Proceso de revenido de cadeas de rolos: un compoñente fundamental que determina a fiabilidade da transmisión
No sector da transmisión industrial,cadeas de rolosson compoñentes clave para transmitir potencia e movemento, e o seu rendemento inflúe directamente na eficiencia operativa e na seguridade de toda a maquinaria. Desde a transmisión de alta resistencia en maquinaria mineira ata a condución precisa de máquinas-ferramenta de precisión, desde as operacións de campo en maquinaria agrícola ata a transmisión de potencia nos motores de automóbiles, as cadeas de rolos desempeñan constantemente o papel dunha "ponte de potencia". Na fabricación de cadeas de rolos, o tempero, un paso fundamental no proceso de tratamento térmico, é como o paso crucial que "converte a pedra en ouro", determinando directamente a resistencia, a dureza, a resistencia ao desgaste e a vida útil da cadea.
1. Por que é o revenido un "curso obrigatorio" na fabricación de cadeas de rolos?
Antes de falar do proceso de revenido, primeiro debemos aclarar: por que é esencial o revenido dunha cadea de rolos? Isto comeza co procesamento dos compoñentes principais da cadea: rolos, casquillos, pasadores e placas de elo. Despois do conformado, os compoñentes clave da cadea de rolos adoitan someterse a un proceso de temple: a peza quéntase por riba da temperatura crítica (normalmente 820-860 °C), mantense a esa temperatura durante un período de tempo e despois arrefríase rapidamente (por exemplo, en auga ou aceite) para transformar a estrutura interna do metal en martensita. Aínda que o temple aumenta significativamente a dureza da peza (alcanzando HRC 58-62), tamén presenta un inconveniente crítico: tensións internas e fraxilidade extremadamente elevadas, o que a fai susceptible á fractura baixo impacto ou vibración. Imaxina usar unha cadea de rolos temperada directamente para a transmisión. Poderían producirse fallos como a rotura dos pasadores e o agrietamento dos rolos durante a carga inicial, con consecuencias desastrosas.
O proceso de revenido aborda o problema da "dureza pero a fragilidade" despois do tempero. A peza temperada requéntase a unha temperatura por debaixo da temperatura crítica (normalmente 150-350 °C), mantense a esa temperatura durante un período de tempo e despois arrefríase lentamente. Este proceso axusta a estrutura interna do metal para lograr o equilibrio óptimo entre dureza e tenacidade. Para as cadeas de rolos, o revenido xoga un papel fundamental en tres áreas clave:
Alivio da tensión interna: Libera as tensións estruturais e térmicas xeradas durante o temple, evitando a deformación e o rachado na peza debido á concentración de tensión durante o uso;
Optimizar as propiedades mecánicas: axustar a relación entre dureza, resistencia e tenacidade segundo os requisitos da aplicación; por exemplo, as cadeas para maquinaria de construción requiren unha maior tenacidade, mentres que as cadeas de transmisión de precisión requiren unha maior dureza;
Estabilizar a microestrutura e as dimensións: estabilizar a microestrutura interna do metal para evitar a deformación dimensional da cadea causada por cambios na microestrutura durante o uso, o que podería afectar á precisión da transmisión.
II. Parámetros principais e puntos de control do proceso de revenido da cadea de rolos
A eficacia do proceso de revenido depende do control preciso de tres parámetros principais: temperatura, tempo e velocidade de arrefriamento. Diferentes combinacións de parámetros poden producir resultados de rendemento significativamente diferentes. O proceso de revenido debe adaptarse aos diferentes compoñentes da cadea de rolos (rolos, casquillos, pasadores e placas) debido ás súas diferentes características de carga e requisitos de rendemento.
1. Temperatura de revenido: o "botón central" para o control do rendemento
A temperatura de revenido é o factor máis crítico para determinar o rendemento final dunha peza. A medida que a temperatura aumenta, a dureza da peza diminúe e a súa tenacidade aumenta. Dependendo da aplicación da cadea de rolos, as temperaturas de revenido clasifícanse xeralmente do seguinte xeito:
Revenido a baixa temperatura (150-250 °C): Úsase principalmente para compoñentes que requiren alta dureza e resistencia ao desgaste, como rolos e casquillos. O revenido a baixa temperatura mantén unha dureza da peza de traballo de 55-60 HRC ao tempo que elimina algunhas tensións internas, o que o fai axeitado para aplicacións de transmisión de alta frecuencia e baixo impacto (como accionamentos de fusos de máquinas-ferramenta).
Revenido a temperatura media (300-450 °C): axeitado para compoñentes que requiren alta resistencia e elasticidade, como pasadores e placas de cadea. Despois do revenido a temperatura media, a dureza da peza baixa a 35-45 HRC, o que mellora significativamente o seu límite elástico e o seu límite elástico, o que lle permite soportar cargas de impacto pesadas (por exemplo, en maquinaria de construción e equipos de minería).
Revenido a alta temperatura (500-650 °C): Raramente utilizado para compoñentes de cadeas de rolos centrais, só se emprega en aplicacións especializadas para compoñentes auxiliares que requiren alta tenacidade. A esta temperatura, a dureza redúcese aínda máis (HRC 25-35), pero a tenacidade ao impacto mellora significativamente.
Puntos clave de control: A uniformidade da temperatura dentro do forno de revenido é crucial, con diferenzas de temperatura controladas dentro de ±5 °C. As temperaturas desiguais poden levar a variacións significativas no rendemento dentro do mesmo lote de pezas. Por exemplo, as temperaturas localizadas excesivamente altas nos rolos poden crear "puntos brandos", o que reduce a resistencia ao desgaste. As temperaturas excesivamente baixas poden eliminar incompletamente as tensións internas, o que provoca gretas.
2. Tempo de revenido: unha «condición suficiente» para a transformación microestrutural
O tempo de revenido debe garantir unha transformación microestrutural suficiente dentro da peza, evitando ao mesmo tempo a degradación do rendemento causada polo revenido excesivo. Un tempo demasiado curto impide a liberación completa da tensión interna, o que resulta nunha transformación microestrutural incompleta e nunha tenacidade insuficiente. Un tempo demasiado longo aumenta os custos de produción e tamén pode levar a unha redución excesiva da dureza. O tempo de revenido para os compoñentes da cadea de rolos xeralmente está determinado polo grosor da peza e pola carga do forno:
Compoñentes de paredes finas (como placas de cadea, de 3 a 8 mm de grosor): o tempo de revenido é xeralmente de 1 a 2 horas;
Compoñentes de paredes grosas (como rolos e pasadores, de 10 a 30 mm de diámetro): o tempo de revenido debe ampliarse a 2-4 horas;
Para cargas de forno maiores, o tempo de revenido debería aumentarse entre un 10 % e un 20 % para garantir unha transferencia de calor uniforme ao núcleo da peza.
Puntos clave de control: o uso dun método de "rampla de temperatura escalonada" pode optimizar a eficiencia do revenido: primeiro aumente a temperatura do forno ao 80 % da temperatura obxectivo, manteña durante 30 minutos e, a continuación, auméntaa ata a temperatura obxectivo para evitar novas tensións térmicas na peza debido a aumentos rápidos de temperatura.
3. Velocidade de arrefriamento: a "última liña de defensa" para un rendemento estable
A velocidade de arrefriamento despois do revenido ten un impacto relativamente pequeno no rendemento da peza, pero aínda así necesita ser controlada axeitadamente. Normalmente úsase arrefriamento por aire (arrefriamento natural) ou arrefriamento por forno (arrefriamento por forno):
Despois do revenido a baixa temperatura, o arrefriamento por aire úsase xeralmente para reducir rapidamente a temperatura á temperatura ambiente e evitar a exposición prolongada a temperaturas medias, o que pode levar á perda de dureza.
Se se require unha maior tenacidade despois do revenido a temperatura media, pódese empregar arrefriamento en forno. O proceso de arrefriamento lento refina aínda máis o tamaño do gran e mellora a resistencia ao impacto.
Puntos clave de control: Durante o proceso de arrefriamento, é importante evitar o contacto desigual entre a superficie da peza e o aire, que pode provocar oxidación ou descarburación. Pódense introducir gases protectores como o nitróxeno no forno de revenido ou aplicar revestimentos antioxidantes á superficie da peza para garantir a calidade da superficie.
III. Problemas comúns de revenido de cadeas de rolos e solucións
Mesmo se se comprenden os parámetros básicos, poden producirse problemas de calidade do revenido na produción real debido a factores como o equipo, o funcionamento ou os materiais. Os seguintes son os catro problemas máis comúns que se atopan durante o revenido de cadeas de rolos e as súas solucións correspondentes:
1. Dureza insuficiente ou desigual
Síntomas: A dureza da peza é inferior ao requisito de deseño (por exemplo, a dureza do rolo non alcanza os 55 HRC) ou a diferenza de dureza entre as diferentes partes da mesma peza supera os 3 HRC. Causas:
A temperatura de tempero é demasiado alta ou o tempo de mantemento é demasiado longo;
A distribución da temperatura do forno de revenido é desigual;
A velocidade de arrefriamento da peza despois do temple é insuficiente, o que resulta nunha formación incompleta de martensita.
Solucións:
Calibre o termopar do forno de revenido, vixíe regularmente a distribución da temperatura dentro do forno e substitúa os tubos de quecemento antigos;
Controlar estritamente a temperatura e o tempo segundo a folla de proceso e empregar mantemento por etapas;
Optimizar o proceso de temperado e arrefriamento para garantir un arrefriamento rápido e uniforme da peza.
2. A tensión interna non se elimina, o que provoca rachaduras durante o uso
Síntomas: Durante a instalación e o uso iniciais da cadea, o pasador ou a placa da cadea poden romperse sen previo aviso, cunha fractura fráxil.
Causas:
A temperatura de revenido é demasiado baixa ou o tempo de mantemento é demasiado curto, o que resulta nunha liberación inadecuada da tensión interna;
A peza de traballo non se tempere inmediatamente despois do temple (durante máis de 24 horas), o que leva á acumulación de tensión interna. Solución:
Aumentar axeitadamente a temperatura de revenido en función do grosor da peza (por exemplo, de 300 °C a 320 °C para os pasadores) e prolongar o tempo de retención.
Despois do temple, a peza debe ser revenida en 4 horas para evitar a acumulación prolongada de tensión.
Empregar un proceso de "revenido secundario" para os compoñentes clave (despois do revenido inicial, arrefriar a temperatura ambiente e logo revenir de novo a temperaturas elevadas) para eliminar aínda máis a tensión residual.
3. Oxidación superficial e descarburación
Síntomas: Aparece unha capa de óxido gris-negra na superficie da peza ou un durómetro indica que a dureza da superficie é inferior á dureza do núcleo (a capa de descarburación ten máis de 0,1 mm de grosor).
Causa:
Un contido excesivo de aire no forno de revenido provoca unha reacción entre a peza e o osíxeno.
Un tempo de revenido excesivo fai que o carbono se difunda e se disipe da superficie. Solución: Empregar un forno de revenido selado cunha atmosfera protectora de nitróxeno ou hidróxeno para controlar o contido de osíxeno no forno por debaixo do 0,5 %. Reducir o tempo de revenido innecesario e optimizar o método de carga do forno para evitar o exceso de empaquetado das pezas. Para as pezas que se oxidaron lixeiramente, realizar un granallado despois do revenido para eliminar as incrustacións superficiais.
4. Deformación dimensional
Síntomas: Ovalidade excesiva do rodillo (superior a 0,05 mm) ou orificios da placa da cadea desalinhados.
Causa: As velocidades de quecemento ou arrefriamento por revenido excesivamente rápidas xeran tensión térmica que provoca deformación.
A colocación incorrecta das pezas de traballo durante a carga do forno provoca unha tensión desigual.
Solución: Empregar un quecemento lento (50 °C/hora) e un arrefriamento lento para reducir a tensión térmica.
Deseñar dispositivos especializados para garantir que a peza de traballo permaneza libre durante o revenido para evitar a deformación por compresión.
Para pezas de alta precisión, engada un paso de endereitamento despois do revenido, mediante endereitamento a presión ou tratamento térmico para corrixir as dimensións.
IV. Inspección de calidade do proceso de revenido e criterios de aceptación
Para garantir que os compoñentes da cadea de rolos cumpran os requisitos de rendemento despois do revenido, débese establecer un sistema integral de inspección de calidade, que realice inspeccións exhaustivas en catro dimensións: aparencia, dureza, propiedades mecánicas e microestrutura.
1. Inspección da aparencia
Contido da inspección: Defectos superficiais como incrustacións, gretas e amoseduras.
Método de inspección: Inspección visual ou inspección cunha lupa (aumento de 10x).
Criterios de aceptación: Sen incrustacións, gretas ou rebabas visibles na superficie e cor uniforme.
2. Inspección da dureza
Contido da inspección: dureza superficial e uniformidade da dureza.
Método de inspección: Empregar un durómetro Rockwell (HRC) para comprobar a dureza superficial dos rolos e os pasadores. Tomar mostras aleatorias do 5 % das pezas de cada lote e inspeccionar tres puntos diferentes de cada peza.
Criterios de aceptación:
Rodillos e casquillos: HRC 55-60, cunha diferenza de dureza de ≤ HRC3 dentro do mesmo lote.
Pasador e placa de cadea: HRC 35-45, cunha diferenza de dureza de ≤ HRC2 dentro do mesmo lote. 3. Probas de propiedades mecánicas
Contido da proba: Resistencia á tracción, tenacidade ao impacto;
Método de ensaio: Prepáranse mostras estándar a partir dun lote de pezas cada trimestre para ensaios de tracción (GB/T 228.1) e ensaios de impacto (GB/T 229);
Criterios de aceptación:
Resistencia á tracción: pasadores ≥ 800 MPa, cadeas ≥ 600 MPa;
Tenacidade ao impacto: Pasadores ≥ 30 J/cm², Cadeas ≥ 25 J/cm².
4. Probas de microestrutura
Contido da proba: A estrutura interna é martensita temperada uniforme e bainita temperada;
Método de proba: As seccións transversais da peza de traballo córtanse, púlense e grávanse, e despois obsérvanse cun microscopio metalográfico (aumento de 400x);
Criterios de aceptación: estrutura uniforme sen carburos reticulados nin grans grosos e un grosor de capa descarburada ≤ 0,05 mm.
V. Tendencias da industria: a dirección de desenvolvemento dos procesos intelixentes de revenido
Coa adopción xeneralizada das tecnoloxías da Industria 4.0, os procesos de tempero de cadeas de rolos están a evolucionar cara a procesos intelixentes, precisos e ecolóxicos. As seguintes son tres tendencias clave que paga a pena destacar:
1. Sistema intelixente de control de temperatura
Mediante a tecnoloxía da Internet das Cousas (IoT), colócanse varios conxuntos de termopares de alta precisión e sensores de temperatura infravermellos dentro do forno de revenido para recoller datos de temperatura en tempo real. Mediante algoritmos de IA, a potencia de quecemento axústase automaticamente para lograr unha precisión de control de temperatura de ±2 °C. Ademais, o sistema rexistra a curva de revenido para cada lote de pezas, creando un rexistro de calidade rastrexable.
2. Simulación de procesos dixitais
Usando software de análise de elementos finitos (como ANSYS), simúlanse os campos de temperatura e tensión da peza durante o revenido para predicir a posible deformación e o rendemento desigual, optimizando así os parámetros do proceso. Por exemplo, a simulación pode determinar o tempo óptimo de revenido para un modelo de rodillo específico, aumentando a eficiencia nun 30 % en comparación cos métodos tradicionais de proba e erro.
3. Procesos ecolóxicos e de aforro de enerxía
O desenvolvemento dunha tecnoloxía de revenido a baixa temperatura e curto prazo reduce a temperatura de revenido e o consumo de enerxía ao engadir un catalizador. A implementación dun sistema de recuperación de calor residual para reciclar a calor dos gases de combustión a alta temperatura que se descargan do forno de revenido para prequentar pezas, conseguindo un aforro de enerxía superior ao 20 %. Ademais, a promoción do uso de revestimentos antioxidantes solubles en auga como alternativa aos revestimentos tradicionais a base de aceite reduce as emisións de COV.
Data de publicación: 08-09-2025