रोलर चेन टेम्परिंग प्रक्रिया: ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता निर्धारित करने वाला एक प्रमुख घटक

रोलर चेन टेम्परिंग प्रक्रिया: ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता निर्धारित करने वाला एक प्रमुख घटक

औद्योगिक पारेषण क्षेत्र में,रोलर चेनरोलर चेन शक्ति और गति संचारित करने वाले प्रमुख घटक हैं, और इनका प्रदर्शन सीधे तौर पर पूरी मशीनरी की परिचालन दक्षता और सुरक्षा को प्रभावित करता है। खनन मशीनरी में भारी-भरकम संचरण से लेकर सटीक मशीन टूल्स के सटीक संचालन तक, कृषि मशीनरी में फील्ड संचालन से लेकर ऑटोमोबाइल इंजनों में शक्ति संचरण तक, रोलर चेन लगातार "शक्ति सेतु" की भूमिका निभाती हैं। रोलर चेन निर्माण में, ताप उपचार प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण चरण, टेम्परिंग, उस निर्णायक कदम की तरह है जो "पत्थर को सोने में बदल देता है", और सीधे तौर पर चेन की मजबूती, कठोरता, घिसाव प्रतिरोध और सेवा जीवन को निर्धारित करता है।

1. रोलर चेन निर्माण में टेम्परिंग एक "अनिवार्य पाठ्यक्रम" क्यों है?

टेम्परिंग प्रक्रिया पर चर्चा करने से पहले, हमें यह स्पष्ट करना होगा: रोलर चेन की टेम्परिंग क्यों आवश्यक है? इसकी शुरुआत चेन के मुख्य घटकों - रोलर्स, बुशिंग्स, पिन्स और लिंक प्लेट्स - के प्रसंस्करण से होती है। निर्माण के बाद, रोलर चेन के प्रमुख घटकों को आमतौर पर शमन प्रक्रिया से गुज़ारा जाता है: वर्कपीस को क्रांतिक तापमान (आमतौर पर 820-860°C) से ऊपर गर्म किया जाता है, उस तापमान पर कुछ समय तक रखा जाता है, और फिर धातु की आंतरिक संरचना को मार्टेन्साइट में बदलने के लिए इसे तेजी से ठंडा किया जाता है (उदाहरण के लिए, पानी या तेल में)। शमन प्रक्रिया वर्कपीस की कठोरता को काफी हद तक बढ़ाती है (एचआरसी 58-62 तक), लेकिन इससे एक गंभीर नुकसान भी होता है: अत्यधिक आंतरिक तनाव और भंगुरता, जिससे यह झटके या कंपन के कारण टूटने के प्रति संवेदनशील हो जाता है। कल्पना कीजिए कि शमन प्रक्रिया से गुज़री रोलर चेन को सीधे ट्रांसमिशन के लिए इस्तेमाल किया जाए। प्रारंभिक भार के दौरान पिन टूटना और रोलर में दरार पड़ना जैसी विफलताएँ हो सकती हैं, जिनके विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं।

टेम्परिंग प्रक्रिया शमन के बाद उत्पन्न होने वाली "कठोर लेकिन भंगुर" समस्या का समाधान करती है। शमन किए गए वर्कपीस को क्रांतिक तापमान (आमतौर पर 150-350 डिग्री सेल्सियस) से कम तापमान पर पुनः गर्म किया जाता है, उस तापमान पर कुछ समय तक रखा जाता है, और फिर धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है। यह प्रक्रिया धातु की आंतरिक संरचना को समायोजित करती है ताकि कठोरता और मजबूती के बीच इष्टतम संतुलन प्राप्त हो सके। रोलर चेन के लिए, टेम्परिंग तीन प्रमुख क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है:

आंतरिक तनाव से राहत: शमन के दौरान उत्पन्न संरचनात्मक और तापीय तनावों को दूर करता है, जिससे उपयोग के दौरान तनाव संकेंद्रण के कारण वर्कपीस में विरूपण और दरार को रोका जा सकता है;

यांत्रिक गुणों को अनुकूलित करें: अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के आधार पर कठोरता, शक्ति और मजबूती के अनुपात को समायोजित करें—उदाहरण के लिए, निर्माण मशीनरी के लिए चेन को उच्च मजबूती की आवश्यकता होती है, जबकि सटीक ट्रांसमिशन चेन को उच्च कठोरता की आवश्यकता होती है;

सूक्ष्म संरचना और आयामों को स्थिर करें: उपयोग के दौरान सूक्ष्म संरचना में होने वाले परिवर्तनों के कारण श्रृंखला के आयामी विरूपण को रोकने के लिए धातु की आंतरिक सूक्ष्म संरचना को स्थिर करें, जिससे संचरण सटीकता प्रभावित हो सकती है।

II. रोलर चेन टेम्परिंग प्रक्रिया के मुख्य पैरामीटर और नियंत्रण बिंदु

टेम्परिंग प्रक्रिया की प्रभावशीलता तीन मुख्य मापदंडों के सटीक नियंत्रण पर निर्भर करती है: तापमान, समय और शीतलन दर। विभिन्न मापदंडों के संयोजन से प्रदर्शन परिणामों में काफी अंतर आ सकता है। रोलर चेन के विभिन्न घटकों (रोलर्स, बुशिंग, पिन और प्लेट) की भार विशेषताओं और प्रदर्शन आवश्यकताओं में भिन्नता के कारण, टेम्परिंग प्रक्रिया को उनके अनुरूप बनाना आवश्यक है।

1. तापमान मापन: प्रदर्शन नियंत्रण के लिए "मुख्य कारक")
किसी भी वर्कपीस के अंतिम प्रदर्शन को निर्धारित करने में टेम्परिंग तापमान सबसे महत्वपूर्ण कारक है। तापमान बढ़ने पर वर्कपीस की कठोरता घटती है और उसकी मजबूती बढ़ती है। रोलर चेन के अनुप्रयोग के आधार पर, टेम्परिंग तापमान को आमतौर पर निम्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:
कम तापमान पर टेम्परिंग (150-250°C): मुख्य रूप से उन घटकों के लिए उपयोग किया जाता है जिन्हें उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जैसे रोलर और बुशिंग। कम तापमान पर टेम्परिंग से वर्कपीस की कठोरता HRC 55-60 बनी रहती है और कुछ आंतरिक तनाव कम हो जाता है, जिससे यह उच्च आवृत्ति, कम प्रभाव वाले संचरण अनुप्रयोगों (जैसे मशीन टूल स्पिंडल ड्राइव) के लिए उपयुक्त हो जाता है।
मध्यम तापमान पर तापन (300-450°C): यह पिन और चेन प्लेट जैसे उच्च शक्ति और लोच की आवश्यकता वाले घटकों के लिए उपयुक्त है। मध्यम तापमान पर तापन के बाद, वर्कपीस की कठोरता HRC 35-45 तक गिर जाती है, जिससे इसकी उपज शक्ति और लोच सीमा में उल्लेखनीय सुधार होता है और यह भारी प्रभाव भार (जैसे निर्माण मशीनरी और खनन उपकरण) को सहन करने में सक्षम हो जाता है।
उच्च तापमान पर तापन (500-650°C): कोर रोलर चेन घटकों के लिए इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है; यह केवल उच्च कठोरता की आवश्यकता वाले सहायक घटकों के लिए विशेष अनुप्रयोगों में ही उपयोग किया जाता है। इस तापमान पर, कठोरता और कम हो जाती है (HRC 25-35), लेकिन प्रभाव कठोरता में उल्लेखनीय सुधार होता है।
मुख्य नियंत्रण बिंदु: टेम्परिंग भट्टी के भीतर तापमान की एकरूपता अत्यंत महत्वपूर्ण है, और तापमान अंतर को ±5°C के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए। असमान तापमान के कारण एक ही बैच के वर्कपीस में प्रदर्शन में काफी भिन्नता आ सकती है। उदाहरण के लिए, रोलर्स पर अत्यधिक उच्च स्थानीय तापमान से "नरम धब्बे" बन सकते हैं, जिससे घिसाव प्रतिरोध कम हो जाता है। अत्यधिक कम तापमान आंतरिक तनाव को पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकता है, जिससे दरारें पड़ सकती हैं।

2. तापमान निर्धारण का समय: सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन के लिए एक "पर्याप्त शर्त"
टेम्परिंग का समय इतना होना चाहिए कि वर्कपीस में पर्याप्त सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन सुनिश्चित हो सके, साथ ही ओवरटेम्परिंग के कारण प्रदर्शन में गिरावट से भी बचा जा सके। बहुत कम समय आंतरिक तनाव को पूरी तरह से मुक्त नहीं कर पाता, जिसके परिणामस्वरूप अपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन और अपर्याप्त कठोरता होती है। बहुत अधिक समय उत्पादन लागत को बढ़ाता है और कठोरता में अत्यधिक कमी भी ला सकता है। रोलर चेन घटकों के लिए टेम्परिंग का समय आमतौर पर वर्कपीस की मोटाई और भट्टी के भार द्वारा निर्धारित किया जाता है।
पतली दीवारों वाले घटक (जैसे चेन प्लेट, 3-8 मिमी मोटी): तापमान निर्धारण का समय आमतौर पर 1-2 घंटे होता है;
मोटी दीवारों वाले घटक (जैसे रोलर और पिन, 10-30 मिमी व्यास): टेम्परिंग का समय 2-4 घंटे तक बढ़ाया जाना चाहिए;
भट्टी में अधिक भार होने पर, वर्कपीस के कोर तक समान रूप से ऊष्मा स्थानांतरण सुनिश्चित करने के लिए टेम्परिंग का समय 10%-20% तक बढ़ा देना चाहिए।
प्रमुख नियंत्रण बिंदु: "चरणबद्ध तापमान वृद्धि" विधि का उपयोग करके टेम्परिंग दक्षता को अनुकूलित किया जा सकता है - पहले भट्टी के तापमान को लक्ष्य तापमान के 80% तक बढ़ाएं, 30 मिनट तक स्थिर रखें, और फिर इसे लक्ष्य तापमान तक बढ़ाएं ताकि तापमान में तेजी से वृद्धि के कारण वर्कपीस में नए थर्मल तनाव से बचा जा सके।

3. शीतलन दर: स्थिर प्रदर्शन के लिए "सुरक्षा की अंतिम पंक्ति"
टेम्परिंग के बाद शीतलन दर का वर्कपीस के प्रदर्शन पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन फिर भी इसे ठीक से नियंत्रित करना आवश्यक है। आमतौर पर वायु शीतलन (प्राकृतिक शीतलन) या भट्टी शीतलन (भट्टी शीतलन) का उपयोग किया जाता है:

कम तापमान पर तापमान को नियंत्रित करने के बाद, तापमान को कमरे के तापमान तक जल्दी से कम करने और मध्यम तापमान के लंबे समय तक संपर्क से बचने के लिए आमतौर पर वायु शीतलन का उपयोग किया जाता है, जिससे कठोरता में कमी आ सकती है।

यदि मध्यम तापमान पर तापन के बाद अधिक कठोरता की आवश्यकता हो, तो भट्टी में ठंडा करने की विधि का उपयोग किया जा सकता है। धीमी शीतलन प्रक्रिया से कणों का आकार और भी परिष्कृत हो जाता है और प्रभाव प्रतिरोध क्षमता में सुधार होता है।

मुख्य नियंत्रण बिंदु: शीतलन प्रक्रिया के दौरान, वर्कपीस की सतह और हवा के बीच असमान संपर्क से बचना महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे ऑक्सीकरण या कार्बन उत्सर्जन हो सकता है। नाइट्रोजन जैसी सुरक्षात्मक गैसों को टेम्परिंग फर्नेस में डाला जा सकता है, या सतह की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए वर्कपीस की सतह पर ऑक्सीकरण-रोधी कोटिंग लगाई जा सकती है।

III. रोलर चेन टेम्परिंग से जुड़ी आम समस्याएं और उनके समाधान

मुख्य मापदंडों को समझने के बावजूद, उपकरण, संचालन या सामग्री जैसे कारकों के कारण वास्तविक उत्पादन में टेम्परिंग गुणवत्ता संबंधी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं। रोलर चेन टेम्परिंग के दौरान सामने आने वाली चार सबसे आम समस्याएं और उनके समाधान निम्नलिखित हैं:

1. अपर्याप्त या असमान कठोरता

लक्षण: वर्कपीस की कठोरता डिज़ाइन आवश्यकता से कम है (उदाहरण के लिए, रोलर की कठोरता HRC 55 तक नहीं पहुँचती), या एक ही वर्कपीस के विभिन्न भागों के बीच कठोरता का अंतर HRC 3 से अधिक है। कारण:
तापमान बहुत अधिक है या भंडारण का समय बहुत लंबा है;
टेम्परिंग फर्नेस में तापमान का वितरण असमान है;
शमन के बाद वर्कपीस की शीतलन दर अपर्याप्त है, जिसके परिणामस्वरूप मार्टेन्साइट का निर्माण अपूर्ण होता है।
समाधान:
टेम्परिंग फर्नेस के थर्मोकपल को कैलिब्रेट करें, फर्नेस के भीतर तापमान वितरण की नियमित रूप से निगरानी करें और पुरानी हो चुकी हीटिंग ट्यूबों को बदलें;
प्रक्रिया पत्रक के अनुसार तापमान और समय को सख्ती से नियंत्रित करें और चरणबद्ध तरीके से तापमान बनाए रखने की प्रक्रिया अपनाएं;
वर्कपीस की तीव्र और एकसमान शीतलन सुनिश्चित करने के लिए शमन और शीतलन प्रक्रिया को अनुकूलित करें।

2. आंतरिक तनाव दूर नहीं होता, जिसके कारण उपयोग के दौरान दरारें पड़ जाती हैं।
लक्षण: चेन की प्रारंभिक स्थापना और उपयोग के दौरान, पिन या चेन प्लेट बिना किसी चेतावनी के, भंगुर दरार के साथ टूट सकती है।
कारण:
तापमान कम होने या धारण अवधि बहुत कम होने के कारण आंतरिक तनाव का अपर्याप्त निष्कासन होता है;
वर्कपीस को शमन के तुरंत बाद (24 घंटे से अधिक समय तक) टेम्पर नहीं किया जाता है, जिससे आंतरिक तनाव का संचय होता है। समाधान:
वर्कपीस की मोटाई के आधार पर टेम्परिंग तापमान को उचित रूप से बढ़ाएं (उदाहरण के लिए, पिन के लिए 300°C से 320°C तक) और होल्डिंग समय को बढ़ाएं।
ठंडा करने के बाद, लंबे समय तक तनाव संचय से बचने के लिए वर्कपीस को 4 घंटे के भीतर टेम्पर किया जाना चाहिए।
प्रमुख घटकों के लिए "द्वितीयक टेम्परिंग" प्रक्रिया का उपयोग करें (प्रारंभिक टेम्परिंग के बाद, उन्हें कमरे के तापमान तक ठंडा करें और फिर उच्च तापमान पर दोबारा टेम्पर करें) ताकि अवशिष्ट तनाव को और अधिक समाप्त किया जा सके।

3. सतही ऑक्सीकरण और कार्बन विमुक्तीकरण

लक्षण: वर्कपीस की सतह पर एक धूसर-काली ऑक्साइड परत दिखाई देती है, या कठोरता परीक्षक इंगित करता है कि सतह की कठोरता कोर की कठोरता से कम है (डीकार्ब्यूराइजेशन परत 0.1 मिमी से अधिक मोटी है)।
कारण:
टेम्परिंग भट्टी में हवा की अत्यधिक मात्रा होने से वर्कपीस और ऑक्सीजन के बीच प्रतिक्रिया होती है।
अधिक समय तक टेम्परिंग करने से कार्बन सतह से फैलकर नष्ट हो जाता है। उपाय: ऑक्सीजन की मात्रा को 0.5% से कम रखने के लिए नाइट्रोजन या हाइड्रोजन युक्त सीलबंद टेम्परिंग भट्टी का उपयोग करें। अनावश्यक टेम्परिंग समय को कम करें और वर्कपीस को अधिक भरने से बचने के लिए भट्टी में वर्कपीस लोड करने की विधि को अनुकूलित करें। हल्के ऑक्सीकृत वर्कपीस के लिए, सतह पर जमी परत को हटाने के लिए टेम्परिंग के बाद शॉट ब्लास्टिंग करें।

4. आयामी विरूपण

लक्षण: रोलर की अत्यधिक अंडाकारता (0.05 मिमी से अधिक) या चेन प्लेट के छेदों का गलत संरेखण।

कारण: अत्यधिक तीव्र तापन या शीतलन दर से उत्पन्न तापीय तनाव के कारण विरूपण हो जाता है।

भट्टी में सामग्री डालते समय वर्कपीस को गलत तरीके से रखने से असमान तनाव उत्पन्न होता है।

समाधान: ऊष्मीय तनाव को कम करने के लिए धीमी गति से गर्म करना (50 डिग्री सेल्सियस/घंटा) और धीमी गति से ठंडा करना अपनाएं।

संपीड़न विरूपण से बचने के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए विशेष फिक्स्चर डिजाइन करें कि टेम्परिंग के दौरान वर्कपीस स्वतंत्र रहे।

उच्च परिशुद्धता वाले पुर्जों के लिए, टेम्परिंग के बाद एक स्ट्रेटनिंग चरण जोड़ें, जिसमें आयामों को सही करने के लिए प्रेशर स्ट्रेटनिंग या हीट ट्रीटमेंट का उपयोग किया जाता है।

IV. टेम्परिंग प्रक्रिया गुणवत्ता निरीक्षण और स्वीकृति मानदंड

यह सुनिश्चित करने के लिए कि टेम्परिंग के बाद रोलर चेन के घटक प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, एक व्यापक गुणवत्ता निरीक्षण प्रणाली स्थापित की जानी चाहिए, जो चार आयामों में व्यापक निरीक्षण करती है: दिखावट, कठोरता, यांत्रिक गुण और सूक्ष्म संरचना।

1. दिखावट निरीक्षण

जांच में शामिल विषय: सतह पर मौजूद खामियां जैसे पपड़ी, दरारें और गड्ढे।

निरीक्षण विधि: प्रत्यक्ष निरीक्षण या आवर्धक लेंस (10 गुना आवर्धन) से निरीक्षण।

स्वीकृति मानदंड: सतह पर कोई दृश्यमान पपड़ी, दरारें या खुरदरापन नहीं होना चाहिए, और रंग एकसमान होना चाहिए।

2. कठोरता निरीक्षण

जांच के विषय: सतह की कठोरता और कठोरता की एकरूपता।

निरीक्षण विधि: रोलर्स और पिनों की सतह की कठोरता का परीक्षण करने के लिए रॉकवेल कठोरता परीक्षक (एचआरसी) का उपयोग करें। प्रत्येक बैच से 5% वर्कपीस का यादृच्छिक रूप से नमूना लिया जाता है, और प्रत्येक वर्कपीस पर तीन अलग-अलग स्थानों का निरीक्षण किया जाता है।

स्वीकृति मानदंड:

रोलर्स और बुशिंग: एचआरसी 55-60, एक ही बैच के भीतर कठोरता का अंतर ≤ एचआरसी 3।

पिन और चेन प्लेट: एचआरसी 35-45, एक ही बैच के भीतर कठोरता का अंतर ≤ एचआरसी 2। 3. यांत्रिक गुणों का परीक्षण

परीक्षण के विषय: तन्यता शक्ति, प्रभाव कठोरता;

परीक्षण विधि: तन्यता परीक्षण (GB/T 228.1) और प्रभाव परीक्षण (GB/T 229) के लिए प्रत्येक तिमाही में वर्कपीस के एक बैच से मानक नमूने तैयार किए जाते हैं;

स्वीकृति मानदंड:

तन्यता सामर्थ्य: पिन ≥ 800 एमपीए, चेन ≥ 600 एमपीए;

प्रभाव सहनशीलता: पिन ≥ 30 जूल/सेमी², चेन ≥ 25 जूल/सेमी²।

4. सूक्ष्म संरचना परीक्षण

परीक्षण सामग्री: आंतरिक संरचना एकसमान रूप से समरूप टेम्पर्ड मार्टेन्साइट और समरूप बेनाइट है;

परीक्षण विधि: वर्कपीस के क्रॉस-सेक्शन काटे जाते हैं, पॉलिश किए जाते हैं और उन पर नक्काशी की जाती है, और फिर उन्हें मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप (400x आवर्धन) का उपयोग करके देखा जाता है;

स्वीकृति मानदंड: नेटवर्क कार्बाइड या मोटे दानों के बिना एकसमान संरचना, और विकार्बनीकृत परत की मोटाई ≤ 0.05 मिमी।

V. उद्योग के रुझान: बुद्धिमान तापन प्रक्रियाओं की विकास दिशा

उद्योग 4.0 प्रौद्योगिकियों के व्यापक रूप से अपनाए जाने के साथ, रोलर चेन टेम्परिंग प्रक्रियाएं बुद्धिमान, सटीक और पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रियाओं की ओर विकसित हो रही हैं। निम्नलिखित तीन प्रमुख रुझान ध्यान देने योग्य हैं:

1. बुद्धिमान तापमान नियंत्रण प्रणाली

इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी) तकनीक का उपयोग करते हुए, टेम्परिंग फर्नेस के अंदर उच्च परिशुद्धता वाले थर्मोकपल और इन्फ्रारेड तापमान सेंसर के कई सेट लगाए गए हैं ताकि वास्तविक समय में तापमान डेटा एकत्र किया जा सके। एआई एल्गोरिदम का उपयोग करके, तापमान नियंत्रण सटीकता को ±2°C के भीतर प्राप्त करने के लिए हीटिंग पावर को स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है। इसके अलावा, सिस्टम वर्कपीस के प्रत्येक बैच के लिए टेम्परिंग कर्व को रिकॉर्ड करता है, जिससे एक ट्रेस करने योग्य गुणवत्ता रिकॉर्ड तैयार होता है।

2. डिजिटल प्रक्रिया सिमुलेशन

परिमित तत्व विश्लेषण सॉफ़्टवेयर (जैसे ANSYS) का उपयोग करके, टेम्परिंग के दौरान वर्कपीस के तापमान और तनाव क्षेत्रों का अनुकरण किया जाता है ताकि संभावित विरूपण और असमान प्रदर्शन का पूर्वानुमान लगाया जा सके, जिससे प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित किया जा सके। उदाहरण के लिए, सिमुलेशन एक विशिष्ट रोलर मॉडल के लिए इष्टतम टेम्परिंग समय निर्धारित कर सकता है, जिससे पारंपरिक परीक्षण-और-त्रुटि विधियों की तुलना में दक्षता में 30% की वृद्धि होती है।
3. हरित और ऊर्जा-बचत प्रक्रियाएँ

कम तापमान और कम समय में तापमान निर्धारण करने वाली तकनीक विकसित करने से उत्प्रेरक मिलाकर तापमान निर्धारण और ऊर्जा खपत में कमी आती है। तापमान निर्धारण भट्टी से निकलने वाली उच्च तापमान वाली वाष्प गैस से निकलने वाली ऊष्मा को पुनर्चक्रित करने के लिए अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणाली लागू करने से वर्कपीस को पूर्व-गर्म करने में मदद मिलती है, जिससे 20% से अधिक ऊर्जा की बचत होती है। इसके अलावा, पारंपरिक तेल-आधारित कोटिंग्स के विकल्प के रूप में जल-घुलनशील ऑक्सीकरण-रोधी कोटिंग्स के उपयोग को बढ़ावा देने से वीओसी उत्सर्जन में कमी आती है।