Rullketi täppissepistamise protsessi täielik analüüs: kvaliteedi saladus toorainest valmistooteni
Tööstusliku ülekandesüsteemi puhul on töökindlusrullketidmäärab otseselt tootmisliini töö efektiivsuse ja seadmete eluea. Täppissepistamine südamiku rullkettide komponentide põhilise tootmistehnoloogiana saavutab oma peaaegu netokuju eelisega täiusliku tasakaalu komponentide mõõtmete täpsuse, mehaaniliste omaduste ja tootmise efektiivsuse vahel. See artikkel süveneb kogu rullkettide täppissepistamise protsessi, paljastades kvaliteetsete rullkettide saladused.
1. Eeltöötlus: tooraine valik ja eeltöötlus – kvaliteedi kontrollimine allikal
Täppissepistamise kvaliteedi alus algab tooraine rangest valikust ja teaduslikust eeltöötlusest. Rullkettide põhilised koormust kandvad komponendid (rullid, puksid, ketiplaadid jne) peavad vastu pidama vahelduvatele koormustele, löökidele ja kulumisele. Seetõttu mõjutavad tooraine valik ja töötlemine otseselt lõpptoote toimivust.
1. Tooraine valik: terase valimine vastavalt jõudlusnõuetele
Sõltuvalt rullketi rakendusest (näiteks ehitusmasinad, autoülekanded ja täppispingid) on tavaliselt kasutatavad toorained kvaliteetne süsinikkonstruktsiooniteras või legeerkonstruktsiooniteras. Näiteks rullid ja puksid vajavad suurt kulumiskindlust ja sitkust, sageli kasutatakse legeerteraseid, näiteks 20CrMnTi. Ketiplaadid vajavad tugevuse ja väsimuskindluse tasakaalu, sageli kasutatakse keskmise süsinikusisaldusega konstruktsiooniteraseid, näiteks 40Mn ja 50Mn. Materjali valiku käigus testitakse terase keemilist koostist spektraalanalüüsi abil, et tagada selliste elementide nagu süsinik, mangaan ja kroom vastavus riiklikele standarditele, näiteks GB/T 3077, vältides seeläbi sepistamise pragunemist või koostise kõrvalekalletest tingitud jõudluspuudujääke.
2. Eeltöötlusprotsess: sepistamise „soojendus“
Pärast tehasesse sisenemist läbivad toorained kolm peamist eeltöötlusetappi:
Pinnapuhastus: Haavelpuhastus eemaldab terase pinnalt katlakivi, rooste ja õli, et vältida sepistamise ajal lisandite sattumist toorikusse ja defektide tekkimist.
Lõikamine: Täppissaagede või CNC-kääridega lõigatakse teras kindla kaaluga toorikuteks, mille lõiketäpsuse viga on ±0,5% piires, et tagada sepistamise järel tooriku ühtlased mõõtmed.
Kuumutamine: Toorik suunatakse keskmise sagedusega induktsioonkuumutusahju. Kuumutamiskiirust ja lõplikku sepistamistemperatuuri kontrollitakse vastavalt terase tüübile (näiteks süsinikterast kuumutatakse tavaliselt temperatuurini 1100–1250 °C), et saavutada ideaalne sepistamisseisund, millel on „hea plastilisus ja madal deformatsioonikindlus“, vältides samal ajal ülekuumenemist või ülepõlemist, mis võib materjali omadusi halvendada.
II. Südamiku sepistamine: täpne vormimine peaaegu netokuju saavutamiseks
Südamiku sepistamisprotsess on rullketi komponentide „madala lõikega või ilma lõiketa“ tootmise saavutamise võtmeks. Sõltuvalt komponendi struktuurist kasutatakse peamiselt stantsimis- ja pealtsepistamist, kasutades vormimisprotsessi lõpuleviimiseks täppisvorme ja intelligentseid seadmeid.
1. Vormi ettevalmistamine: täppisülekande „võtmekeskkond”
Täppissepistamisvormid valmistatakse H13 kuumtöötlemisterasest. CNC-freesimise, EDM-töötlemise ja poleerimise abil saavutatakse vormiõõnsuse mõõtmete täpsus IT7 ja pinnakaredus Ra ≤ 1,6 μm. Vorm tuleb eelsoojendada temperatuurini 200–300 °C ja pritsida grafiitmäärdega. See mitte ainult ei vähenda hõõrdumist ja kulumist tooriku ja vormi vahel, vaid hõlbustab ka kiiret vormist eemaldamist ja hoiab ära kleepumisdefektid. Sümmeetriliste komponentide, näiteks rullide puhul peab vorm olema konstrueeritud ka suunamissoonte ja õhutusavadega, et tagada sulametalli (kuum toorik) ühtlane täitmine õõnsuses ning õhu ja lisandite eemaldamine.
2. Sepistamine: komponentide omaduste põhjal kohandatud töötlemine
Rullsepistamine: Kasutatakse kaheastmelist „sepistamise-lõpliku sepistamise“ protsessi. Kuumutatud toorikut settetakse esmalt eelsepistamisvormis, deformeerides esmalt materjali ja täites eelsepistamisõõnsuse. Seejärel kantakse toorik kiiresti lõplikku sepistamisvormi. Pressi (tavaliselt kuumsepistamispressi jõuga 1000–3000 kN) kõrge rõhu all paigaldatakse toorik täielikult lõplikku sepistamisõõnsusse, moodustades rulli sfäärilise pinna, sisemise ava ja muud struktuurid. Sepistamiskiirust ja -rõhku tuleb kogu protsessi vältel kontrollida, et vältida tooriku pragunemist liigse deformatsiooni tõttu.
Hülsi sepistamine: Kasutatakse komposiitmaterjalist „stantsimis-paisutamise“ protsessi. Kõigepealt stantsitakse tooriku keskele umbeauk. Seejärel laiendatakse auk laiendusvormi abil kavandatud mõõtmeteni, säilitades samal ajal hülsi seina paksuse ühtlase tolerantsi ≤0,1 mm.
Kettplaatide sepistamine: Kettplaatide lameda ja õhukese struktuuri tõttu kasutatakse „mitmepositsioonilist pidevat stantsimistöötlemist“. Pärast kuumutamist läbib toorik eelvormimise, lõppvormimise ja lõikamise jaamad, viies kettplaadi profiili ja augu töötlemise lõpule ühe operatsiooniga tootmiskiirusega 80–120 tükki minutis.
3. Sepistamise järgne töötlemine: jõudluse ja välimuse stabiliseerimine
Sepistatud toorik allutatakse kohe jääksoojuse karastamisele või isotermilisele normaliseerimisele. Jahutuskiiruse reguleerimise abil (nt veepihustusjahutuse või nitraadivanni jahutamise abil) reguleeritakse tooriku metallograafilist struktuuri, et saavutada komponentides, näiteks rullides ja puksides, ühtlane sorbiidi- või perliidistruktuur, parandades seeläbi kõvadust (rulli kõvadus nõuab tavaliselt HRC 58–62) ja väsimustugevust. Samal ajal kasutatakse sepistatud detaili servadelt kiiret lõikemasinat, et eemaldada pragusid ja ebatasasusi, tagades, et komponendi välimus vastab projekteerimisnõuetele.
3. Viimistlemine ja tugevdamine: kvaliteedi täiustamine detailselt
Pärast südamiku sepistamist on toorikul juba põhiline välimus, kuid selle täpsuse ja jõudluse edasiseks parandamiseks, et see vastaks kiire rullkettülekande rangetele nõuetele, on vaja viimistlus- ja tugevdamisprotsesse.
1. Täppiskorrektsioon: Väiksemate deformatsioonide parandamine
Sepistamise järgse kokkutõmbumise ja pingete vabanemise tõttu võivad toorikud esineda väiksemaid mõõtmete kõrvalekaldeid. Viimistlusprotsessi käigus rakendatakse külmale toorikule täppiskorrektuuri matriitsi, et korrigeerida mõõtmete kõrvalekaldeid IT8 piiresse. Näiteks tuleb rulli välisläbimõõdu ümarusviga hoida alla 0,02 mm ja hülsi siseläbimõõdu silindrilisuse viga ei tohi ületada 0,015 mm, et tagada sujuv ketiülekanne pärast kokkupanekut.
2. Pinna kõvenemine: kulumis- ja korrosioonikindluse parandamine
Sõltuvalt rakenduskeskkonnast vajavad töödeldavad detailid sihipärast pinnatöötlust:
Karastamine ja karastamine: Rullid ja puksid karastatakse karastamisahjus temperatuuril 900–950 °C 4–6 tundi, et saavutada pinna süsinikusisaldus 0,8–1,2%. Seejärel karastatakse ja lõhutakse neid madalal temperatuuril, et luua gradientmikrostruktuur, mida iseloomustab kõrge pinnakõvadus ja kõrge südamiku sitkus. Pinnakõvadus võib ulatuda üle HRC60 ja südamiku löögisitkus ≥50 J/cm².
Fosfeerimine: Komponendid, näiteks ketiplaadid, fosfaaditakse, et moodustada pinnale poorne fosfaatkile, mis parandab hilisemat rasva nakkumist ja korrosioonikindlust.
Haavelpuhastus: Ketiplaadi pinna haavelpuhastus tekitab kiirlõiketerasest haaveldamise kaudu jääkpinget, vähendades väsimuspragude teket ja pikendades keti väsimuseluiga.
IV. Täielik protsessi kontroll: kvaliteedikaitse defektide kõrvaldamiseks
Iga täppissepistamise protsessi kontrollitakse rangelt, moodustades tervikliku kvaliteedikontrollisüsteemi alates toorainest kuni valmistooteni, tagades 100% kvaliteeditagatise kõigile tehasest lahkuvatele rullketi komponentidele.
1. Protsessi kontroll: põhiparameetrite jälgimine reaalajas
Küttekontroll: Infrapuna-termomeetreid kasutatakse tooriku küttetemperatuuri reaalajas jälgimiseks, kusjuures viga on ±10 °C piires.
Vormi kontroll: Vormiõõnsust kontrollitakse kulumise suhtes iga 500 toodetud detaili järel. Poleerimisparandused tehakse kohe, kui pinna karedus ületab Ra3,2 μm.
Mõõtmete kontroll: Kolmemõõtmelist koordinaatmõõtemasinat kasutatakse sepistatud osade proovide võtmiseks ja kontrollimiseks, keskendudes võtmemõõtmetele, nagu välisläbimõõt, siseläbimõõt ja seina paksus. Proovivõtu määr on vähemalt 5%.
2. Valmistoote kontroll: tulemusnäitajate põhjalik kontrollimine
Mehaanilise jõudluse testimine: Valmistoodetest võetakse juhuslikke proove kõvaduse testimiseks (Rockwelli kõvadustester), löögitugevuse testimiseks (pendli löögitester) ja tõmbetugevuse testimiseks, et tagada vastavus tootestandarditele.
Mittepurustav testimine: ultraheli testimist kasutatakse sisemiste defektide, näiteks pooride ja pragude tuvastamiseks, magnetosakeste testimist aga pinna- ja pinnaaluste defektide tuvastamiseks.
Montaažikatsed: kvalifitseeritud komponendid monteeritakse rullketti ja neile tehakse dünaamilised jõudluskatsed, sealhulgas ülekande täpsus, müratase ja väsimuskindlus. Näiteks komponent loetakse kvalifitseerituks ainult siis, kui see on töötanud pidevalt kiirusel 1500 p/min 1000 tundi ilma probleemideta.
V. Protsessi eelised ja rakenduse väärtus: miks on täppissepistamine tööstusharu esimene valik?
Võrreldes traditsioonilise „sepistamise + ulatusliku lõikamise“ protsessiga pakub täppissepistamine rullkettide tootmisel kolme peamist eelist:
Kõrge materjalikasutus: materjalikasutus on suurenenud traditsiooniliste protsesside 60–70%-lt üle 90%, vähendades oluliselt tooraine raiskamist;
Kõrge tootmistõhusus: mitmejaama pideva sepistamise ja automatiseeritud seadmete abil on tootmistõhusus 3–5 korda suurem kui traditsioonilistel protsessidel;
Suurepärane tooteomadus: sepistamine jaotab metalli kiudstruktuuri piki tooriku kontuuri, luues voolujoonelise struktuuri, mille tulemuseks on 20–30% pikem väsimuskindlus võrreldes töödeldud osadega.
Need eelised on viinud täppissepistatud rullkettide laialdase kasutamiseni tipptasemel seadmete tootmises, näiteks ehitusmasinate roomikute ajamites, automootorite ajastussüsteemides ja täppispinkide spindli ajamites. Neist on saanud peamised jõukomponendid, mis tagavad tööstusseadmete stabiilse töö.
Kokkuvõte
Rullkettide täppissepistamisprotsess on tervikliku lähenemisviisi kulminatsioon, mis ühendab materjaliteaduse, vormimistehnoloogia, automatiseeritud juhtimise ja kvaliteedikontrolli. Alates rangetest tooraine valiku standarditest kuni millimeetritasemel täppiskontrollini südamiku sepistamisel kuni põhjaliku kontrollimiseni valmistoodete testimisel – iga protsess kehastab tööstusliku tootmise leidlikkust ja tehnilist tugevust.
Postituse aeg: 24. september 2025