Unha análise completa do proceso de forxa de precisión de cadeas de rolos

Unha análise completa do proceso de forxa de precisión de cadeas de rolos: o segredo da calidade desde as materias primas ata o produto acabado

Na industria da transmisión industrial, a fiabilidade decadeas de rolosdetermina directamente a eficiencia operativa e a vida útil do equipo da liña de produción. Como tecnoloxía de fabricación central para compoñentes de cadeas de rolos centrais, o forxado de precisión, coa súa vantaxe de forma case neta, consegue un equilibrio perfecto entre a precisión dimensional dos compoñentes, as propiedades mecánicas e a eficiencia da produción. Este artigo afondará en todo o proceso de forxado de precisión de cadeas de rolos, revelando os segredos detrás das cadeas de rolos de alta calidade.

1. Preprocesamento: selección e pretratamento de materias primas: control da calidade na orixe

A base da calidade na forxa de precisión comeza cunha rigorosa selección de materias primas e un pretratamento científico. Os compoñentes principais que soportan a carga das cadeas de rolos (rolos, casquillos, placas da cadea, etc.) deben soportar cargas alternas, impactos e desgaste. Polo tanto, a elección e o tratamento das materias primas inflúen directamente no rendemento do produto final.

1. Selección de materias primas: selección do aceiro para cumprir os requisitos de rendemento
Dependendo da aplicación da cadea de rolos (como maquinaria de construción, transmisións de automóbiles e máquinas-ferramenta de precisión), as materias primas que se empregan normalmente son aceiro estrutural de carbono de alta calidade ou aceiro estrutural de aliaxe. Por exemplo, os rolos e os casquillos requiren unha alta resistencia ao desgaste e tenacidade, a miúdo empregando aceiros de cementación de aliaxe como o 20CrMnTi. As placas da cadea requiren un equilibrio entre resistencia e fatiga, a miúdo empregando aceiros estruturais de carbono medio como o 40Mn e o 50Mn. Durante a selección do material, a composición química do aceiro compróbase mediante análise espectral para garantir que o contido de elementos como o carbono, o manganeso e o cromo cumpre coas normas nacionais como o GB/T 3077, evitando así fendas na forxa ou deficiencias de rendemento causadas por desviacións da composición.

2. Proceso de pretratamento: "Quecemento" para o forxado

Despois de entrar na fábrica, as materias primas pasan por tres pasos clave de pretratamento:

Limpeza de superficies: o granallado elimina as incrustacións, a ferruxe e o aceite da superficie do aceiro para evitar que as impurezas se penetren na peza de traballo durante o forxado e causen defectos.

Corte: Úsanse serras de precisión ou tesoiras CNC para cortar o aceiro en lingotes de peso fixo, cun erro de precisión de corte controlado dentro de ±0,5 % para garantir dimensións consistentes da peza de traballo despois do forxado.

Quecemento: O lingote aliméntase nun forno de indución de frecuencia media. A velocidade de quecemento e a temperatura final de forxado contrólanse segundo o tipo de aceiro (por exemplo, o aceiro ao carbono quéntase normalmente a 1100-1250 °C) para conseguir o estado de forxado ideal de "boa plasticidade e baixa resistencia á deformación", evitando o sobrequecemento ou a sobrequecemento que poderían degradar as propiedades do material.

II. Forxa de núcleo: conformación de precisión para unha forma case neta

O proceso de forxado do núcleo é clave para lograr a produción de compoñentes de cadeas de rolos con ou sen corte. Dependendo da estrutura do compoñente, emprégase principalmente o forxado con matrices e o forxado por recalcado, utilizando moldes de precisión e equipos intelixentes para completar o proceso de conformado.

1. Preparación do molde: o "medio clave" para a transmisión de precisión

Os moldes de forxa de precisión fabrícanse con aceiro para traballo en quente H13. Mediante fresado CNC, mecanizado por electroerosión e pulido, a cavidade do molde consegue unha precisión dimensional de IT7 e unha rugosidade superficial de Ra ≤ 1,6 μm. O molde debe prequecerse a 200-300 °C e pulverizarse con lubricante de grafito. Isto non só reduce a fricción e o desgaste entre a peza en bruto e o molde, senón que tamén facilita un desmoldeo rápido e evita defectos de adherencia. Para compoñentes simétricos como rolos, o molde tamén debe deseñarse con ranuras e respiradoiros de desvío para garantir que o metal fundido (peça en bruto quente) encha uniformemente a cavidade e elimine o aire e as impurezas.

2. Forxa: procesamento personalizado baseado nas características dos compoñentes

Forxa con rolos: Úsase un proceso de "forxa final por recalcado" en dous pasos. O lingote quente recalcárase primeiro nunha matriz de preforxa, deformando inicialmente o material e enchendo a cavidade de preforxa. Despois, o lingote transfírese rapidamente á matriz de forxa final. Baixo a alta presión dunha prensa (normalmente unha prensa de forxa en quente cunha forza de 1000-3000 kN), o lingote axústase completamente na cavidade de forxa final, formando a superficie esférica do rolo, o orificio interior e outras estruturas. A velocidade e a presión de forxa deben controlarse durante todo o proceso para evitar que a peza se rache debido a unha deformación excesiva.

Forxa de mangas: Úsase un proceso composto de "perforación-expansión". Primeiro perfórase un orificio cego no centro do tocho cun punzón. Despois, o orificio expándese ás dimensións deseñadas mediante unha matriz de expansión, mantendo unha tolerancia uniforme do grosor da parede da manga de ≤0,1 mm.

Forxa de placas de cadea: Debido á estrutura plana e delgada das placas de cadea, utilízase un proceso de "forxa continua con matrices multiestación". Despois do quecemento, a peza en bruto pasa polas estacións de preformado, conformado final e recorte, completando o perfil da placa de cadea e o procesamento de orificios nunha soa operación, cunha taxa de produción de 80-120 pezas por minuto.

3. Procesamento posterior ao forxado: estabilización do rendemento e da aparencia

A peza forxada sométese inmediatamente a un temple por calor residual ou a unha normalización isotérmica. Ao controlar a velocidade de arrefriamento (por exemplo, mediante arrefriamento por pulverización de auga ou arrefriamento por baño de nitrato), a estrutura metalográfica da peza axústase para conseguir unha estrutura uniforme de sorbita ou perlita en compoñentes como rolos e casquillos, mellorando a dureza (a dureza dos rolos normalmente require HRC 58-62) e a resistencia á fatiga. Simultaneamente, utilízase unha máquina de corte de alta velocidade para eliminar as rebabas e as rebabas dos bordos da forxa, garantindo que a aparencia do compoñente cumpra os requisitos de deseño.

3. Acabado e reforzo: mellora da calidade en detalle

Despois do forxado do núcleo, a peza xa ten unha aparencia básica, pero requírense procesos de acabado e reforzo para mellorar aínda máis a súa precisión e rendemento para cumprir cos estritos requisitos da transmisión por cadea de rolos de alta velocidade.

1. Corrección de precisión: corrección de deformacións menores

Debido á contracción e á liberación de tensión despois do forxado, as pezas poden presentar pequenas desviacións dimensionais. Durante o proceso de acabado, utilízase unha matriz de corrección de precisión para aplicar presión á peza fría para corrixir as desviacións dimensionais dentro de IT8. Por exemplo, o erro de redondeza do diámetro exterior do rodillo debe controlarse por debaixo de 0,02 mm e o erro de cilindricidade do diámetro interior da manga non debe superar os 0,015 mm para garantir unha transmisión da cadea suave despois da montaxe.
2. Endurecemento superficial: mellora da resistencia ao desgaste e á corrosión

Dependendo do ambiente de aplicación, as pezas requiren un tratamento superficial específico:

Cementación e temple: Os rolos e os casquillos ceméntanse nun forno de cementación a 900-950 °C durante 4-6 horas para conseguir un contido de carbono superficial do 0,8 % ao 1,2 %. Despois, témpanse e reveninse a baixas temperaturas para crear unha microestrutura de gradiente caracterizada por unha alta dureza superficial e unha alta tenacidade do núcleo. A dureza superficial pode superar os 60 HRC e unha tenacidade ao impacto do núcleo ≥50 J/cm².

Fosfatación: Os compoñentes como as placas de cadea son fosfatados para formar unha película porosa de fosfato na superficie, o que mellora a posterior adhesión da graxa e a resistencia á corrosión.

Granallado: o granallado da superficie da placa da cadea crea unha tensión de compresión residual debido ao impacto da perdigonada de aceiro rápido, o que reduce a iniciación de fisuras por fatiga e prolonga a vida útil da cadea.

IV. Inspección de proceso completo: unha defensa da calidade para eliminar defectos

Cada proceso de forxa de precisión é rigorosamente inspeccionado, formando un sistema integral de control de calidade desde as materias primas ata o produto acabado, garantindo unha garantía de calidade do 100 % para todos os compoñentes da cadea de rolos que saen da fábrica.

1. Inspección de procesos: monitorización en tempo real dos parámetros clave

Inspección de quecemento: Os termómetros infravermellos utilízanse para monitorizar a temperatura de quecemento do lingote en tempo real, cun erro controlado dentro de ±10 °C.

Inspección do molde: A cavidade do molde inspecciónase para detectar desgaste cada 500 pezas producidas. As reparacións de pulido realízanse inmediatamente se a rugosidade da superficie supera os 3,2 μm.

Inspección de dimensións: Úsase unha máquina de medición por coordenadas tridimensional para tomar mostras e inspeccionar pezas forxadas, centrándose en dimensións clave como o diámetro exterior, o diámetro interior e o grosor da parede. A taxa de mostraxe non é inferior ao 5 %.

2. Inspección do produto acabado: verificación exhaustiva dos indicadores de rendemento

Probas de rendemento mecánico: Tomar mostras aleatorias de produtos acabados para probas de dureza (dureza Rockwell), probas de tenacidade ao impacto (impacto de péndulo) e probas de resistencia á tracción para garantir o cumprimento das normas do produto.

Ensaios non destrutivos: os ensaios ultrasónicos utilízanse para detectar defectos internos como poros e gretas, mentres que os ensaios por partículas magnéticas utilízanse para detectar defectos superficiais e subsuperficiais.

Probas de montaxe: Os compoñentes cualificados móntanse nunha cadea de rolos e sométense a probas de rendemento dinámico, incluíndo a precisión da transmisión, o nivel de ruído e a vida útil á fatiga. Por exemplo, un compoñente só se considera cualificado se funcionou continuamente a 1500 r/min durante 1000 horas sen ningún problema.

V. Vantaxes do proceso e valor da aplicación: por que é a forxa de precisión a primeira opción da industria?
En comparación co proceso tradicional de "forxa + corte extensivo", a forxa de precisión ofrece tres vantaxes principais para a fabricación de cadeas de rolos:

Alta utilización de materiais: a utilización de materiais aumentou do 60 % ao 70 % nos procesos tradicionais a máis do 90 %, o que reduce significativamente o desperdicio de materias primas;

Alta eficiencia de produción: utilizando equipos de forxa continua multiestación e automatizados, a eficiencia de produción é de 3 a 5 veces maior que os procesos tradicionais;

Excelente rendemento do produto: o forxado distribúe a estrutura de fibras do metal ao longo do contorno da peza, creando unha estrutura aerodinámica que resulta nun aumento do 20 % ao 30 % na vida útil á fatiga en comparación coas pezas mecanizadas.

Estas vantaxes levaron ao uso xeneralizado de cadeas de rolos forxadas de precisión na fabricación de equipos de alta gama, como accionamentos de orugas para maquinaria de construción, sistemas de distribución para motores de automóbiles e accionamentos de fusos para máquinas-ferramenta de precisión. Converteronse nos compoñentes de potencia básicos que garanten o funcionamento estable dos equipos industriais.

Conclusión
O proceso de forxado de precisión para cadeas de rolos é a culminación dunha ampla abordaxe que combina a ciencia dos materiais, a tecnoloxía de moldes, o control automatizado e a inspección de calidade. Desde os rigorosos estándares na selección de materias primas ata o control de precisión milimétrica no forxado de núcleos e a verificación exhaustiva nas probas de produtos acabados, cada proceso representa o enxeño e a forza técnica da fabricación industrial.