כיצד להפחית את המאמץ השיורי של שרשרת גלילים לאחר ריתוך

כיצד להפחית את המאמץ השיורי של שרשרת גלילים לאחר ריתוך
בתהליך הייצור והיצירה של שרשראות גלילים, ריתוך הוא תהליך מפתח. עם זאת, לעיתים קרובות יישאר מאמץ שיורי בשרשרת הגלילה לאחר הריתוך. אם לא יינקטו צעדים יעילים להפחתתו, יהיו לכך השפעות שליליות רבות על האיכות והביצועים של...שרשרת גלילים, כגון הפחתת חוזק העייפות שלה, גרימת עיוות ואף שבר, ובכך משפיעה על השימוש הרגיל ועל חיי שרשרת הגלילים בציוד מכני שונה. לכן, חשוב מאוד ללמוד לעומק ולשלוט בשיטות להפחתת המאמץ השיורי של ריתוך שרשרת הגלילים.

1. גורמים ללחץ שיורי
במהלך תהליך הריתוך, חלק הריתוך של שרשרת הגלילים יהיה נתון לחימום וקירור לא אחידים. במהלך הריתוך, טמפרטורת הריתוך והאזור שמסביב עולה במהירות, והחומר המתכתי מתרחב; ובמהלך תהליך הקירור, התכווצות המתכת באזורים אלה מוגבלת על ידי המתכת הלא מחוממת שמסביב, ובכך נוצרת מאמץ שיורי בריתוך.
תנאי האילוץ במהלך הריתוך ישפיעו גם על גודל ופיזור המאמץ השיורי. אם שרשרת הגלילים מוגבלת מאוד במהלך הריתוך, כלומר, מידת העיוות הקבוע או המוגבל גדולה, אז במהלך תהליך הקירור לאחר הריתוך, המאמץ השיורי הנגרם עקב חוסר היכולת להתכווץ בחופשיות יגדל בהתאם.
לא ניתן להתעלם מגורמים של חומר המתכת עצמו. לחומרים שונים יש תכונות פיזיקליות ומכניות תרמיות שונות, אשר יובילו להתפשטות תרמית, התכווצות וחוזק כניעה שונים של החומרים במהלך הריתוך, ובכך משפיעים על יצירת מאמץ שיורי. לדוגמה, חלק מפלדות סגסוגת בעלות חוזק גבוה הן בעלות חוזק כניעה גבוה והן נוטות לייצר מאמץ שיורי גדול במהלך הריתוך.

2. שיטות להפחתת מאמץ שיורי בריתוך שרשראות גלילים

(א) אופטימיזציה של תהליך הריתוך

יש לארגן את רצף הריתוך באופן סביר: בריתוך שרשרת גלילים, יש לרתך תחילה ריתוכים עם הצטמקות גדולה, וריתוכים עם הצטמקות קטנה יש לרתך מאוחר יותר. זה מאפשר לריתוך להתכווץ בחופשיות רבה יותר במהלך הריתוך, מה שמפחית את המאמץ השיורי הנגרם מהצטמקות מוגבלת של הריתוך. לדוגמה, בעת ריתוך לוחות השרשרת הפנימיים והחיצוניים של שרשרת גלילים, לוח השרשרת הפנימי מרותך תחילה, ולאחר מכן לוח השרשרת החיצוני מרותך לאחר שהוא מתקרר, כך שהריתוך של לוח השרשרת הפנימי לא יוגבל יתר על המידה על ידי לוח השרשרת החיצוני בעת ההתכווצות.

השתמשו בשיטות ופרמטרים מתאימים לריתוך: לשיטות ריתוך שונות יש מאמצים שיוריים שונים על שרשראות גלילים. לדוגמה, ריתוך עם הגנה מפני גז יכול להפחית את האזור המושפע מחום במידה מסוימת בהשוואה לשיטות ריתוך מסורתיות מסוימות בשל חום הקשת המרוכז והיעילות התרמית הגבוהה שלו, ובכך להפחית את המאמץ השיורי. יחד עם זאת, חשוב גם לבחור באופן סביר פרמטרים כגון זרם ריתוך, מתח ומהירות ריתוך. זרם ריתוך מוגזם יוביל לחדירת ריתוך מוגזמת ולקלט חום מוגזם, מה שיגרום להתחממות יתר של מפרק הריתוך ולהגדלת המאמץ השיורי; בעוד שפרמטרי ריתוך מתאימים יכולים להפוך את תהליך הריתוך ליציב יותר, להפחית פגמי ריתוך ובכך להפחית את המאמץ השיורי.
בקרת טמפרטורת הבין-שכבתית: בעת ריתוך שרשראות גלילים בשכבות מרובות ובמעברים מרובים, בקרת טמפרטורת הבין-שכבתית היא מדד יעיל להפחתת מאמץ שיורי. טמפרטורת בין-שכבתית מתאימה יכולה לשמור על פלסטיות טובה של המתכת של הריתוך והאזור המושפע מחום במהלך תהליך הריתוך, מה שתורם להתכווצות הריתוך ולשחרור מאמץ. באופן כללי, יש לקבוע את טמפרטורת הבין-שכבתית בהתאם לתכונות החומרים המשמשים בשרשרת הגלילים ולדרישות תהליך הריתוך, ויש למדוד ולשלוט בטמפרטורה במהלך תהליך הריתוך כדי להבטיח שטמפרטורת הבין-שכבתית תהיה בטווח המתאים.
(II) אימוץ אמצעי חימום מקדים וחימום לאחר הריתוך המתאימים
חימום מוקדם: לפני ריתוך שרשרת הגלילים, חימום מוקדם של החומר הריתוך יכול להפחית ביעילות את המאמץ השיורי בריתוך. חימום מוקדם יכול להפחית את הפרש הטמפרטורות של מפרק הריתוך ולהפוך את פיזור הטמפרטורות של החומר הריתוך לאחיד יותר במהלך הריתוך, ובכך להפחית את המאמץ התרמי הנגרם על ידי גרדיאנט הטמפרטורה. בנוסף, חימום מוקדם יכול גם להעלות את הטמפרטורה ההתחלתית של החומר הריתוך, להפחית את הפרש הטמפרטורות בין מתכת הריתוך לחומר הבסיס, לשפר את ביצועי המפרק הריתוך, להפחית את יצירת פגמי הריתוך, ובכך להפחית את המאמץ השיורי. קביעת טמפרטורת החימום המוקדם צריכה להתבסס על ההרכב, העובי, שיטת הריתוך וטמפרטורת הסביבה של חומר שרשרת הגלילים.
חימום לאחר הריתוך: טיפול בחום לאחר הריתוך, כלומר טיפול בדה-הידרוגנציה, הוא גם אחד האמצעים החשובים להפחתת המאמץ השיורי בריתוך שרשראות גלילים. טיפול בחום לאחר הריתוך מחמם בדרך כלל את הריתוך לכ-250-350 מעלות צלזיוס מיד לאחר השלמת הריתוך ומקרר אותו לטמפרטורה מסוימת, ולאחר מכן מתקרר באיטיות לאחר שמירה על חום למשך זמן מסוים. התפקיד העיקרי של החימום לאחר הריתוך הוא להאיץ את הדיפוזיה והבריחה של אטומי מימן בריתוך ובאזור המושפע מחום, להפחית את תכולת המימן בריתוך, ובכך להפחית את האפשרות לסדיקה של קורוזיה כתוצאה ממימן, וגם לסייע בהקלה על מאמץ שיורי בריתוך. טיפול בחום לאחר הריתוך חשוב במיוחד לריתוך של פלדות חוזק גבוה ושרשראות גלילים עבות דופן.
(III) ביצוע טיפול בחום לאחר הריתוך
הרפיה בטמפרטורה גבוהה כוללת: יש להניח את כל שרשרת הגלילים בתנור חימום, לחמם אותה באיטיות לכ-600-700 מעלות צלזיוס, לשמור על חום למשך זמן מסוים, ולאחר מכן לקרר אותה לטמפרטורת החדר בעזרת התנור. טיפול הרפיה בטמפרטורה גבוהה כולל זה יכול לבטל ביעילות את המאמץ השיורי בשרשרת הגלילים, בדרך כלל ניתן לבטל 80%-90% מהמאמץ השיורי. יש לשלוט בטמפרטורה ובזמן של הרפיה בטמפרטורה גבוהה במדויק בהתאם לגורמים כמו החומר, הגודל ודרישות הביצועים של שרשרת הגלילים כדי להבטיח את אפקט ואיכות הטיפול בחום. עם זאת, טיפול הרפיה בטמפרטורה גבוהה כולל דורש ציוד טיפול בחום גדול יותר ועלות הטיפול גבוהה יחסית, אך עבור חלק ממוצרי שרשרת הגלילים עם דרישות מחמירות לגבי מאמץ שיורי, זוהי שיטה אידיאלית לביטול מאמץ שיורי.
הרפיה מקומית בטמפרטורה גבוהה: כאשר שרשרת הגלילים גדולה בגודלה או בצורתה מורכבת, וההרפיה בטמפרטורה גבוהה באופן כללי קשה, ניתן להשתמש בהרפיה מקומית בטמפרטורה גבוהה. הרפיה מקומית בטמפרטורה גבוהה היא חימום של ריתוך שרשרת הגלילים והאזור הסמוך אליו בלבד כדי לבטל את המאמץ השיורי באזור. בהשוואה להרפיה בטמפרטורה גבוהה באופן כללי, להרפיה מקומית בטמפרטורה גבוהה יש דרישות ציוד ועלויות עיבוד נמוכות יחסית, אך השפעתה על ביטול המאמץ השיורי אינה יסודית כמו הרפיה בטמפרטורה גבוהה באופן כללי. בעת ביצוע הרפיה מקומית בטמפרטורה גבוהה, יש לשים לב לאחידות אזור החימום ולשליטה בטמפרטורת החימום כדי למנוע ריכוז מאמץ חדש או בעיות איכות אחרות הנגרמות כתוצאה מחימום יתר מקומי או טמפרטורה לא אחידה.
(IV) שיטת מתיחה מכנית
שיטת המתיחה המכנית היא הפעלת כוח מתיחה על שרשרת הגלילים לאחר הריתוך כדי לגרום לעיוות פלסטי, ובכך לקזז את העיוות הדחיסי שנוצר במהלך תהליך הריתוך ולהשיג את המטרה של הפחתת המאמץ השיורי. בפעולה בפועל, ניתן להשתמש בציוד מתיחה מיוחד כדי לקבוע את כוח המתיחה ומהירות המתיחה המתאימים בהתאם למפרטים ולדרישות הביצועים של שרשרת הגלילים כדי למתוח את שרשרת הגלילים באופן אחיד. לשיטה זו יש השפעה טובה על חלק ממוצרי שרשרת הגלילים הדורשים בקרת גודל מדויקת וסילוק מאמץ שיורי, אך יש צורך לצייד אותה בציוד מתיחה מתאים ובמפעילים מקצועיים, ויש לה דרישות מסוימות לאתרי ייצור ולתנאי תהליך.
(V) שיטת מתיחה בהפרש טמפרטורות
העיקרון הבסיסי של שיטת מתיחת הפרשי הטמפרטורה הוא להשתמש בהפרש הטמפרטורה שנוצר על ידי חימום מקומי כדי לגרום לעיוות מתיחה באזור הריתוך, ובכך להפחית את המאמץ השיורי. הפעולה הספציפית היא שימוש בלפיד אוקסיאצטילן לחימום כל צד של ריתוך שרשרת הגלילים, ובמקביל שימוש בצינור מים עם שורת חורים כדי לרסס מים לקירור במרחק מסוים מאחורי הלפיד. בדרך זו, נוצר אזור טמפרטורה גבוהה משני צידי הריתוך, בעוד שטמפרטורת אזור הריתוך נמוכה. המתכת משני הצדדים מתרחבת עקב החום ומותחת את אזור הריתוך בטמפרטורה נמוכה יותר, ובכך משיגה את המטרה של ביטול חלק ממאמץ הריתוך השיורי. הציוד של שיטת מתיחת הפרשי הטמפרטורה הוא פשוט יחסית וקל לתפעול. ניתן ליישם אותו בגמישות באתר הבנייה או באתר הייצור, אך השפעתו על ביטול המאמץ השיורי מושפעת מאוד מפרמטרים כמו טמפרטורת חימום, מהירות קירור ומרחק ריסוס מים. יש לשלוט בו במדויק ולהתאים אותו בהתאם לתנאים בפועל.
(VI) טיפול הזדקנות רטט
טיפול הזדקנות ברעידות משתמש בהשפעת אנרגיית הרטט המכנית כדי לגרום לשרשרת הגלילים להדהד, כך שהמאמץ השיורי בתוך חומר העבודה הופך הומוגני ומופחת. שרשרת הגלילים מונחת על ציוד הזדקנות ברעידות מיוחד, והתדירות והמשרעת של המעורר מותאמים כדי לגרום לשרשרת הגלילים להדהד בפרק זמן מסוים. במהלך תהליך התהודה, גרגירי המתכת בתוך שרשרת הגלילים יחליקו ויסדרו מחדש, המיקרו-מבנה ישתפר, והמאמץ השיורי יקטן בהדרגה. לטיפול הזדקנות ברעידות יש יתרונות של ציוד פשוט, זמן עיבוד קצר, עלות נמוכה, יעילות גבוהה וכו', והוא לא ישפיע על איכות פני השטח של שרשרת הגלילים. לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור שרשראות גלילים. באופן כללי, טיפול הזדקנות ברעידות יכול לבטל כ-30% - 50% מהמאמץ השיורי של ריתוך שרשראות גלילים. עבור חלק ממוצרי שרשראות גלילים שאינם דורשים מאמץ שיורי גבוה במיוחד, טיפול הזדקנות ברעידות הוא שיטה חסכונית ויעילה לביטול מאמץ שיורי.
(VII) שיטת פטיש
שיטת הפטישים היא שיטה פשוטה ונפוצה להפחתת מאמץ שיורי בריתוך. לאחר ריתוך שרשרת הגלילים, כאשר טמפרטורת הריתוך היא 100-150 מעלות צלזיוס או מעל 400 מעלות צלזיוס, יש להשתמש בפטיש קטן כדי להקיש באופן שווה על הריתוך והאזורים הסמוכים לו כדי לגרום לעיוות פלסטי מקומי של המתכת, ובכך להפחית את המאמץ השיורי. יש לציין כי במהלך תהליך הפטישים, יש להימנע ממנו בטווח טמפרטורות של 200-300 מעלות צלזיוס, מכיוון שהמתכת נמצאת בשלב שבירות בשלב זה, ופטישים עלולים בקלות לגרום לסדקים בריתוך. בנוסף, עוצמת ותדירות הפטישים צריכים להיות מתונים, ויש להתאים אותם בהתאם לגורמים כמו עובי שרשרת הגלילים וגודל הריתוך כדי להבטיח את אפקט הפטיש ואיכותו. שיטת הפטישים מתאימה בדרך כלל לכמה ריתוכים קטנים ופשוטים של שרשרת גלילים. עבור ריתוכים גדולים או מורכבים של שרשרת גלילים, השפעת שיטת הפטישים עשויה להיות מוגבלת ויש להשתמש בה בשילוב עם שיטות אחרות.

3. כיצד לבחור שיטה מתאימה להפחתת מתח שיורי
בייצור בפועל, בהתאם למצבים ולדרישות השונות של שרשרת הגלילים, יש צורך לשקול באופן מקיף את היתרונות והחסרונות, היקף היישום, העלות וגורמים אחרים של שיטות שונות להפחתת מאמץ שיורי כדי לבחור שיטת טיפול מתאימה. לדוגמה, עבור שרשראות גלילים בעלות דיוק גבוה, חוזק גבוה ובעלות דופן עבה, חישול בטמפרטורה גבוהה עשוי להיות הבחירה הטובה ביותר; בעוד שעבור קבוצות גדולות וצורות פשוטות של שרשראות גלילים, טיפול הזדקנות ברטט או שיטת פטיש יכולים להפחית ביעילות את עלויות הייצור ולשפר את יעילות הייצור. יחד עם זאת, בבחירת שיטה להפחתת מאמץ שיורי, יש צורך גם לשקול באופן מלא את סביבת השימוש ותנאי העבודה של שרשרת הגלילים כדי להבטיח שהשיטה שתאומץ תוכל לעמוד בדרישות הביצועים ובסטנדרטים של האיכות של שרשרת הגלילים בשימוש בפועל.
4. תפקיד הפחתת המאמץ השיורי בשיפור האיכות והביצועים של שרשראות גלילים
הפחתת מאמץ שיורי בריתוך יכולה לשפר משמעותית את חוזק העייפות של שרשראות גלילים. כאשר מאמץ המתיחה השיורי בשרשרת הגלילים מצטמצם או מוסר, רמת המאמץ בפועל שהיא נושאת במהלך הפעולה מצטמצמת בהתאם, ובכך מפחיתים את הסיכון לכשל שבר הנגרם כתוצאה מהיווצרות והתפשטות של סדקי עייפות ומאריכים את חיי השירות של שרשרת הגלילים.
זה עוזר לשפר את היציבות הממדית ודיוק הצורה של שרשרת הגלילים. מאמץ שיורי מוגזם יכול לגרום לעיוות של שרשרת הגלילים במהלך השימוש, לפגוע בדיוק ההתאמה שלה עם גלגלי השיניים ורכיבים אחרים, ובכך להשפיע על הפעולה הרגילה של ציוד מכני. על ידי הפחתת המאמץ השיורי, שרשרת הגלילים יכולה לשמור על יציבות ממדית ודיוק צורה טובים במהלך השימוש, ולשפר את האמינות והדיוק של תיבת ההילוכים.
זה יכול להפחית את הנטייה לסדיקה עקב קורוזיה במאמץ של שרשראות גלילים בסביבות קורוזיביות. מאמץ מתיחה שיורי יגביר את הרגישות של שרשראות גלילים לסדיקה עקב קורוזיה בסביבות קורוזיביות, והפחתת מאמץ שיורי יכולה להפחית ביעילות סיכון זה, לשפר את עמידות הקורוזיה של שרשראות גלילים בסביבות קשות ולהרחיב את טווח היישומים שלהן.