Odabir medija za kaljenje za valjkasti lanac od čelika 45#: performanse, primjena i usporedba
U području strojarske proizvodnje, valjkasti lanac ključna je komponenta prijenosa, a njegove performanse izravno utječu na radnu učinkovitost i pouzdanost strojarske opreme. Valjkasti lanac od čelika 45# široko se koristi zbog niske cijene i umjerenih mehaničkih svojstava, a proces kaljenja ključan je za poboljšanje njegove tvrdoće, čvrstoće i otpornosti na habanje. Izbor medija za kaljenje određuje kvalitetu učinka kaljenja. Ovaj članak će detaljno istražiti medij za kaljenje prikladan za valjkasti lanac od čelika 45# kako bi pomogao međunarodnim veleprodajnim kupcima i proizvođačima da optimiziraju performanse proizvoda i maksimiziraju komercijalnu vrijednost.
1. Karakteristike i zahtjevi za kaljenje valjkastog lanca od čelika 45#
Čelik 45# je srednje ugljični čelik s dobrim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima, kao što su visoka čvrstoća, tvrdoća i žilavost, kao i dobra tehnologija obrade, što ga čini idealnim materijalom za proizvodnju valjkastih lanaca. Međutim, njegova prokaljivost je relativno niska, posebno kod većih dijelova, te je teško postići ujednačenu martenzitnu strukturu tijekom kaljenja. Stoga, kako bi se zadovoljili zahtjevi valjkastih lanaca u pogledu visoke čvrstoće, otpornosti na habanje i vijeka trajanja, potrebno je odabrati odgovarajući medij za kaljenje kako bi se postiglo brzo i ujednačeno hlađenje te poboljšala dubina okaljenog sloja i ukupne performanse dijelova.
2. Uobičajeni mediji za gašenje i njihove karakteristike
(I) Voda
Voda je najčešći i najjeftiniji medij za kaljenje s visokom brzinom hlađenja, posebno u zoni visokih temperatura. To omogućuje brzo hlađenje valjkastih lanaca od čelika 45#, što pomaže u stvaranju martenzitne strukture, čime se poboljšava tvrdoća i čvrstoća. Na primjer, nakon završnog kovanja, zupčanik malog modula izrađen od čelika 45# brzo se steže i prenosi u vodenu kupelj za kaljenje pomoću stroja za kaljenje. Tvrdoća zupčanika može doseći iznad HRC45, bez pukotina pri kaljenju, a performanse su bolje nego kod tradicionalnih procesa. Međutim, brzina hlađenja vode u zoni niskih temperatura je prebrza, što može uzrokovati velika toplinska naprezanja i strukturna naprezanja na površini obratka, povećavajući rizik od pucanja, posebno za dijelove valjkastih lanaca složenih oblika ili velikih dimenzija.
(II) Ulje
Brzina hlađenja ulja je sporija od brzine hlađenja vode, a brzina je ujednačenija tijekom cijelog procesa hlađenja. Zbog toga je ulje blaži medij za kaljenje, što može učinkovito smanjiti sklonost deformacijama i pucanju pri kaljenju. Mineralno ulje je jedno od najčešće korištenih ulja za kaljenje, a njegov kapacitet hlađenja može se prilagoditi podešavanjem temperature ulja, aditiva itd. Za neke dijelove valjkastih lanaca od čelika 45# s visokim zahtjevima za preciznost i složenim oblicima, poput lančanih ploča, kaljenje u ulju može postići bolju dimenzijsku stabilnost i mehanička svojstva. Međutim, brzina hlađenja ulja je relativno spora, što može dovesti do slabog učinka kaljenja nekih malih ili tankostijenih dijelova i ne može zadovoljiti zahtjeve visoke tvrdoće i visoke čvrstoće.
(III) Otopina soli
Brzina hlađenja otopine slane vode je između brzine hlađenja vode i ulja, a karakteristike hlađenja mogu se mijenjati podešavanjem koncentracije soli i temperature vode. Općenito govoreći, kapacitet hlađenja otopine slane vode povećava se s povećanjem koncentracije soli, ali previsoka koncentracija može uzrokovati da otopina postane korozivnija i ošteti obradke i opremu. Na primjer, 10%-tna otopina slane vode često se koristi kao medij za kaljenje. Brzina hlađenja je veća od čiste vode, a ujednačenost je bolja. Do određene mjere može ublažiti problem pucanja tijekom kaljenja čistom vodom. Istovremeno, ima veću učinkovitost hlađenja od ulja i prikladna je za neke srednje velike i jednostavne dijelove valjkastih lanaca od čelika 45#.
(IV) Vodena otopina kalcijevog klorida
Kao učinkovit medij za kaljenje, vodena otopina kalcijevog klorida dobro se pokazuje u kaljenju valjkastih lanaca od čelika 45#. Njegove jedinstvene karakteristike hlađenja mogu omogućiti brzo hlađenje u fazi visoke temperature, a brzina hlađenja se odgovarajuće usporava u fazi niske temperature, čime se učinkovito smanjuje naprezanje kaljenja i smanjuje sklonost deformacijama i pucanju obratka. Studije su pokazale da se pri kaljenju valjaka od čelika 45# zasićenom vodenom otopinom kalcijevog klorida na 20℃, tvrdoća valjaka može doseći 56~60HRC, a deformacija unutarnjeg promjera je vrlo mala, sposobnost kaljenja je jaka, a sveukupne performanse i vijek trajanja valjaka mogu se značajno poboljšati.
3. Utjecaj različitih medija za kaljenje na performanse valjkastog lanca od čelika 45#
(I) Tvrdoća i čvrstoća
Zbog svojih karakteristika brzog hlađenja, kaljenje u vodi obično može dovesti do veće tvrdoće i čvrstoće valjkastog lanca od čelika 45#. Međutim, ako je brzina hlađenja prebrza, to može uzrokovati veće zaostalo naprezanje unutar obratka, što utječe na dimenzijsku stabilnost i žilavost obratka. Iako su tvrdoća i čvrstoća kaljenja u ulju nešto niže od onih kaljenja u vodi, to može osigurati da obratak ima bolju žilavost i manju deformaciju. Otopina soli i vodena otopina kalcijevog klorida mogu postići bolju ravnotežu između tvrdoće, čvrstoće i žilavosti prema specifičnim zahtjevima procesa. Na primjer, pod istim uvjetima, površinska tvrdoća čeličnog klina 45# nakon kaljenja zasićenom vodenom otopinom kalcijevog klorida značajno je poboljšana u usporedbi s klinom nakon kaljenja motornim uljem 20#, a vlačna čvrstoća također je značajno poboljšana.
(II) Otpornost na habanje
Medij za kaljenje također ima važan utjecaj na otpornost valjkastog lanca na habanje. Visoka tvrdoća i ujednačena struktura ključni su čimbenici za poboljšanje otpornosti na habanje. Korištenjem medija s ujednačenim hlađenjem i dobrom prokaljivošću, poput vodene otopine kalcijevog klorida, valjkasti lanac od čelika 45# može postići veću tvrdoću i dobru ujednačenost organizacije, čime se povećava njegova otpornost na habanje. U praktičnoj primjeni, vijek trajanja valjkastih lanaca tretiranih odgovarajućim medijem za kaljenje može se značajno produžiti pod istim radnim uvjetima.
(III) Životni vijek od umora
Vijek trajanja do zamora vrlo je važan za valjkaste lance. Raspodjela zaostalog naprezanja i organizacijska struktura nastale tijekom procesa kaljenja imaju veliki utjecaj na vijek trajanja do zamora. Kaljenje u vodi može uzrokovati koncentraciju velikog zaostalog naprezanja na površini obratka, smanjujući vijek trajanja do zamora. Kaljenje u ulju i slanoj vodi mogu stvoriti razumniju raspodjelu zaostalog naprezanja, što pomaže u poboljšanju vijeka trajanja do zamora. Osim toga, nakon kaljenja vodenom otopinom kalcijevog klorida, budući da može učinkovito smanjiti naprezanje kaljenja, obratak može dobiti ujednačeniju organizaciju i raspodjelu zaostalog naprezanja, što također pozitivno utječe na poboljšanje vijeka trajanja do zamora valjkastog lanca.
4. Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru medija za gašenje
(I) Veličina i oblik obratka
Za male ili jednostavno oblikovane dijelove valjkastih lanaca od čelika 45#, poput malih valjaka, kaljenje u vodi može se brzo ohladiti i postići dobri učinci kaljenja zbog njihovog relativno velikog omjera površine i volumena. Za velike ili složeno oblikovane dijelove, poput velikih ploča lanaca, kaljenje u ulju ili slanoj vodi prikladnije je za smanjenje sklonosti deformacijama i pucanju. Budući da je brzina hlađenja ovih medija relativno ujednačena, mogu se učinkovito izbjeći problemi s koncentracijom naprezanja uzrokovani prekomjernim brzinama hlađenja.
(II) Sastav materijala i organizacijsko stanje
Kemijski sastav i izvorno organizacijsko stanje čelika 45# značajno utječu na njegova svojstva kaljenja. Na primjer, ako se promijeni sadržaj ugljika i sadržaj legirajućih elemenata u materijalu, to će utjecati na njegovu kritičnu brzinu hlađenja i prokaljivost. Za čelik 45# s nešto slabijom prokaljivošću, može se odabrati medij za kaljenje s većom brzinom hlađenja, poput vodene otopine kalcijevog klorida, kako bi se osigurala dovoljna dubina očvrslog sloja. Istovremeno, izvorno organizacijsko stanje materijala, poput prisutnosti trakaste strukture, Widmanstattenove strukture itd., također će utjecati na učinak kaljenja i potrebno ga je prilagoditi prema specifičnoj situaciji.
(III) Proizvodna serija i trošak
U velikoj proizvodnji, trošak je važan faktor. Voda kao medij za kaljenje je jeftina i lako dostupna. Ekonomičan je izbor za male dijelove valjkastih lanaca koji se proizvode u velikim količinama. Međutim, za proizvodnju visokopreciznih i složenih dijelova, iako je trošak kaljenja u ulju ili slanoj vodi relativno visok, njegov sveukupni trošak može biti povoljniji na dugi rok jer može učinkovito smanjiti stopu otpada i poboljšati kvalitetu proizvoda. Osim toga, troškove održavanja i vijek trajanja medija za kaljenje također je potrebno sveobuhvatno razmotriti.
5. Korištenje i održavanje medija za gašenje
(I) Mjere opreza pri uporabi
Prilikom korištenja vode kao medija za gašenje, obratite pozornost na čimbenike poput temperature vode, čistoće i tvrdoće. Previsoka temperatura vode smanjit će brzinu hlađenja i utjecati na učinak gašenja; nečistoće i previsoka tvrdoća vode mogu uzrokovati probleme poput smanjene kvalitete površine obratka i stvaranja kamenca na opremi. Kod gašenja uljem, temperatura ulja, kvaliteta ulja i uvjeti miješanja moraju se strogo kontrolirati. Prekomjerna temperatura ulja usporit će brzinu hlađenja, pa čak i uzrokovati požar; a propadanje ulja utjecat će na performanse gašenja te ga je potrebno redovito mijenjati i filtrirati. Korištenje otopine slane vode i otopine kalcijevog klorida zahtijeva pažnju na koncentraciju, temperaturu i mjere zaštite od korozije otopine kako bi se osigurala stabilnost performansi hlađenja i siguran rad opreme.
(II) Točke održavanja
Redovito ispitivanje različitih parametara medija za gašenje, kao što su tvrdoća vode, viskoznost ulja i plamište te koncentracija otopine slane vode i otopine kalcijevog klorida, ključno je za osiguranje kvalitete gašenja. Istovremeno, spremnik za gašenje treba održavati čistim, a talog i nečistoće treba pravovremeno čistiti. Za gašenje uljem treba poduzeti i mjere zaštite od požara te opremiti odgovarajućom opremom za gašenje požara. Osim toga, korištenje odgovarajućih sustava za hlađenje i cirkulaciju može produžiti vijek trajanja medija za gašenje i poboljšati njegovu učinkovitost i stabilnost hlađenja.
6. Zaključak
Ukratko, odabir prikladnog medija za kaljenje igra vitalnu ulogu u poboljšanju performansi i kontroli kvalitete valjkastog lanca od čelika 45#. Voda, ulje, otopina soli i otopina kalcijevog klorida imaju svoje karakteristike. U praktičnoj primjeni, veličina, oblik, sastav materijala, proizvodna serija i trošak obratka trebaju se sveobuhvatno razmotriti kako bi se postigao najbolji učinak kaljenja. Međunarodni veleprodajni kupci i proizvođači trebali bi imati duboko razumijevanje karakteristika i primjenjivog opsega različitih medija za kaljenje, ojačati suradnju s dobavljačima toplinske obrade, optimizirati proces kaljenja, čime se poboljšava tržišna konkurentnost valjkastog lanca od čelika 45# i zadovoljava globalna tržišna potražnja za visokokvalitetnim komponentama prijenosa.
Vrijeme objave: 19. svibnja 2025.