Rodillos de precisión: métodos comúns de tratamento térmico para cadeas de elevación
Na industria da maquinaria de elevación, a fiabilidade das cadeas está directamente relacionada coa seguridade do persoal e a eficiencia operativa, e os procesos de tratamento térmico son cruciais para determinar o rendemento básico das cadeas de elevación, incluíndo a resistencia, a tenacidade e a resistencia ao desgaste. Como "esqueleto" da cadea,rodillos de precisión, xunto con compoñentes como as placas e os pasadores da cadea, requiren un tratamento térmico axeitado para manter un rendemento estable en condicións esixentes, como o levantamento de obxectos pesados e o funcionamento frecuente. Este artigo proporcionará unha análise en profundidade dos métodos de tratamento térmico máis empregados para a elevación de cadeas, explorando os seus principios de proceso, as vantaxes de rendemento e os escenarios aplicables, proporcionando aos profesionais da industria unha referencia para a selección e a aplicación.
1. Tratamento térmico: o "modelador" do rendemento da cadea de elevación
As cadeas de elevación adoitan fabricarse con aceiros estruturais de aliaxe de alta calidade (como 20Mn2, 23MnNiMoCr54, etc.) e o tratamento térmico é crucial para optimizar as propiedades mecánicas destas materias primas. Os compoñentes da cadea que non foron tratados termicamente teñen baixa dureza e pouca resistencia ao desgaste, e son propensos á deformación plástica ou á fractura cando se someten a tensión. O tratamento térmico deseñado cientificamente, ao controlar os procesos de quecemento, retención e arrefriamento, altera a microestrutura interna do material, conseguindo un "equilibrio resistencia-tenacidade": alta resistencia para soportar tensións de tracción e impacto, pero suficiente tenacidade para evitar fracturas fráxiles, ao tempo que mellora o desgaste superficial e a resistencia á corrosión.
Para os rolos de precisión, o tratamento térmico require unha precisión aínda maior: como compoñentes clave no engranado da cadea e a roda dentada, os rolos deben garantir unha correspondencia precisa entre a dureza superficial e a tenacidade do núcleo. En caso contrario, é probable que se produza un desgaste prematuro e gretas, o que comprometa a estabilidade da transmisión de toda a cadea. Polo tanto, a selección do proceso de tratamento térmico axeitado é un requisito previo para garantir un servizo de carga seguro e duradeiro para as cadeas de elevación.
II. Análise dos cinco métodos comúns de tratamento térmico para cadeas de elevación
(I) Tempeo xeral + revenido de alto rendemento (tempeo e revenido): o "patrón de ouro" para o rendemento básico
Principio do proceso: Os compoñentes da cadea (placas de elo, pasadores, rolos, etc.) quéntanse a unha temperatura superior a Ac3 (aceiro hipoeutectoide) ou Ac1 (aceiro hipereutectoide). Despois de manter a temperatura durante un período de tempo para austenizar completamente o material, a cadea arrefríase rapidamente nun medio de refrixeración como auga ou aceite para obter unha estrutura de martensita de alta dureza pero fráxil. Despois, a cadea quéntase de novo a 500-650 °C para un revenido a alta temperatura, que descompón a martensita nunha estrutura de sorbita uniforme, conseguindo finalmente un equilibrio de "alta resistencia + alta tenacidade".
Vantaxes de rendemento: Despois do temple e o revenido, os compoñentes da cadea presentan excelentes propiedades mecánicas xerais, cunha resistencia á tracción de 800-1200 MPa e un límite elástico e un alongamento ben equilibrados, capaces de soportar as cargas dinámicas e de impacto que se atopan nas operacións de elevación. Ademais, a uniformidade da estrutura de sorbito garante un excelente rendemento de procesamento de compoñentes, o que facilita a posterior conformación de precisión (como o laminado con rolos).
Aplicacións: Amplamente utilizado para optimizar o rendemento xeral das cadeas de elevación de resistencia media e alta (como as cadeas de grao 80 e 100), especialmente para compoñentes clave de soporte de carga, como placas e pasadores da cadea. Este é o proceso de tratamento térmico máis fundamental e central para as cadeas de elevación. (II) Cementación e temple + revenido baixo: un "escudo reforzado" para a resistencia ao desgaste superficial
Principio do proceso: Os compoñentes da cadea (centrándose nos compoñentes de engranado e fricción, como rolos e pasadores) colócanse nun medio de cementación (como gas natural ou gas de craqueo de queroseno) e mantéñense a 900-950 °C durante varias horas, o que permite que os átomos de carbono penetren na superficie do compoñente (a profundidade da capa cementada é normalmente de 0,8-2,0 mm). Isto é seguido por un temple (xeralmente usando aceite como medio de refrixeración), que forma unha estrutura de martensita de alta dureza na superficie mentres mantén unha estrutura de perlita ou sorbita relativamente resistente no núcleo. Finalmente, o revenido a baixa temperatura a 150-200 °C elimina as tensións de temple e estabiliza a dureza superficial. Vantaxes de rendemento: Os compoñentes despois da cementación e o temple presentan unha característica de rendemento gradiente de "duro por fóra, duro por dentro": a dureza superficial pode alcanzar HRC58-62, mellorando significativamente a resistencia ao desgaste e a resistencia ao agarrotamento, combatendo eficazmente a fricción e o desgaste durante o engranado da roda dentada. A dureza do núcleo mantense en HRC30-45, o que proporciona a suficiente tenacidade para evitar a rotura dos compoñentes baixo cargas de impacto.
Aplicacións: Para rolos e pasadores de precisión de alto desgaste en cadeas de elevación, especialmente aqueles suxeitos a arranques e paradas frecuentes e engranamentos con cargas pesadas (por exemplo, cadeas para grúas portuarias e polipastos de minas). Por exemplo, os rolos das cadeas de elevación de alta resistencia de grao 120 adoitan cementarse e temperarse, o que prolonga a súa vida útil en máis dun 30 % en comparación co tratamento térmico convencional. (III) Templeo por indución + revenido baixo: "Reforzo local" eficiente e preciso
Principio do proceso: Mediante un campo magnético alterno xerado por unha bobina de indución de alta ou media frecuencia, quéntanse localmente áreas específicas dos compoñentes da cadea (como o diámetro exterior dos rodillos e as superficies dos pinos). O quecemento é rápido (normalmente duns segundos a decenas de segundos), o que permite que só a superficie alcance rapidamente a temperatura de austenización, mentres que a temperatura do núcleo permanece practicamente sen cambios. Despois, inxéctase auga de refrixeración para un rápido temple, seguido dun revenido a baixa temperatura. Este proceso permite un control preciso da área quentada e da profundidade da capa endurecida (normalmente de 0,3 a 1,5 mm).
Vantaxes de rendemento: ① Alta eficiencia e aforro de enerxía: o quentamento localizado evita o desperdicio de enerxía do quentamento xeral, aumentando a eficiencia da produción en máis dun 50 % en comparación co tempero xeral. ② Baixa deformación: os curtos tempos de quentamento minimizan a deformación térmica dos compoñentes, eliminando a necesidade dun endereitamento posterior extenso, o que o fai especialmente axeitado para o control dimensional de rolos de precisión. ③ Rendemento controlable: axustando a frecuencia de indución e o tempo de quentamento, a profundidade da capa endurecida e a distribución da dureza pódense axustar de forma flexible.
Aplicacións: Adecuado para o reforzo local de rolos de precisión producidos en masa, pasadores curtos e outros compoñentes, especialmente para cadeas de elevación que requiren unha alta precisión dimensional (como as cadeas de elevación de transmisión de precisión). O endurecemento por indución tamén se pode empregar para a reparación e restauración de cadeas, reforzando superficies desgastadas.
(IV) Austempering: “Protección contra impactos” priorizando a resistencia
Principio do proceso: Despois de quentar o compoñente da cadea á temperatura de austenización, colócase rapidamente nun baño de sal ou alcalino lixeiramente por riba do punto Ms (a temperatura de inicio da transformación martensítica). O baño mantense durante un período de tempo para permitir que a austenita se transforme en bainita, seguido de arrefriamento ao aire. A bainita, unha estrutura intermedia entre a martensita e a perlita, combina unha alta resistencia cunha excelente tenacidade.
Vantaxes de rendemento: Os compoñentes austemperizados presentan unha tenacidade significativamente maior que as pezas convencionais templadas e revenidas, acadando unha enerxía de absorción de impacto de 60-100 J, capaz de soportar cargas de impacto severas sen fractura. Ademais, a dureza pode alcanzar os 40-50 HRC, cumprindo os requisitos de resistencia para aplicacións de elevación de cargas medias e pesadas, ao tempo que minimiza a distorsión por templado e reduce as tensións internas. Aplicacións aplicables: Úsase principalmente para elevar compoñentes de cadeas sometidos a cargas de impacto pesadas, como as que se usan con frecuencia para elevar obxectos de forma irregular nas industrias mineira e da construción, ou para elevar cadeas utilizadas en ambientes de baixa temperatura (como almacenamento en frío e operacións polares). A bainita posúe unha tenacidade e estabilidade moi superiores á martensita a baixas temperaturas, o que minimiza o risco de fractura fráxil a baixa temperatura.
(V) Nitruración: un "revestimento de longa duración" para a resistencia á corrosión e ao desgaste
Principio do proceso: Os compoñentes da cadea colócanse nun medio que contén nitróxeno, como amoníaco, a 500-580 °C durante 10-50 horas. Isto permite que os átomos de nitróxeno penetren na superficie do compoñente, formando unha capa de nitruro (composta principalmente por Fe₄N e Fe₂N). A nitruración non require un temple posterior e é un "tratamento térmico químico a baixa temperatura" cun impacto mínimo no rendemento xeral do compoñente. Vantaxes de rendemento: ① A alta dureza superficial (HV800-1200) proporciona unha resistencia ao desgaste superior en comparación co aceiro carburado e temperado, ao tempo que ofrece un baixo coeficiente de fricción, o que reduce a perda de enerxía durante o engranado. ② A densa capa nitrurada ofrece unha excelente resistencia á corrosión, o que reduce o risco de ferruxe en ambientes húmidos e poeirentos. ③ A baixa temperatura de procesamento minimiza a deformación dos compoñentes, o que os fai axeitados para rolos de precisión preformados ou pequenas cadeas ensambladas.
Aplicacións: Adecuado para cadeas de elevación que requiren resistencia ao desgaste e á corrosión, como as que se empregan na industria alimentaria (ambientes limpos) e na enxeñaría mariña (ambientes con alta pulverización salina), ou para pequenos equipos de elevación que requiren cadeas "libres de mantemento".
III. Selección do proceso de tratamento térmico: axeitar as condicións de funcionamento é fundamental
Ao seleccionar un método de tratamento térmico para unha cadea de elevación, teña en conta tres factores clave: a capacidade de carga, o ambiente operativo e a función do compoñente. Evite buscar cegamente unha alta resistencia ou un aforro excesivo de custos:
Seleccionar por capacidade de carga: As cadeas de carga lixeira (≤ Grao 50) poden someterse a un temple e revenido completos. As cadeas de carga media e pesada (80-100) requiren unha combinación de cementación e temple para fortalecer as pezas vulnerables. As cadeas de carga pesada (superior ao Grao 120) requiren un proceso combinado de temple e revenido ou un endurecemento por indución para garantir a precisión.
Seleccionar por ambiente operativo: A nitruración é preferible para ambientes húmidos e corrosivos; o revenido por indución é preferible para aplicacións con cargas de alto impacto. As aplicacións frecuentes de engranxe priorizan a cementación ou o endurecemento por indución dos rolos. Seleccionar compoñentes en función da súa función: As placas de cadea e os pasadores priorizan a resistencia e a tenacidade, priorizando o tempero e o revenido. Os rolos priorizan a resistencia ao desgaste e a tenacidade, priorizando a cementación ou o tempero por indución. Os compoñentes auxiliares, como os casquillos, poden utilizar un tempero e revenido integrados de baixo custo.
IV. Conclusión: O tratamento térmico é a «liña de defensa invisible» para a seguridade da cadea
O proceso de tratamento térmico para cadeas de elevación non é unha única técnica; máis ben, é unha abordaxe sistemática que integra as propiedades dos materiais, as funcións dos compoñentes e os requisitos operativos. Desde a cementación e o temple de rolos de precisión ata o temple e revenido das placas da cadea, o control de precisión en cada proceso determina directamente a seguridade da cadea durante as operacións de elevación. No futuro, coa adopción xeneralizada de equipos intelixentes de tratamento térmico (como liñas de cementación totalmente automatizadas e sistemas de probas de dureza en liña), o rendemento e a estabilidade das cadeas de elevación melloraranse aínda máis, proporcionando unha garantía máis fiable para o funcionamento seguro de equipos especiais.
Data de publicación: 01-08-2025