkeit: Das Spiel zwischen Stempel und Matrize des Stanzwerkzeugs ist anhand der Materialstärke zu bestimmen und beträgt in der Regel 5–8 % der Materialstärke (z. B. 0,15–0,24 mm bei 3 mm Materialstärke). Die Rauheit der Schneidkante muss unter Ra 0,8 µm liegen. Bei einem Kantenverschleiß von mehr als 0,1 mm ist ein sofortiges Nachschleifen erforderlich, um die Bildung von Graten an der Stanzkante zu verhindern (Grathöhe ≤ 0,05 mm).

Maßvorgaben: Die Längenabweichung der Zuschnitte muss innerhalb von ±0,03 mm, die Breitenabweichung innerhalb von ±0,02 mm und die Diagonalabweichung innerhalb von 0,04 mm nach dem Stanzen kontrolliert werden, um genaue Bezugspunkte für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte zu gewährleisten.

2. Standards für den Stanzprozess

Das Stanzen ist der Vorgang, bei dem nach dem Ausstanzen die Bolzen- und Rollenlöcher für die äußeren Laschen in den Rohling eingebracht werden. Die Genauigkeit der Lochposition und des Lochdurchmessers beeinflusst die Montageleistung der Rollenkette unmittelbar.

Positionierungsverfahren: Es wird eine Positionierung mit zwei Bezugspunkten (unter Verwendung zweier benachbarter Kanten des Rohlings als Referenz) verwendet. Die Positionierstifte müssen der Genauigkeitsklasse IT6 entsprechen, um eine gleichbleibende Rohlingsposition bei jedem Stanzvorgang zu gewährleisten. Die Abweichung der Lochposition darf ≤ 0,02 mm (bezogen auf die Referenzfläche der äußeren Verbindungsplatte) nicht überschreiten. Genauigkeit des Lochdurchmessers: Die Durchmesserabweichung zwischen den Bolzen- und Rollenlöchern muss den Toleranzanforderungen der Klasse IT9 entsprechen (z. B. beträgt die Abweichung bei einem 10-mm-Loch +0,036 mm/-0 mm). Die Rundheitstoleranz des Lochs sollte ≤ 0,01 mm und die Lochwandrauheit unter Ra 1,6 μm liegen. Dies verhindert, dass die Kettenglieder aufgrund von Lochdurchmesserabweichungen zu locker oder zu fest sitzen, was die Übertragungsstabilität beeinträchtigen könnte.

Stanzen Sie zuerst die Bolzenlöcher, dann die Rollenlöcher. Der Achsabstand zwischen den beiden Löchern darf ±0,02 mm nicht überschreiten. Eine kumulierte Achsabstandsabweichung führt direkt zu einer Teilungsabweichung der Rollenkette, was wiederum die Übertragungsgenauigkeit beeinträchtigt.

3. Standards für Umformprozesse

Beim Umformen wird der gestanzte Rohling durch eine Matrize in die endgültige Form der äußeren Verbindungsplatte gepresst (z. B. gebogen oder gestuft). Dieser Prozess erfordert die Gewährleistung der Formgenauigkeit der äußeren Verbindungsplatte und die Kontrolle der Rückfederung.

Werkzeugkonstruktion: Das Formwerkzeug sollte segmentiert sein und aus zwei Stationen bestehen – einer Vorform- und einer Endformstation –, die entsprechend der Form der äußeren Verbindungsplatte konfiguriert sind. Die Vorformstation presst den Rohling zunächst in eine Vorform, um die Verformungsspannungen während der Endformung zu reduzieren. Die Oberflächenrauheit des Formhohlraums muss Ra 0,8 μm betragen, um eine glatte, fehlerfreie Oberfläche der äußeren Verbindungsplatte zu gewährleisten.

Druckregelung: Der Umformdruck ist anhand der Streckgrenze des Materials zu berechnen und beträgt in der Regel das 1,2- bis 1,5-Fache der Streckgrenze (z. B. beträgt die Streckgrenze von 20Mn2-Stahl 345 MPa; der Umformdruck sollte zwischen 414 und 517 MPa liegen). Zu geringer Druck führt zu unvollständiger Umformung, zu hoher Druck hingegen zu übermäßiger plastischer Verformung, was die nachfolgende Wärmebehandlung beeinträchtigt. Rückfederungskontrolle: Nach der Umformung muss die Rückfederung der äußeren Verbindungsplatte auf maximal 0,5° begrenzt sein. Dies kann durch einen Ausgleichswinkel im Formhohlraum (bestimmt anhand der Rückfederungseigenschaften des Materials, üblicherweise 0,3°–0,5°) erreicht werden, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den Konstruktionsanforderungen entspricht.

4. Standards für den Beschnittprozess
Das Trimmen ist der Vorgang, bei dem Grate und überschüssiges Material, die während des Formgebungsprozesses entstehen, entfernt werden, um sicherzustellen, dass die Kanten der äußeren Verbindungsplatte gerade sind.

Genauigkeit des Stanzwerkzeugs: Der Spalt zwischen Stempel und Matrize des Stanzwerkzeugs muss innerhalb von 0,01–0,02 mm liegen, und die Schneidkantenrauheit muss unter Ra 0,4 μm betragen. Die Kanten der äußeren Verbindungsplatte müssen nach dem Stanzvorgang gratfrei sein (Grathöhe ≤ 0,03 mm) und die Kantengeradheitsabweichung ≤ 0,02 mm/m betragen.

Schneidreihenfolge: Zuerst die langen, dann die kurzen Kanten abschneiden. Dadurch wird eine Verformung der äußeren Verbindungsplatte durch falsche Schneidreihenfolge verhindert. Nach dem Abschneiden muss die äußere Verbindungsplatte einer Sichtprüfung unterzogen werden, um sicherzustellen, dass keine Mängel wie abgeplatzte Ecken oder Risse vorhanden sind.

III. Qualitätsstandards nach dem Stempeln: Umfassende Kontrolle der Leistung des Fertigprodukts

Nach dem Stanzen durchlaufen die äußeren Verbindungsplatten drei strenge Qualitätsprüfungen: Maßprüfung, Prüfung der mechanischen Eigenschaften und Sichtprüfung. Nur Produkte, die alle Standards erfüllen, werden weiter wärmebehandelt und montiert. Die spezifischen Prüfstandards lauten wie folgt:

1. Normen für die Maßprüfung
Die Dimensionsprüfung nutzt eine dreidimensionale Koordinatenmessmaschine (Genauigkeit ≤ 0,001 mm) in Kombination mit speziellen Messgeräten, wobei der Fokus auf den folgenden Schlüsselabmessungen liegt:

Teilung: Die Teilung der äußeren Gliederplatte (der Abstand zwischen den beiden Bolzenlöchern) muss eine Toleranz von ±0,02 mm aufweisen, mit einem kumulativen Teilungsfehler von ≤0,05 mm pro 10 Stück. Zu große Teilungsabweichungen können Vibrationen und Geräusche während des Rollenkettenantriebs verursachen.

Dicke: Die Abweichung der Dicke der äußeren Gliederplatte muss den Toleranzanforderungen von IT10 entsprechen (z. B. beträgt die Abweichung bei einer Dicke von 3 mm +0,12 mm/-0 mm). Dickenschwankungen innerhalb einer Charge müssen ≤ 0,05 mm betragen, um eine ungleichmäßige Belastung der Kettenglieder durch Dickenunterschiede zu vermeiden. Positionstoleranz der Bohrungen: Die Positionsabweichung zwischen Bolzen- und Rollenbohrung muss ≤ 0,02 mm und der Koaxialitätsfehler der Bohrungen ≤ 0,01 mm betragen. Stellen Sie sicher, dass das Spiel zwischen Bolzen und Rolle den Konstruktionsvorgaben entspricht (das Spiel beträgt üblicherweise 0,01–0,03 mm).

2. Prüfnormen für mechanische Eigenschaften

Für die Prüfung der mechanischen Eigenschaften müssen aus jeder Produktcharge 3 bis 5 Proben nach dem Zufallsprinzip ausgewählt und auf Zugfestigkeit, Härte und Biegefestigkeit geprüft werden.

Zugfestigkeit: Die Zugfestigkeit der äußeren Verbindungsplatte muss mit einer Universalprüfmaschine geprüft werden und ≥ 600 MPa (nach Wärmebehandlung von Stahl 45) bzw. ≥ 800 MPa (nach Wärmebehandlung von Stahl 20Mn2) betragen. Der Bruch muss außerhalb des Lochbereichs der äußeren Verbindungsplatte auftreten. Ein Bruch in der Nähe des Lochs deutet auf eine Spannungskonzentration während des Stanzvorgangs hin; in diesem Fall müssen die Werkzeugparameter angepasst werden. Härteprüfung: Die Oberflächenhärte der äußeren Verbindungsplatten ist mit einem Rockwell-Härteprüfgerät zu messen. Die Härte muss im Bereich von HRB 80–90 (geglüht) bzw. HRC 35–40 (vergütet) liegen. Eine zu hohe Härte erhöht die Sprödigkeit und Bruchanfälligkeit des Materials; eine zu niedrige Härte beeinträchtigt die Verschleißfestigkeit.

Biegeprüfung: Die äußeren Verbindungsplatten werden um 90° in Längsrichtung gebogen. Nach dem Biegen dürfen keine Risse oder Brüche an der Oberfläche auftreten. Die Rückfederung nach der Entlastung darf ≤ 5° betragen. Dies gewährleistet, dass die äußeren Verbindungsplatten ausreichend robust sind, um den Stoßbelastungen während des Kraftübertragungsprozesses standzuhalten.

3. Standards für die Sichtprüfung

Die Sichtprüfung kombiniert eine visuelle Inspektion mit einer Lupenprüfung (10-fache Vergrößerung). Die spezifischen Anforderungen lauten wie folgt:

Oberflächenqualität: Die Oberfläche der äußeren Verbindungsplatte muss glatt und eben sein und darf keine Kratzer (Tiefe ≤ 0,02 mm), Eindellungen oder sonstige Mängel aufweisen. Die Phosphatierung muss gleichmäßig und frei von Fehlstellen, Vergilbung oder Abplatzungen sein. Kantenqualität: Die Kanten müssen frei von Graten (Höhe ≤ 0,03 mm), Ausbrüchen (Ausbruchgröße ≤ 0,1 mm), Rissen oder sonstigen Mängeln sein. Kleinere Grate müssen durch Passivierung (Eintauchen in eine Passivierungslösung für 5–10 Minuten) entfernt werden, um Kratzer am Bediener oder an anderen Bauteilen während der Montage zu vermeiden.
Qualität der Lochwand: Die Lochwand muss glatt und frei von Stufen, Kratzern, Verformungen oder anderen Mängeln sein. Bei der Prüfung mit einer Gut-/Ausschusslehre muss die Gutlehre problemlos passieren, während die Ausschusslehre nicht passieren darf. Dadurch wird sichergestellt, dass die Lochwand die Anforderungen an die Montagegenauigkeit erfüllt.

IV. Optimierungsrichtungen für Stanzprozesse: Von der Standardisierung zur intelligenten Datenverarbeitung

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der industriellen Fertigungstechnologie werden auch die Standards für Stanzprozesse von Rollenkettenaußengliedern stetig verbessert. Die zukünftige Entwicklung wird auf intelligente, umweltfreundliche und hochpräzise Prozesse ausgerichtet sein. Konkrete Optimierungsrichtungen sind:

1. Anwendung intelligenter Produktionsanlagen

Einführung von CNC-Stanzmaschinen und Industrierobotern zur automatisierten und intelligenten Steuerung des Stanzprozesses:

CNC-Stanzmaschinen: Ausgestattet mit einem hochpräzisen Servosystem ermöglichen sie die Echtzeit-Anpassung von Parametern wie Stanzdruck und Hubgeschwindigkeit mit einer Regelgenauigkeit von ±0,001 mm. Sie verfügen zudem über Selbstdiagnosefunktionen, die eine frühzeitige Erkennung von Problemen wie Werkzeugverschleiß und Materialanomalien ermöglichen und so die Anzahl fehlerhafter Produkte reduzieren.

Industrieroboter werden beim Rohmaterialladen, beim Stanzteiletransport und beim Sortieren von Fertigprodukten eingesetzt und ersetzen manuelle Arbeitsgänge. Dies steigert nicht nur die Produktionseffizienz (und ermöglicht eine kontinuierliche 24-Stunden-Produktion), sondern beseitigt auch Maßabweichungen, die durch manuelle Bedienung entstehen, und gewährleistet so eine gleichbleibende Produktqualität.

2. Förderung umweltfreundlicher Prozesse

Reduzierung des Energieverbrauchs und der Umweltbelastung bei gleichzeitiger Einhaltung der Prozessstandards:

Optimierung des Formmaterials: Durch die Verwendung einer Verbundform aus Schnellarbeitsstahl (HSS) und Hartmetall (WC) wird die Lebensdauer der Form erhöht (die Nutzungsdauer kann um das 3- bis 5-fache verlängert werden), die Häufigkeit des Formwechsels verringert und der Materialverbrauch reduziert.

Verbesserungen im Vorbehandlungsprozess: Die Förderung phosphorfreier Phosphatierungstechnologie und die Verwendung umweltfreundlicher Phosphatierungslösungen reduzieren die Phosphorbelastung. Darüber hinaus verbessert das elektrostatische Sprühen von Rostschutzöl die Ausnutzung des Rostschutzöls (die Ausnutzungsrate kann auf über 95 % gesteigert werden) und verringert die Ölnebelemissionen.

3. Modernisierung der hochpräzisen Prüftechnologie

Zur schnellen und genauen Qualitätsprüfung der äußeren Verbindungsplatten wurde ein Bildverarbeitungssystem eingeführt.

Ausgestattet mit einer hochauflösenden Kamera (Auflösung ≥ 20 Megapixel) und Bildverarbeitungssoftware, kann das Bildverarbeitungssystem Außenbleche gleichzeitig auf Maßgenauigkeit, optische Mängel, Lochpositionsabweichungen und weitere Parameter prüfen. Das System erreicht eine Prüfgeschwindigkeit von 100 Teilen pro Minute und erzielt damit eine mehr als zehnfach höhere Genauigkeit als die manuelle Prüfung. Es ermöglicht zudem die Echtzeitspeicherung und -analyse der Prüfdaten und liefert so die Grundlage für eine optimierte Prozessabwicklung.

Fazit: Normen sind die Lebensader der Qualität, und Details bestimmen die Zuverlässigkeit der Übertragung.

Das Stanzverfahren für Außengliederplatten von Rollenketten mag einfach erscheinen, doch müssen in jeder Phase strenge Standards eingehalten werden – von der Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Rohmaterialien über die Sicherstellung der Maßgenauigkeit beim Stanzvorgang bis hin zur umfassenden Qualitätsprüfung des fertigen Produkts. Die Vernachlässigung auch nur eines Details kann die Leistungsfähigkeit der Außengliederplatte beeinträchtigen und somit die Übertragungssicherheit der gesamten Rollenkette gefährden.