Selección del medio de enfriamiento para cadena de rodillos de acero 45#: rendimiento, aplicación y comparación

Selección del medio de enfriamiento para cadena de rodillos de acero 45#: rendimiento, aplicación y comparación
En el campo de la fabricación mecánica, la cadena de rodillos es un componente clave de la transmisión, y su rendimiento afecta directamente la eficiencia operativa y la fiabilidad de los equipos mecánicos. La cadena de rodillos de acero 45# se utiliza ampliamente debido a su bajo coste y sus propiedades mecánicas moderadas, y el proceso de temple es crucial para mejorar su dureza, resistencia y resistencia al desgaste. La elección del medio de temple determina la calidad del mismo. Este artículo analizará en profundidad el medio de temple adecuado para la cadena de rodillos de acero 45# para ayudar a los compradores y fabricantes mayoristas internacionales a optimizar el rendimiento del producto y maximizar su valor comercial.

1. Características y requisitos de temple de la cadena de rodillos de acero n.° 45
El acero 45# es un acero de medio carbono con buenas propiedades mecánicas integrales, como alta resistencia, dureza y tenacidad, así como una excelente tecnología de procesamiento, lo que lo convierte en un material ideal para la fabricación de cadenas de rodillos. Sin embargo, su templabilidad es relativamente baja, especialmente en piezas de gran tamaño, y es difícil obtener una estructura martensítica uniforme durante el temple. Por lo tanto, para cumplir con los requisitos de las cadenas de rodillos en términos de alta resistencia, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga, es necesario seleccionar un medio de temple adecuado para lograr un enfriamiento rápido y uniforme, mejorar la profundidad de la capa endurecida y el rendimiento general de las piezas.

2. Medios de enfriamiento comunes y sus características
(I) Agua
El agua es el medio de temple más común y de menor costo, con una alta velocidad de enfriamiento, especialmente en la zona de alta temperatura. Esto le permite proporcionar un enfriamiento rápido para cadenas de rodillos de acero 45#, lo que ayuda a formar una estructura martensítica, mejorando así la dureza y la resistencia. Por ejemplo, después del forjado final, el engranaje de módulo pequeño hecho de acero 45# se sujeta rápidamente y se transfiere a un baño de agua para su temple utilizando una máquina de temple. La dureza del engranaje puede alcanzar más de HRC45, sin grietas por temple, y el rendimiento es mejor que el de los procesos tradicionales. Sin embargo, la velocidad de enfriamiento del agua en la zona de baja temperatura es demasiado rápida, lo que puede causar gran tensión térmica y tensión estructural en la superficie de la pieza de trabajo, aumentando el riesgo de agrietamiento, especialmente para piezas de cadenas de rodillos con formas complejas o grandes tamaños.
(II) Petróleo
La velocidad de enfriamiento del aceite es más lenta que la del agua y es más uniforme durante todo el proceso. Esto lo convierte en un medio de temple más suave, lo que reduce eficazmente la tendencia a la deformación y el agrietamiento. El aceite mineral es uno de los aceites de temple más utilizados, y su capacidad de enfriamiento se puede ajustar mediante el ajuste de la temperatura del aceite, los aditivos, etc. Para algunas piezas de cadenas de rodillos de acero 45# con requisitos de alta precisión y formas complejas, como las placas de cadena, el temple en aceite permite obtener una mejor estabilidad dimensional y propiedades mecánicas. Sin embargo, la velocidad de enfriamiento del aceite es relativamente lenta, lo que puede provocar un endurecimiento deficiente de algunas piezas pequeñas o de paredes delgadas, que no cumplen con los requisitos de alta dureza y resistencia.
(III) Solución de salmuera
La velocidad de enfriamiento de la solución de salmuera se encuentra entre la del agua y la del aceite, y sus características de enfriamiento pueden modificarse ajustando la concentración de sal y la temperatura del agua. En general, la capacidad de enfriamiento de la solución de salmuera aumenta con el aumento de la concentración de sal, pero una concentración demasiado alta puede hacer que la solución se vuelva más corrosiva y dañe las piezas de trabajo y el equipo. Por ejemplo, la solución de agua salada al 10 % es un medio de temple comúnmente utilizado. Su velocidad de enfriamiento es mayor que la del agua pura y su uniformidad es mejor. Puede mitigar en cierta medida el problema de agrietamiento durante el temple con agua pura. Al mismo tiempo, tiene una mayor eficiencia de enfriamiento que el aceite y es adecuada para algunas piezas de cadenas de rodillos de acero 45# de tamaño mediano y forma simple.
(IV) Solución acuosa de cloruro de calcio
Como medio de temple eficiente, la solución acuosa de cloruro de calcio ofrece un excelente rendimiento en el temple de cadenas de rodillos de acero 45#. Sus características únicas de enfriamiento permiten un enfriamiento rápido en la etapa de alta temperatura, y la velocidad de enfriamiento se ralentiza adecuadamente en la etapa de baja temperatura, reduciendo así eficazmente la tensión de temple y la tendencia a la deformación y el agrietamiento de la pieza de trabajo. Diversos estudios han demostrado que al templar rodillos de acero 45# con una solución acuosa saturada de cloruro de calcio a 20 °C, la dureza de los rodillos puede alcanzar 56-60 HRC, la deformación del diámetro interior es mínima, la capacidad de endurecimiento es alta y el rendimiento general y la vida útil de los rodillos se pueden mejorar significativamente.

3. Efecto de diferentes medios de enfriamiento en el rendimiento de la cadena de rodillos de acero n.° 45
(I) Dureza y resistencia
Debido a sus características de enfriamiento rápido, el temple en agua generalmente puede hacer que la cadena de rodillos de acero 45# obtenga mayor dureza y resistencia. Sin embargo, una velocidad de enfriamiento demasiado rápida puede causar mayor tensión residual dentro de la pieza de trabajo, afectando la estabilidad dimensional y la tenacidad de la pieza de trabajo. Aunque la dureza y la resistencia del temple en aceite son ligeramente menores que las del temple en agua, puede asegurar que la pieza de trabajo tenga mejor tenacidad y menos deformación. La solución salina y la solución acuosa de cloruro de calcio pueden lograr un mejor equilibrio entre dureza, resistencia y tenacidad según los requisitos específicos del proceso. Por ejemplo, bajo las mismas condiciones, la dureza superficial del pasador de acero 45# después del temple con solución acuosa saturada de cloruro de calcio mejora significativamente en comparación con el pasador después del temple con aceite de motor 20#, y la resistencia a la tracción también mejora significativamente.
(II) Resistencia al desgaste
El medio de temple también influye considerablemente en la resistencia al desgaste de la cadena de rodillos. Una alta dureza y una estructura uniforme son factores clave para mejorar la resistencia al desgaste. El uso de un medio con enfriamiento uniforme y buena templabilidad, como una solución acuosa de cloruro de calcio, puede lograr que la cadena de rodillos de acero 45# alcance una mayor dureza y una buena uniformidad de organización, mejorando así su resistencia al desgaste. En la práctica, la vida útil de las cadenas de rodillos tratadas con medios de temple adecuados puede prolongarse significativamente en las mismas condiciones de trabajo.
(III) Vida de fatiga
La vida útil por fatiga es fundamental para las cadenas de rodillos. La distribución de la tensión residual y la estructura organizativa que se forman durante el proceso de temple tienen una gran influencia en ella. El temple con agua puede concentrar una gran cantidad de tensión residual en la superficie de la pieza, lo que reduce la vida útil por fatiga. El temple con aceite y salmuera permite obtener una distribución más adecuada de la tensión residual, lo que contribuye a mejorar la vida útil por fatiga. Además, tras el temple con solución acuosa de cloruro de calcio, al reducir eficazmente la tensión de temple, la pieza obtiene una organización y una distribución de la tensión residual más uniformes, lo que también mejora la vida útil por fatiga de la cadena de rodillos.

4. Factores a considerar al seleccionar medios de enfriamiento
(I) Tamaño y forma de la pieza de trabajo
Para piezas de cadenas de rodillos de acero 45# pequeñas o de formas sencillas, como rodillos pequeños, el temple en agua permite enfriar rápidamente y obtener buenos resultados de endurecimiento gracias a su relativamente alta relación superficie-volumen. Para piezas de gran tamaño o formas complejas, como placas de cadena grandes, el temple en aceite o en salmuera es más adecuado para reducir la deformación y la tendencia al agrietamiento. Gracias a la relativa uniformidad de la velocidad de enfriamiento de estos medios, se pueden evitar eficazmente los problemas de concentración de tensiones causados ​​por velocidades de enfriamiento excesivas.
(II) Composición material y estado organizacional
La composición química y el estado de organización original del acero 45# influyen significativamente en sus propiedades de temple. Por ejemplo, si el contenido de carbono y de elementos de aleación del material cambia, se afectará su velocidad crítica de enfriamiento y su templabilidad. Para acero 45# con una templabilidad ligeramente baja, se puede seleccionar un medio de temple con una velocidad de enfriamiento más rápida, como una solución acuosa de cloruro de calcio, para garantizar una capa de endurecimiento lo suficientemente profunda. Asimismo, el estado de organización original del material, como la presencia de una estructura bandeada, una estructura de Widmanstätten, etc., también afectará el efecto de temple y deberá ajustarse según la situación específica.
(III) Lote de producción y coste
En la producción a gran escala, el costo es un factor importante. El agua como medio de temple es económico y fácil de obtener. Es una opción económica para piezas pequeñas de cadenas de rodillos producidas en grandes cantidades. Sin embargo, para la producción de piezas complejas y de alta precisión, si bien el costo del temple en aceite o en salmuera es relativamente alto, su costo total puede ser más ventajoso a largo plazo, ya que puede reducir eficazmente la tasa de desperdicio y mejorar la calidad del producto. Además, el costo de mantenimiento y la vida útil del medio de temple también deben considerarse de forma integral.

5. Uso y mantenimiento del medio de enfriamiento
(I) Precauciones de uso
Al utilizar agua como medio de temple, preste atención a factores como la temperatura, la limpieza y la dureza del agua. Una temperatura demasiado alta del agua reducirá la velocidad de enfriamiento y afectará el efecto del temple; las impurezas y una dureza excesiva en el agua pueden causar problemas como la reducción de la calidad de la superficie de la pieza de trabajo y la formación de incrustaciones en el equipo. Para el temple con aceite, la temperatura, la calidad y las condiciones de agitación del aceite deben controlarse estrictamente. Una temperatura excesiva del aceite ralentizará la velocidad de enfriamiento e incluso provocará un incendio; y el deterioro del aceite afectará el rendimiento del temple, por lo que debe reemplazarse y filtrarse regularmente. El uso de soluciones de salmuera y de cloruro de calcio requiere prestar atención a la concentración, la temperatura y las medidas anticorrosivas de la solución para garantizar la estabilidad de su rendimiento de enfriamiento y el funcionamiento seguro del equipo.
(II) Puntos de mantenimiento
La comprobación periódica de diversos parámetros del medio de temple, como la dureza del agua, la viscosidad del aceite y el punto de inflamación, así como la concentración de la solución de salmuera y la solución de cloruro de calcio, es fundamental para garantizar la calidad del temple. Asimismo, es fundamental mantener limpio el tanque de temple y eliminar los sedimentos e impurezas a tiempo. Para el temple con aceite, también se deben tomar medidas de prevención de incendios y contar con el equipo contra incendios correspondiente. Además, el uso de sistemas de refrigeración y circulación adecuados puede prolongar la vida útil del medio de temple y mejorar su eficiencia y estabilidad de refrigeración.

6. Conclusión
En resumen, la selección de un medio de temple adecuado es fundamental para mejorar el rendimiento y el control de calidad de las cadenas de rodillos de acero 45#. El agua, el aceite, la solución salina y la solución de cloruro de calcio tienen sus propias características. En la práctica, el tamaño, la forma, la composición del material, el lote de producción y el coste de la pieza deben considerarse exhaustivamente para lograr el mejor efecto de temple. Los compradores y fabricantes mayoristas internacionales deben comprender a fondo las características y el ámbito de aplicación de los diferentes medios de temple, fortalecer la cooperación con los proveedores de tratamiento térmico y optimizar el proceso de temple. Esto mejorará la competitividad de las cadenas de rodillos de acero 45# y satisfará la demanda global de componentes de transmisión de alta calidad.