45# terasest rullketi karastuskeskkonna valik: jõudlus, rakendus ja võrdlus
Masinatööstuses on rullkett ülekandesüsteemi oluline komponent ning selle jõudlus mõjutab otseselt mehaaniliste seadmete töö efektiivsust ja töökindlust. 45# terasest rullketti kasutatakse laialdaselt oma madala hinna ja mõõdukate mehaaniliste omaduste tõttu ning karastusprotsess on selle kõvaduse, tugevuse ja kulumiskindluse parandamiseks ülioluline. Karastuskeskkonna valik määrab karastusefekti kvaliteedi. See artikkel uurib põhjalikult 45# terasest rullketile sobivat karastuskeskkonda, et aidata rahvusvahelistel hulgimüüjatel ja tootjatel optimeerida toote jõudlust ja maksimeerida kaubanduslikku väärtust.
1. 45# terasest rullketi omadused ja karastamisnõuded
45# teras on keskmise süsinikusisaldusega teras, millel on head mehaanilised omadused, nagu kõrge tugevus, kõvadus ja sitkus, samuti hea töötlemistehnoloogia, mis teeb sellest ideaalse materjali rullkettide valmistamiseks. Selle karastatavus on aga suhteliselt madal, eriti suuremate osade puhul, ja karastamise ajal on ühtlast martensiitset struktuuri raske saavutada. Seetõttu on rullkettide nõuete täitmiseks suure tugevuse, kulumiskindluse ja väsimuse eluea osas vaja valida sobiv karastuskeskkond, et saavutada kiire ja ühtlane jahutamine ning parandada karastatud kihi sügavust ja osade üldist jõudlust.
2. Levinumad kustutuskeskkonnad ja nende omadused
(I) Vesi
Vesi on kõige levinum ja odavam karastuskeskkond, millel on kõrge jahutuskiirus, eriti kõrge temperatuuriga tsoonis. See võimaldab 45# terasest rullkettide kiiret jahutamist, mis aitab moodustada martensiitset struktuuri, parandades seeläbi kõvadust ja tugevust. Näiteks pärast lõplikku sepistamist kinnitatakse 45# terasest väikese mooduliga hammasratas kiiresti ja edastatakse karastusmasina abil karastamiseks veevanni. Hammasratta kõvadus võib ulatuda üle HRC45, karastuspragusid ei teki ja jõudlus on parem kui traditsioonilistel protsessidel. Madala temperatuuriga tsoonis on vee jahutuskiirus aga liiga kiire, mis võib põhjustada tooriku pinnale suuri termilisi pingeid ja struktuurilisi pingeid, suurendades pragunemise ohtu, eriti keeruka kuju või suurte mõõtmetega rullkettide puhul.
(II) Õli
Õli jahutuskiirus on aeglasem kui veel ja kiirus on kogu jahutusprotsessi vältel ühtlasem. See muudab õli leebemaks jahutuskeskkonnaks, mis võib tõhusalt vähendada karastusdeformatsiooni ja pragunemise kalduvust. Mineraalõli on üks levinumaid karastusõlisid ja selle jahutusvõimet saab reguleerida õli temperatuuri, lisandite jms reguleerimise abil. Mõnede 45# terasest rullketi osade puhul, millel on kõrged täpsusnõuded ja keerukad kujundid, näiteks ketiplaadid, saab õliga karastamise abil saavutada parema mõõtmete stabiilsuse ja mehaanilised omadused. Õli jahutuskiirus on aga suhteliselt aeglane, mis võib mõnede väikeste või õhukeseinaliste osade puhul põhjustada halva karastamisefekti ning ei suuda täita kõrge kõvaduse ja tugevuse nõudeid.
(III) Soolvesi
Soolveelahuse jahutuskiirus on vee ja õli jahutuskiiruse vahel ning jahutusomadusi saab muuta soola kontsentratsiooni ja vee temperatuuri reguleerimisega. Üldiselt suureneb soolveelahuse jahutusvõime soola kontsentratsiooni suurenemisega, kuid liiga kõrge kontsentratsioon võib põhjustada lahuse söövitavamaks muutumist ning töödeldavate detailide ja seadmete kahjustamist. Näiteks 10% soolalahuse lahus on tavaliselt kasutatav jahutuskeskkond. Selle jahutuskiirus on kiirem kui puhtal veel ja ühtlasem. See võib teatud määral leevendada pragunemisprobleemi puhta veega karastamise ajal. Samal ajal on sellel suurem jahutustõhusus kui õlil ja see sobib mõnede keskmise suurusega ja lihtsa kujuga 45# terasest rullketi osade jaoks.
(IV) Kaltsiumkloriidi vesilahus
Tõhusa karastuskeskkonnana toimib kaltsiumkloriidi vesilahus hästi 45# terasrulliketi karastamises. Selle ainulaadsed jahutusomadused võimaldavad kiiret jahutamist kõrgel temperatuuril ja jahutuskiirus aeglustub vastavalt madalal temperatuuril, vähendades seeläbi tõhusalt karastuspinget ning tooriku deformatsiooni ja pragunemise kalduvust. Uuringud on näidanud, et 45# terasrulliketi karastamise korral 20 ℃ küllastunud kaltsiumkloriidi vesilahusega võib rullide kõvadus ulatuda 56–60 HRC-ni, sisediameetri deformatsioon on väga väike, karastamisvõime on tugev ning rullide terviklikku jõudlust ja kasutusiga saab oluliselt parandada.
3. Erinevate karastuskeskkondade mõju 45# terasrullketi jõudlusele
(I) Kõvadus ja tugevus
Tänu kiirele jahutamisele võib vesijahutus tavaliselt suurendada 45# terasest rullkettide kõvadust ja tugevust. Liiga kiire jahutuskiirus võib aga põhjustada tooriku sees suuremat jääkpinget, mis mõjutab tooriku mõõtmete stabiilsust ja sitkust. Kuigi õlijahutuse kõvadus ja tugevus on veidi madalamad kui vesijahutuse puhul, tagab see tooriku parema sitkuse ja väiksema deformatsiooni. Soolalahus ja kaltsiumkloriidi vesilahus võivad saavutada parema tasakaalu kõvaduse, tugevuse ja sitkuse vahel vastavalt konkreetsetele protsessinõuetele. Näiteks samades tingimustes on 45# terasest tihvti pinna kõvadus pärast kustutamist küllastunud kaltsiumkloriidi vesilahusega oluliselt parem võrreldes 20# mootoriõliga kustutatud tihvtiga ning ka tõmbetugevus on oluliselt paranenud.
(II) Kulumiskindlus
Karastuskeskkonnal on samuti oluline mõju rullketi kulumiskindlusele. Suur kõvadus ja ühtlane struktuur on kulumiskindluse parandamise võtmetegurid. Ühtlase jahutuse ja hea karastatavusega keskkonna, näiteks kaltsiumkloriidi vesilahuse kasutamine võib muuta 45# terasest rullketi suurema kõvaduse ja hea struktuuri ühtluseks, parandades seeläbi selle kulumiskindlust. Praktikas saab sobiva karastuskeskkonnaga töödeldud rullkettide kasutusiga samades töötingimustes oluliselt pikendada.
(III) Väsimuselu
Väsimuskindlus on rullkettide puhul väga oluline. Jääkpingete jaotus ja karastamisprotsessi käigus tekkiv organisatsiooniline struktuur mõjutavad väsimuskindlust oluliselt. Veega karastamine võib põhjustada suurte jääkpingete koondumist tooriku pinnale, mis vähendab väsimuskindlust. Õli- ja soolveega karastamine võib moodustada mõistlikuma jääkpingete jaotuse, mis aitab parandada väsimuskindlust. Lisaks, pärast kaltsiumkloriidi vesilahusega karastamist, kuna see vähendab tõhusalt karastuspinget, saab toorik ühtlasema organisatsiooni ja jääkpingete jaotuse, mis samuti parandab positiivselt rullketi väsimuskindlust.
4. Kustutuskeskkonna valimisel arvestatavad tegurid
(I) Tooriku suurus ja kuju
Väikeste või lihtsa kujuga 45# terasest rullkettide osade, näiteks väikeste rullide puhul võib vesijahutus kiiresti jahtuda ja saavutada hea kõvenemisefekti tänu nende suhteliselt suurele pindala ja mahu suhtele. Suurte või keeruka kujuga osade, näiteks suurte ketiplaatide puhul on deformatsiooni ja pragunemise vähendamiseks sobivam õli- või soolveekarastus. Kuna nende keskkondade jahutuskiirus on suhteliselt ühtlane, saab tõhusalt vältida liigse jahutuskiiruse põhjustatud pingekontsentratsiooni probleeme.
(II) Materjali koostis ja organisatsiooniline seisund
45# terase keemiline koostis ja algne struktuuriline olek mõjutavad oluliselt selle karastusomadusi. Näiteks kui materjali süsinikusisaldus ja legeerelementide sisaldus muutuvad, mõjutab see selle kriitilist jahutuskiirust ja karastatavust. Kergelt halva karastatavusega 45# terase puhul saab valida kiirema jahutuskiirusega karastuskeskkonna, näiteks kaltsiumkloriidi vesilahuse, et tagada piisav karastatud kihi sügavus. Samal ajal mõjutab karastusefekti ka materjali algne struktuuriline olek, näiteks kas on olemas ribakujuline struktuur, Widmanstätteni struktuur jne, ja seda tuleb vastavalt konkreetsele olukorrale kohandada.
(III) Tootmispartii ja maksumus
Suuremahulise tootmise puhul on hind oluline kaalutlus. Vesi kui karastuskeskkond on odav ja kergesti kättesaadav. See on ökonoomne valik väikeste rullkettide osade puhul, mida toodetakse suurtes kogustes. Kuid suure täpsusega ja keerukate osade tootmisel, kuigi õli- või soolveekrastuse hind on suhteliselt kõrge, võib selle üldkulu pikas perspektiivis olla soodsam, kuna see aitab tõhusalt vähendada praagimäära ja parandada toote kvaliteeti. Lisaks tuleb põhjalikult arvestada ka karastuskeskkonna hoolduskulude ja kasutuseaga.
5. Kustutuskeskkonna kasutamine ja hooldus
(I) Kasutamise ettevaatusabinõud
Vesi kustutuskeskkonnana kasutamisel tuleb pöörata tähelepanu sellistele teguritele nagu vee temperatuur, puhtus ja karedus. Liiga kõrge vee temperatuur vähendab jahutuskiirust ja mõjutab kustutusefekti; lisandid ja liiga kõrge karedus vees võivad põhjustada probleeme, nagu töödeldava detaili pinnakvaliteedi halvenemine ja seadmete katlakivi teke. Õlikastusprotsessis tuleb õli temperatuuri, õli kvaliteeti ja segamistingimusi rangelt kontrollida. Liiga kõrge õli temperatuur aeglustab jahutuskiirust ja võib põhjustada isegi tulekahju; õli halvenemine mõjutab kustutustulemusi ning seda tuleb regulaarselt vahetada ja filtreerida. Soolvee ja kaltsiumkloriidi lahuse kasutamisel tuleb pöörata tähelepanu lahuse kontsentratsioonile, temperatuurile ja korrosioonikaitsemeetmetele, et tagada jahutustulemuse stabiilsus ja seadmete ohutu töö.
(II) Hoolduspunktid
Kustutuskeskkonna erinevate parameetrite, näiteks vee kareduse, õli viskoossuse ja leekpunkti ning soolvee ja kaltsiumkloriidi lahuse kontsentratsiooni regulaarne testimine on karastamise kvaliteedi tagamise võti. Samal ajal tuleks kustutuspaaki hoida puhtana ning setteid ja lisandeid õigeaegselt eemaldada. Õlikastusprotsessis tuleks võtta ka tuleohutusmeetmeid ja varustada vastavad tulekustutusseadmed. Lisaks saab sobivate jahutus- ja tsirkulatsioonisüsteemide abil pikendada kustutuskeskkonna kasutusiga ning parandada selle jahutustõhusust ja stabiilsust.
6. Kokkuvõte
Kokkuvõttes mängib sobiva kustutuskeskkonna valik olulist rolli 45# terasest rullketi jõudluse parandamisel ja kvaliteedikontrollil. Veel, õlil, soolveel ja kaltsiumkloriidi lahusel on oma omadused. Praktikas tuleks parima kustutusefekti saavutamiseks põhjalikult arvestada tooriku suurust, kuju, materjali koostist, tootmispartiid ja maksumust. Rahvusvahelised hulgiostjad ja tootjad peaksid põhjalikult mõistma erinevate kustutuskeskkondade omadusi ja rakendatavust, tugevdama koostööd kuumtöötlustarnijatega ja optimeerima kustutusprotsessi, parandades seeläbi 45# terasest rullketi turukonkurentsivõimet ja rahuldades ülemaailmse turu nõudlust kvaliteetsete ülekandekomponentide järele.
Postituse aeg: 19. mai 2025