Temperatura e tempo di tempra della catena a rulli: analisi dei parametri chiave del processo
Nel campo della trasmissione meccanica,catena a rulliè un componente chiave e le sue prestazioni influiscono direttamente sull'efficienza operativa e sull'affidabilità delle apparecchiature meccaniche. La tempra, come processo di trattamento termico fondamentale nella produzione di catene a rulli, svolge un ruolo fondamentale nel migliorarne la resistenza, la durezza, la resistenza all'usura e la durata a fatica. Questo articolo esplorerà approfonditamente i principi di determinazione della temperatura e del tempo di tempra delle catene a rulli, i parametri di processo dei materiali più comuni, il controllo di processo e gli ultimi sviluppi, con l'obiettivo di fornire riferimenti tecnici dettagliati ai produttori di catene a rulli e agli acquirenti all'ingrosso internazionali, per aiutarli a comprendere a fondo l'impatto del processo di tempra sulle prestazioni delle catene a rulli e a prendere decisioni più consapevoli in materia di produzione e approvvigionamento.
1. Concetti di base della tempra della catena a rulli
La tempra è un processo di trattamento termico che riscalda la catena a rulli a una determinata temperatura, la mantiene calda per un certo periodo di tempo e poi la raffredda rapidamente. Il suo scopo è migliorare le proprietà meccaniche della catena a rulli, come durezza e resistenza, modificando la struttura metallografica del materiale. Il raffreddamento rapido trasforma l'austenite in martensite o bainite, conferendo alla catena a rulli eccellenti proprietà complessive.
2. Base per la determinazione della temperatura di tempra
Punti critici dei materiali: le catene a rulli realizzate con materiali diversi presentano punti critici diversi, come Ac1 e Ac3. Ac1 è la temperatura più alta della regione bifase di perlite e ferrite, mentre Ac3 è la temperatura più bassa per la completa austenitizzazione. La temperatura di tempra viene solitamente selezionata a un valore superiore a Ac3 o Ac1 per garantire la completa austenitizzazione del materiale. Ad esempio, per le catene a rulli realizzate in acciaio 45, Ac1 è di circa 727 °C, Ac3 è di circa 780 °C e la temperatura di tempra viene spesso selezionata a circa 800 °C.
Composizione del materiale e requisiti prestazionali: il contenuto di elementi di lega influisce sulla temprabilità e sulle prestazioni delle catene a rulli. Per le catene a rulli con un elevato contenuto di elementi di lega, come le catene a rulli in acciaio legato, la temperatura di tempra può essere opportunamente aumentata per aumentare la temprabilità e garantire che anche il nucleo possa ottenere una buona durezza e resistenza. Per le catene a rulli in acciaio a basso tenore di carbonio, la temperatura di tempra non può essere troppo elevata per evitare una forte ossidazione e decarburazione, che compromettono la qualità superficiale.
Controllo delle dimensioni dei grani austenitici: i grani austenitici fini possono assumere una struttura martensitica fine dopo la tempra, conferendo alla catena a rulli maggiore resistenza e tenacità. Pertanto, la temperatura di tempra deve essere selezionata entro un intervallo che consenta di ottenere grani austenitici fini. In generale, all'aumentare della temperatura, i grani austenitici tendono ad aumentare di volume, ma un aumento appropriato della velocità di raffreddamento o l'adozione di misure di processo per raffinare i grani possono inibire in una certa misura la crescita dei grani.
3. Fattori che determinano il tempo di tempra
Dimensioni e forma della catena a rulli: le catene a rulli più grandi richiedono un tempo di isolamento più lungo per garantire che il calore venga completamente trasferito all'interno e che l'intera sezione trasversale sia austenitizzata uniformemente. Ad esempio, per le piastre delle catene a rulli con diametri maggiori, il tempo di isolamento può essere opportunamente prolungato.
Metodo di caricamento e impilamento del forno: un caricamento eccessivo del forno o un impilamento troppo denso causeranno un riscaldamento non uniforme della catena a rulli, con conseguente austenitizzazione non uniforme. Pertanto, nel determinare il tempo di tempra, è necessario considerare l'impatto del caricamento e del metodo di impilamento del forno sul trasferimento di calore, aumentare opportunamente il tempo di mantenimento e assicurarsi che ciascuna catena a rulli possa ottenere l'effetto di tempra ideale.
Uniformità della temperatura del forno e velocità di riscaldamento: un'apparecchiatura di riscaldamento con una buona uniformità della temperatura del forno può riscaldare uniformemente tutte le parti della catena a rulli, riducendo il tempo necessario per raggiungere la stessa temperatura e riducendo di conseguenza il tempo di mantenimento. La velocità di riscaldamento influirà anche sul grado di austenitizzazione. Un riscaldamento rapido può ridurre il tempo necessario per raggiungere la temperatura di tempra, ma il tempo di mantenimento deve garantire la completa omogeneizzazione dell'austenite.
4. Temperatura e tempo di tempra dei materiali comuni delle catene a rulli
Catena a rulli in acciaio al carbonio
Acciaio 45: la temperatura di tempra è generalmente compresa tra 800℃ e 850℃ e il tempo di mantenimento è determinato in base alle dimensioni della catena a rulli e al carico del forno, solitamente intorno ai 30-60 minuti. Ad esempio, per piccole catene a rulli in acciaio 45, la temperatura di tempra può essere impostata a 820℃ e il tempo di isolamento è di 30 minuti; per catene a rulli di grandi dimensioni, la temperatura di tempra può essere aumentata a 840℃ e il tempo di isolamento è di 60 minuti.
Acciaio T8: la temperatura di tempra è di circa 780℃-820℃ e il tempo di isolamento è generalmente di 20-50 minuti. La catena a rulli in acciaio T8 ha una durezza maggiore dopo la tempra e può essere utilizzata in occasioni di trasmissione con grandi carichi d'urto.
Catena a rulli in acciaio legato
Acciaio 20CrMnTi: la temperatura di tempra è solitamente compresa tra 860°C e 900°C e il tempo di isolamento è di 40-70 minuti. Questo materiale ha una buona temprabilità e resistenza all'usura ed è ampiamente utilizzato nelle catene a rulli nei settori automobilistico, motociclistico e altri.
Acciaio 40Cr: la temperatura di tempra è 830℃-860℃ e il tempo di isolamento è 30-60 minuti. La catena a rulli in acciaio 40Cr ha elevata resistenza e tenacità ed è ampiamente utilizzata nel campo della trasmissione industriale.
Catena a rulli in acciaio inossidabile: prendendo come esempio l'acciaio inossidabile 304, la sua temperatura di tempra è generalmente di 1050℃-1150℃ e il tempo di isolamento è di 30-60 minuti. La catena a rulli in acciaio inossidabile ha una buona resistenza alla corrosione ed è adatta all'industria chimica, alimentare e di altro tipo.
5. Controllo del processo di tempra
Controllo del processo di riscaldamento: utilizzare apparecchiature di riscaldamento avanzate, come forni ad atmosfera controllata, per controllare accuratamente la velocità di riscaldamento e l'atmosfera nel forno, riducendo così l'ossidazione e la decarburazione. Durante il processo di riscaldamento, controllare la velocità di riscaldamento in più fasi per evitare deformazioni della catena a rulli o stress termici causati da un improvviso aumento di temperatura.
Selezione del mezzo di tempra e controllo del processo di raffreddamento: selezionare un mezzo di tempra adatto in base al materiale e alle dimensioni della catena a rulli, come acqua, olio, liquido di tempra polimerico, ecc. L'acqua ha una velocità di raffreddamento rapida ed è adatta per catene a rulli in acciaio al carbonio di piccole dimensioni; l'olio ha una velocità di raffreddamento relativamente lenta ed è adatto per catene a rulli di dimensioni maggiori o in acciaio legato. Durante il processo di raffreddamento, controllare la temperatura, la velocità di agitazione e altri parametri del mezzo di tempra per garantire un raffreddamento uniforme ed evitare cricche da tempra.
Trattamento di rinvenimento: la catena a rulli dopo la tempra deve essere temprata in tempo per eliminare le sollecitazioni di tempra, stabilizzare la struttura e migliorarne la tenacità. La temperatura di rinvenimento è generalmente compresa tra 150 °C e 300 °C e il tempo di mantenimento è di 1 ora e 3 ore. La scelta della temperatura di rinvenimento deve essere determinata in base ai requisiti di utilizzo e ai requisiti di durezza della catena a rulli. Ad esempio, per le catene a rulli che richiedono un'elevata durezza, la temperatura di rinvenimento può essere opportunamente ridotta.
6. L'ultimo sviluppo della tecnologia di tempra
Processo di tempra isotermica: controllando la temperatura del mezzo di tempra, la catena a rulli viene mantenuta isotermicamente nell'intervallo di temperatura di trasformazione dell'austenite e della bainite per ottenere la struttura bainitica. La tempra isotermica può ridurre la deformazione da tempra, migliorare la precisione dimensionale e le proprietà meccaniche della catena a rulli ed è adatta alla produzione di catene a rulli ad alta precisione. Ad esempio, i parametri del processo di tempra isotermica della piastra della catena in acciaio C55E sono: temperatura di tempra 850 °C, temperatura isotermica 310 °C, tempo isotermico 25 min. Dopo la tempra, la durezza della piastra della catena soddisfa i requisiti tecnici e la resistenza, la fatica e altre proprietà della catena sono prossime a quelle dei materiali 50CrV trattati con lo stesso processo.
Processo di tempra graduale: la catena a rulli viene prima raffreddata in un mezzo a temperatura più elevata e poi in un mezzo a temperatura più bassa, in modo che le strutture interne ed esterne della catena a rulli vengano trasformate uniformemente. La tempra graduale può ridurre efficacemente lo stress da tempra, ridurre i difetti di tempra e migliorare la qualità e le prestazioni della catena a rulli.
Tecnologia di simulazione e ottimizzazione al computer: utilizzare software di simulazione al computer, come JMatPro, per simulare il processo di tempra della catena a rulli, prevedere cambiamenti nell'organizzazione e nelle prestazioni e ottimizzare i parametri del processo di tempra. Attraverso la simulazione, è possibile comprendere in anticipo l'influenza di diverse temperature e tempi di tempra sulle prestazioni della catena a rulli, ridurre il numero di test e migliorare l'efficienza della progettazione del processo.
In sintesi, la temperatura e il tempo di tempra della catena a rulli sono i parametri di processo chiave che ne influenzano le prestazioni. Nella produzione effettiva, è necessario selezionare ragionevolmente la temperatura e il tempo di tempra in base al materiale, alle dimensioni, ai requisiti di utilizzo e ad altri fattori della catena a rulli, nonché controllare rigorosamente il processo di tempra per ottenere prodotti di alta qualità e ad alte prestazioni. Allo stesso tempo, con il continuo sviluppo e l'innovazione delle tecnologie di tempra, come la tempra isotermica, la tempra graduata e l'applicazione della tecnologia di simulazione al computer, la qualità e l'efficienza produttiva delle catene a rulli saranno ulteriormente migliorate per soddisfare la crescente domanda del mercato.
Data di pubblicazione: 09-05-2025