Գլանաձև շղթայի կոփման գործընթաց. փոխանցման հուսալիությունը որոշող հիմնական բաղադրիչ

Գլանաձև շղթայի կոփման գործընթաց. փոխանցման հուսալիությունը որոշող հիմնական բաղադրիչ

Արդյունաբերական փոխանցման ոլորտում,գլանաձև շղթաներՀզորության և շարժման փոխանցման հիմնական բաղադրիչներն են, և դրանց աշխատանքը անմիջականորեն ազդում է ամբողջ մեխանիզմի շահագործման արդյունավետության և անվտանգության վրա: Հանքարդյունաբերական մեքենաների ծանրաբեռնված փոխանցումից մինչև ճշգրիտ մեքենաների ճշգրիտ կառավարում, գյուղատնտեսական մեքենաների դաշտային աշխատանքներից մինչև ավտոմեքենաների շարժիչների հզորության փոխանցում, գլանաձև շղթաները մշտապես խաղում են «հզորության կամրջի» դեր: Գլանաձև շղթաների արտադրության մեջ կոփումը, որը ջերմային մշակման գործընթացի հիմնական քայլն է, նման է այն կարևորագույն քայլին, որը «քարը վերածում է ոսկու», անմիջականորեն որոշելով շղթայի ամրությունը, ամրությունը, մաշվածության դիմադրությունը և ծառայության ժամկետը:

1. Ինչո՞ւ է կոփումը «պարտադիր դասընթաց» գլանաձև շղթաների արտադրության մեջ։

Մինչև կոփման գործընթացը քննարկելը, նախ պետք է պարզաբանենք. ինչո՞ւ է կարևոր գլանաձև շղթայի կոփումը: Սա սկսվում է շղթայի հիմնական բաղադրիչների՝ գլանների, թևքերի, քորոցների և միացնող թիթեղների մշակումից: Ձևավորումից հետո գլանաձև շղթայի հիմնական բաղադրիչները սովորաբար ենթարկվում են մարման գործընթացի. աշխատանքային մասը տաքացվում է կրիտիկական ջերմաստիճանից (սովորաբար 820-860°C) բարձր, որոշ ժամանակ պահվում է այդ ջերմաստիճանում, ապա արագ սառեցվում (օրինակ՝ ջրի կամ յուղի մեջ)՝ մետաղի ներքին կառուցվածքը մարտենսիտի վերածելու համար: Չնայած կոփումը զգալիորեն մեծացնում է աշխատանքային մասի կարծրությունը (հասնելով HRC 58-62-ի), այն նաև ունի լուրջ թերություն. չափազանց բարձր ներքին լարվածություններ և փխրունություն, ինչը այն դարձնում է կոտրման ենթակա ցնցումների կամ թրթռումների դեպքում: Պատկերացրեք, որ փոխանցման համար ուղղակիորեն օգտագործում եք կոփված գլանաձև շղթա: Սկզբնական բեռնման ժամանակ կարող են առաջանալ այնպիսի խափանումներ, ինչպիսիք են քորոցի կոտրումը և գլանաձև ճաքերը՝ աղետալի հետևանքներով:

Կոփման գործընթացը լուծում է կոփումից հետո «կարծր, բայց փխրուն» խնդիրը: Կոփված կտորը վերատաքացվում է մինչև կրիտիկական ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճան (սովորաբար 150-350°C), որոշ ժամանակ պահվում է այդ ջերմաստիճանում, ապա դանդաղորեն սառեցվում: Այս գործընթացը կարգավորում է մետաղի ներքին կառուցվածքը՝ կարծրության և ամրության միջև օպտիմալ հավասարակշռություն ապահովելու համար: Գլանաձև շղթաների դեպքում կոփումը հիմնական դեր է խաղում երեք հիմնական ոլորտներում.

Ներքին լարվածության թեթևացում. Թեթևացնում է մարման ընթացքում առաջացող կառուցվածքային և ջերմային լարվածությունները՝ կանխելով օգտագործման ընթացքում լարվածության կենտրոնացման պատճառով աշխատանքային մասի դեֆորմացիան և ճաքերը։

Մեխանիկական հատկությունների օպտիմալացում. կարգավորեք կարծրության, ամրության և կարծրության հարաբերակցությունը՝ հիմնվելով կիրառման պահանջների վրա, օրինակ՝ շինարարական մեքենաների շղթաները պահանջում են ավելի բարձր կարծրություն, մինչդեռ ճշգրիտ փոխանցման շղթաները՝ ավելի բարձր կարծրություն։

Կայունացրեք միկրոկառուցվածքը և չափսերը. Կայունացրեք մետաղի ներքին միկրոկառուցվածքը՝ օգտագործման ընթացքում միկրոկառուցվածքի փոփոխությունների հետևանքով շղթայի չափսերի դեֆորմացիան կանխելու համար, որը կարող է ազդել փոխանցման ճշգրտության վրա:

II. Գլանային շղթայի կոփման գործընթացի հիմնական պարամետրերը և կառավարման կետերը

Կոփման գործընթացի արդյունավետությունը կախված է երեք հիմնական պարամետրերի՝ ջերմաստիճանի, ժամանակի և սառեցման արագության ճշգրիտ վերահսկողությունից: Պարամետրերի տարբեր համակցությունները կարող են զգալիորեն տարբեր արդյունքներ ապահովել: Կոփման գործընթացը պետք է հարմարեցվի գլանաձև շղթայի տարբեր բաղադրիչներին (գլանաձևեր, թևքեր, քորոցներ և թիթեղներ)՝ դրանց տարբեր բեռնվածքի բնութագրերի և կատարողականի պահանջների պատճառով:

1. Ջերմաստիճանի կոփում. «Միջուկային կոճակ»՝ կատարողականի կառավարման համար
Մղման ջերմաստիճանը ամենակարևոր գործոնն է մշակվող մասի վերջնական կատարողականությունը որոշելու համար: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց մշակվող մասի կարծրությունը նվազում է, իսկ ամրությունը՝ մեծանում: Կախված գլանաձև շղթայի կիրառությունից, մղման ջերմաստիճանները սովորաբար դասակարգվում են հետևյալ կերպ.
Ցածր ջերմաստիճանի կոփում (150-250°C): Հիմնականում օգտագործվում է բարձր կարծրություն և մաշվածության դիմադրություն պահանջող բաղադրիչների համար, ինչպիսիք են գլանները և թևքերը: Ցածր ջերմաստիճանի կոփումը պահպանում է HRC 55-60 աշխատանքային մասի կարծրությունը՝ միաժամանակ վերացնելով որոշ ներքին լարվածություններ, ինչը այն հարմար է դարձնում բարձր հաճախականության, ցածր հարվածային փոխանցման կիրառությունների համար (օրինակ՝ մեքենայական գործիքների իլիկի շարժիչներ):
Միջին ջերմաստիճանի կոփում (300-450°C): Հարմար է բարձր ամրություն և առաձգականություն պահանջող բաղադրիչների համար, ինչպիսիք են քորոցները և շղթայական թիթեղները: Միջին ջերմաստիճանի կոփումից հետո մշակվող նյութի կարծրությունը նվազում է մինչև HRC 35-45, զգալիորեն բարելավելով դրա հոսունության սահմանը և առաձգականության սահմանը, թույլ տալով այն դիմակայել ծանր հարվածային բեռներին (օրինակ՝ շինարարական մեքենաներում և հանքարդյունաբերական սարքավորումներում):
Բարձր ջերմաստիճանային կոփում (500-650°C): Հազվադեպ է օգտագործվում միջուկային գլանաձև շղթայի բաղադրիչների համար, այն օգտագործվում է միայն մասնագիտացված կիրառություններում՝ բարձր ամրություն պահանջող օժանդակ բաղադրիչների համար: Այս ջերմաստիճանում կարծրությունն էլ ավելի է նվազում (HRC 25-35), բայց հարվածային ամրությունը զգալիորեն բարելավվում է:
Հիմնական վերահսկման կետեր. Ջերմաստիճանի միատարրությունը կոփման վառարանում կարևոր է, ջերմաստիճանի տարբերությունները վերահսկվում են ±5°C սահմաններում: Անհավասար ջերմաստիճանները կարող են հանգեցնել աշխատանքային մասերի նույն խմբաքանակի զգալի տատանումների: Օրինակ, գլանների վրա չափազանց բարձր տեղայնացված ջերմաստիճանները կարող են ստեղծել «մեղմ կետեր», որոնք նվազեցնում են մաշվածության դիմադրությունը: Չափազանց ցածր ջերմաստիճանները կարող են ոչ լիարժեքորեն վերացնել ներքին լարվածությունները, ինչը հանգեցնում է ճաքերի առաջացմանը:

2. Մեղմացման ժամանակ. «Բավարար պայման» միկրոկառուցվածքային փոխակերպման համար
Կոփման ժամանակը պետք է ապահովի մշակվող մասի բավարար միկրոկառուցվածքային փոխակերպումը՝ խուսափելով գերկոփման պատճառով կատարողականի վատթարացումից: Չափազանց կարճ ժամանակը կանխում է ներքին լարվածության լիակատար ազատումը, ինչը հանգեցնում է միկրոկառուցվածքային ոչ լիարժեք փոխակերպման և անբավարար կարծրության: Չափազանց երկար ժամանակը մեծացնում է արտադրական ծախսերը և կարող է նաև հանգեցնել կարծրության չափազանց նվազման: Գլանաձև շղթայի բաղադրիչների կոփման ժամանակը սովորաբար որոշվում է մշակվող մասի հաստությամբ և վառարանի բեռով.
Բարակ պատերով բաղադրիչներ (օրինակ՝ շղթայական թիթեղներ, 3-8 մմ հաստությամբ). Կոփման ժամանակը սովորաբար 1-2 ժամ է։
Հաստ պատերով բաղադրիչներ (օրինակ՝ գլանակներ և քորոցներ, 10-30 մմ տրամագծով). Կոփման ժամանակը պետք է երկարաձգվի մինչև 2-4 ժամ։
Ավելի մեծ վառարանային բեռների դեպքում, մխման ժամանակը պետք է ավելացվի 10%-20%-ով՝ աշխատանքային մասի միջուկին հավասարաչափ ջերմափոխանակում ապահովելու համար։
Հիմնական վերահսկման կետեր. «Ջերմաստիճանի աստիճանական բարձրացման» մեթոդի կիրառումը կարող է օպտիմալացնել մխման արդյունավետությունը՝ նախ վառարանի ջերմաստիճանը բարձրացնել մինչև նպատակային ջերմաստիճանի 80%-ը, պահել 30 րոպե, ապա բարձրացնել մինչև նպատակային ջերմաստիճան՝ ջերմաստիճանի արագ բարձրացման պատճառով աշխատանքային մասի վրա նոր ջերմային լարվածություններից խուսափելու համար։

3. Սառեցման արագություն. կայուն աշխատանքի «պաշտպանության վերջին գիծը»
Կոփումից հետո սառեցման արագությունը համեմատաբար փոքր ազդեցություն ունի աշխատանքային մասի աշխատանքի վրա, բայց այն դեռ պետք է պատշաճ կերպով վերահսկվի: Սովորաբար օգտագործվում է օդային սառեցում (բնական սառեցում) կամ վառարանային սառեցում (վառարանի սառեցում):

Ցածր ջերմաստիճանում կոփումից հետո, օդային սառեցումը սովորաբար օգտագործվում է ջերմաստիճանը սենյակային ջերմաստիճանի արագ իջեցնելու և միջին ջերմաստիճանների երկարատև ազդեցությունից խուսափելու համար, ինչը կարող է հանգեցնել կարծրության կորստի:

Եթե ​​միջին ջերմաստիճանում կոփումից հետո անհրաժեշտ է ավելի բարձր ամրություն, կարող է օգտագործվել վառարանային սառեցում: Դանդաղ սառեցման գործընթացը հետագայում կատարելագործում է հատիկների չափը և բարելավում հարվածային դիմադրությունը:

Հիմնական վերահսկման կետեր. Սառեցման գործընթացի ընթացքում կարևոր է խուսափել աշխատանքային մասի մակերեսի և օդի միջև անհավասար շփումից, որը կարող է հանգեցնել օքսիդացման կամ դեկարբուրացման: Պաշտպանիչ գազեր, ինչպիսիք են ազոտը, կարող են ներմուծվել կոփման վառարան, կամ հակաօքսիդացնող ծածկույթներ կարող են քսվել աշխատանքային մասի մակերեսին՝ մակերեսի որակն ապահովելու համար:

III. Գլանաձև շղթայի կոփման տարածված խնդիրներ և լուծումներ

Նույնիսկ եթե հիմնական պարամետրերը հասկացված են, կոփման որակի հետ կապված խնդիրներ կարող են առաջանալ իրական արտադրության մեջ՝ պայմանավորված սարքավորումներով, շահագործմամբ կամ նյութերով։ Ստորև ներկայացված են գլանաձև շղթայով կոփման ընթացքում հանդիպող չորս ամենատարածված խնդիրները և դրանց համապատասխան լուծումները.

1. Անբավարար կամ անհավասար կարծրություն

Ախտանիշներ՝ Պատրաստվածքի կարծրությունը ցածր է նախագծային պահանջից (օրինակ՝ գլանակի կարծրությունը չի հասնում HRC 55-ի), կամ նույն պատրաստվածքի տարբեր մասերի միջև կարծրության տարբերությունը գերազանցում է HRC 3-ը։ Պատճառներ՝
Ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է կամ պահպանման ժամանակը չափազանց երկար է։
Կոփման վառարանի ջերմաստիճանի բաշխումը անհավասար է։
Հագեցումից հետո աշխատանքային մասի սառեցման արագությունը անբավարար է, ինչը հանգեցնում է մարտենսիտի թերի առաջացմանը։
Լուծումներ՝
Կարգավորեք կոփման վառարանի ջերմազույգը, պարբերաբար վերահսկեք վառարանի ներսում ջերմաստիճանի բաշխումը և փոխարինեք հնացած ջեռուցման խողովակները։
Խստորեն վերահսկել ջերմաստիճանը և ժամանակը տեխնոլոգիական թերթիկի համաձայն և կիրառել փուլային պահպանում։
Օպտիմալացրեք մարման և սառեցման գործընթացը՝ աշխատանքային մասի արագ և միատարր սառեցումն ապահովելու համար։

2. Ներքին լարվածությունը չի վերանում, ինչը հանգեցնում է ճաքերի առաջացմանը օգտագործման ընթացքում
Ախտանիշներ՝ շղթայի սկզբնական տեղադրման և օգտագործման ընթացքում քորոցը կամ շղթայի թիթեղը կարող է կոտրվել առանց նախազգուշացման՝ առաջացնելով փխրուն կոտրվածք։
Պատճառները՝
Կոփման ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է կամ պահպանման ժամանակը չափազանց կարճ, ինչը հանգեցնում է ներքին լարվածության անբավարար ազատմանը։
Պատրաստված կտորը չի կոփվում անմիջապես կոփումից հետո (ավելի քան 24 ժամ), ինչը հանգեցնում է ներքին լարվածության կուտակման: Լուծում.
Համապատասխանաբար բարձրացրեք կոփման ջերմաստիճանը՝ հիմնվելով աշխատանքային մասի հաստության վրա (օրինակ՝ 300°C-ից մինչև 320°C՝ քորոցների համար) և երկարացրեք պահպանման ժամանակը։
Հանգստացնելուց հետո աշխատանքային մասը պետք է կոփվի 4 ժամվա ընթացքում՝ լարվածության երկարատև կուտակումից խուսափելու համար:
Մնացորդային լարվածությունը հետագայում վերացնելու համար հիմնական բաղադրիչների համար օգտագործեք «երկրորդային կոփման» գործընթաց (սկզբնական կոփումից հետո սառեցրեք մինչև սենյակային ջերմաստիճան, ապա կրկին կոփեք բարձր ջերմաստիճաններում):

3. Մակերեսային օքսիդացում և դեկարբուրացում

Ախտանիշներ՝ Պատրաստվածքի մակերեսին հայտնվում է մոխրագույն-սև օքսիդային թեփուկ, կամ կարծրության չափիչը ցույց է տալիս, որ մակերեսի կարծրությունը ցածր է միջուկի կարծրությունից (ապածխաջրածնային շերտի հաստությունը ավելի քան 0.1 մմ է):
Պատճառը՝
Կոփման վառարանում օդի չափազանց պարունակությունը ռեակցիա է առաջացնում աշխատանքային մասի և թթվածնի միջև։
Չափից շատ կոփման ժամանակը հանգեցնում է ածխածնի ցրմանը և մակերեսից ցրմանը: Լուծում. Օգտագործեք ազոտի կամ ջրածնի պաշտպանիչ մթնոլորտով փակ կոփման վառարան՝ վառարանում թթվածնի պարունակությունը 0.5%-ից ցածր պահելու համար: Կրճատեք ավելորդ կոփման ժամանակը և օպտիմալացրեք վառարանի բեռնման մեթոդը՝ աշխատանքային մասերի չափից շատ փաթեթավորումից խուսափելու համար: Թեթևակի օքսիդացված աշխատանքային մասերի համար կոփումից հետո կատարեք կրակոցային պայթեցում՝ մակերեսային նստվածքը հեռացնելու համար:

4. Չափային դեֆորմացիա

Ախտանիշներ՝ գլանակի չափազանց օվալաձևություն (0.05 մմ-ից ավելի) կամ շղթայի թիթեղի անցքերի սխալ դասավորվածություն։

Պատճառը՝ Չափազանց արագ տաքացման կամ սառեցման արագությունը առաջացնում է ջերմային լարվածություն, որը հանգեցնում է դեֆորմացիայի:

Վառարանի բեռնման ընթացքում աշխատանքային մասերի սխալ տեղադրումը հանգեցնում է անհավասար լարվածության:

Լուծում. Ջերմային լարվածությունը նվազեցնելու համար օգտագործեք դանդաղ տաքացում (50°C/ժամ) և դանդաղ սառեցում:

Նախագծեք մասնագիտացված հարմարանքներ՝ ապահովելու համար, որ աշխատանքային մասը մնա ազատ կոփման ընթացքում՝ սեղմման դեֆորմացիան կանխելու համար։

Բարձր ճշգրտության մասերի համար, կոփումից հետո ավելացրեք ուղղման քայլ՝ օգտագործելով ճնշման ուղղում կամ ջերմային մշակում՝ չափերը շտկելու համար:

IV. Կոփման գործընթացի որակի ստուգում և ընդունման չափանիշներ

Որպեսզի ապահովվի, որ գլանաձև շղթայի բաղադրիչները համապատասխանում են կատարողականի պահանջներին կոփումից հետո, պետք է ստեղծվի որակի համապարփակ ստուգման համակարգ, որը կանցկացնի համապարփակ ստուգումներ չորս չափանիշով՝ տեսք, կարծրություն, մեխանիկական հատկություններ և միկրոկառուցվածք:

1. Արտաքին տեսքի ստուգում

Ստուգման բովանդակություն՝ Մակերեսային թերություններ, ինչպիսիք են թեփուկը, ճաքերը և փոսիկները։

Ստուգման մեթոդ՝ տեսողական ստուգում կամ խոշորացույցով ստուգում (10x մեծացում):

Ընդունման չափանիշներ՝ մակերեսին տեսանելի թեփուկներ, ճաքեր կամ կնճիռներ չկան, և գույնը միատարր է։

2. Կարծրության ստուգում

Ստուգման բովանդակություն՝ Մակերեսի կարծրություն և կարծրության միատարրություն։

Ստուգման մեթոդ. Օգտագործեք Rockwell կարծրության չափիչ (HRC)՝ գլանների և քորոցների մակերեսային կարծրությունը ստուգելու համար: Յուրաքանչյուր խմբաքանակից պատրաստված մասերի 5%-ը պատահականորեն նմուշառվում է, և ստուգվում են յուրաքանչյուր պատրաստվածքի երեք տարբեր տեղեր:

Ընդունման չափանիշներ՝

Գլանակներ և թևքեր՝ HRC 55-60, նույն խմբաքանակի ներսում ≤ HRC3 կարծրության տարբերությամբ։

Գնդիկի և շղթայի թիթեղ՝ HRC 35-45, նույն խմբաքանակի ներսում ≤ HRC2 կարծրության տարբերությամբ։ 3. Մեխանիկական հատկությունների փորձարկում

Փորձարկման բովանդակություն՝ ձգման դիմադրություն, հարվածային դիմադրություն։

Փորձարկման մեթոդ. Ստանդարտ նմուշները պատրաստվում են յուրաքանչյուր եռամսյակի մեկ խմբաքանակից՝ ձգման փորձարկման (GB/T 228.1) և հարվածային փորձարկման (GB/T 229) համար։

Ընդունման չափանիշներ՝

Ձգման ամրություն. ամրակներ ≥ 800 ՄՊա, շղթաներ ≥ 600 ՄՊա։

Հարվածային դիմացկունություն՝ ամրակներ ≥ 30 Ջ/սմ², շղթաներ ≥ 25 Ջ/սմ²:

4. Միկրոկառույցի փորձարկում

Փորձարկման բովանդակությունը. Ներքին կառուցվածքը միատարր կոփված մարտենսիտ է և կոփված բայնիտ։

Փորձարկման մեթոդ. Պատրաստի մասի լայնական կտրվածքները կտրվում, հղկվում և փորագրվում են, ապա դիտարկվում են մետաղագրական մանրադիտակով (400x մեծացում):

Ընդունման չափանիշներ՝ Միատարր կառուցվածք՝ առանց ցանցային կարբիդների կամ խոշորահատիկների, և ապաածխաջրածնային շերտի հաստությունը ≤ 0.05 մմ է։

V. Արդյունաբերության միտումներ. Ինտելեկտուալ կոփման գործընթացների զարգացման ուղղությունը

Արդյունաբերություն 4.0 տեխնոլոգիաների լայն տարածման հետ մեկտեղ, գլանաձև շղթայով կոփման գործընթացները զարգանում են դեպի ինտելեկտուալ, ճշգրիտ և կանաչ գործընթացներ: Հետևյալը երեք հիմնական միտումներ է, որոնք արժե նշել.

1. Խելացի ջերմաստիճանի կառավարման համակարգ

Ինտերնետային իրերի (IoT) տեխնոլոգիայի միջոցով, կոփման վառարանի ներսում տեղադրվում են բարձր ճշգրտության ջերմազույգերի և ինֆրակարմիր ջերմաստիճանի սենսորների բազմաթիվ հավաքածուներ՝ իրական ժամանակում ջերմաստիճանի տվյալներ հավաքելու համար: Արհեստական ​​բանականության ալգորիթմների միջոցով տաքացման հզորությունը ավտոմատ կերպով կարգավորվում է՝ ջերմաստիճանի կառավարման ճշգրտությունը ±2°C սահմաններում ապահովելու համար: Ավելին, համակարգը գրանցում է կոփման կորը յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար՝ ստեղծելով որակի հետևողական գրառում:

2. Թվային գործընթացի մոդելավորում

Օգտագործելով վերջավոր տարրերի վերլուծության ծրագրակազմ (օրինակ՝ ANSYS), մշակման ընթացքում մշակվող մասի ջերմաստիճանի և լարվածության դաշտերը մոդելավորվում են՝ կանխատեսելու համար հնարավոր դեֆորմացիան և անհավասար աշխատանքը, այդպիսով օպտիմալացնելով գործընթացի պարամետրերը: Օրինակ, մոդելավորումը կարող է որոշել որոշակի գլանաձև մոդելի համար օպտիմալ մշակման ժամանակը, 30%-ով բարձրացնելով արդյունավետությունը՝ համեմատած ավանդական փորձարկման և սխալի մեթոդների հետ:
3. Կանաչ և էներգախնայող գործընթացներ

Ցածր ջերմաստիճանի, կարճաժամկետ կոփման տեխնոլոգիայի մշակումը նվազեցնում է կոփման ջերմաստիճանը և էներգիայի սպառումը՝ կատալիզատոր ավելացնելով: Արտադրամասերի նախնական տաքացման համար կոփման վառարանից արտանետվող բարձր ջերմաստիճանի ծխնելույզային գազից ջերմությունը վերամշակելու համար թափոնային ջերմության վերականգնման համակարգի ներդրումը ապահովում է ավելի քան 20% էներգախնայողություն: Ավելին, ջրում լուծվող հակաօքսիդացնող ծածկույթների օգտագործումը որպես ավանդական յուղային հիմքով ծածկույթների այլընտրանք, նվազեցնում է ցնդող օրգանական միացությունների արտանետումները: