טמפרטורת וזמן קפיאה של שרשרת גלילים: ניתוח פרמטרי תהליך מרכזיים

טמפרטורת וזמן קפיאה של שרשרת גלילים: ניתוח פרמטרי תהליך מרכזיים

בתחום של תמסורת מכנית,שרשרת גליליםהוא מרכיב מפתח, וביצועיו משפיעים ישירות על יעילות התפעול והאמינות של ציוד מכני. מרווה, כתהליך טיפול החום העיקרי בייצור שרשראות גלילים, ממלא תפקיד חיוני בשיפור חוזקה, קשיותה, עמידותה בפני שחיקה ואורך חייה של עייפות. מאמר זה יבחן לעומק את עקרונות הקביעה של טמפרטורת וזמן מרווה של שרשראות גלילים, פרמטרי התהליך של חומרים נפוצים, בקרת התהליך וההתפתחויות האחרונות, במטרה לספק הפניות טכניות מפורטות ליצרני שרשראות גלילים ולקונים סיטונאיים בינלאומיים, כדי לסייע להם להבין לעומק את השפעת תהליך המרווה על ביצועי שרשראות גלילים ולקבל החלטות ייצור ורכש מושכלות יותר.

1. מושגים בסיסיים של מרווה שרשרת גלילים
קירור הוא תהליך טיפול בחום המחמם את שרשרת הגלילים לטמפרטורה מסוימת, שומר עליה חמה למשך זמן מסוים, ולאחר מכן מקרר אותה במהירות. מטרתו לשפר את התכונות המכניות של שרשרת הגלילים, כגון קשיות וחוזק, על ידי שינוי המבנה המטלוגרפי של החומר. קירור מהיר הופך אוסטניט למרטנזיט או בינט, מה שמעניק לשרשרת הגלילים תכונות מקיפות מצוינות.

2. בסיס לקביעת טמפרטורת הכיבוי
נקודה קריטית של חומרים: לשרשראות גלילים מחומרים שונים יש נקודות קריטיות שונות, כגון Ac1 ו-Ac3. Ac1 היא הטמפרטורה הגבוהה ביותר באזור הדו-פאזי של פרליט ופרריט, ו-Ac3 היא הטמפרטורה הנמוכה ביותר לאוסטניטיזציה מלאה. טמפרטורת השכבה נבחרת בדרך כלל מעל Ac3 או Ac1 כדי להבטיח שהחומר עובר אוסטניטיזציה מלאה. לדוגמה, עבור שרשראות גלילים העשויות מפלדת 45, Ac1 היא כ-727℃, Ac3 הוא כ-780℃, וטמפרטורת השכבה נבחרת לעתים קרובות בסביבות 800℃.
דרישות הרכב החומר וביצועיו: תכולת יסודות הסגסוגת משפיעה על יכולת ההתקשות והביצועים של שרשראות גלילים. עבור שרשראות גלילים עם תכולה גבוהה של יסודות סגסוגת, כגון שרשראות גלילים מפלדת סגסוגת, ניתן להגדיל את טמפרטורת החימום בצורה מתאימה כדי להגביר את יכולת ההתקשות ולהבטיח שגם הליבה תוכל להשיג קשיות וחוזק טובים. עבור שרשראות גלילים מפלדה דלת פחמן, טמפרטורת החימום לא יכולה להיות גבוהה מדי כדי למנוע חמצון ודקרבוריזציה חמורים, המשפיעים על איכות פני השטח.
בקרת גודל גרגירי אוסטניט: גרגירי אוסטניט עדינים יכולים לקבל מבנה מרטנזיט עדין לאחר הקיפאון, כך שלשרשרת הגלילים יש חוזק וקשיחות גבוהים יותר. לכן, יש לבחור את טמפרטורת הקיפאון בטווח המאפשר קבלת גרגירי אוסטניט עדינים. באופן כללי, ככל שהטמפרטורה עולה, גרגירי אוסטניט נוטים לגדול, אך הגדלה מתאימה של קצב הקירור או נקיטת אמצעי תהליך לעידון הגרגירים יכולים לעכב את צמיחת הגרגירים במידה מסוימת.

3. גורמים הקובעים את זמן הכיבוי

גודל וצורה של שרשרת גלילים: שרשראות גלילים גדולות יותר דורשות זמן בידוד ארוך יותר כדי להבטיח שהחום יועבר במלואו פנימה ושכל חתך הרוחב יעבור אוסטניטיזציה אחידה. לדוגמה, עבור לוחות שרשרת גלילים בקטרים ​​גדולים יותר, ניתן להאריך את זמן הבידוד בהתאם.

שיטת טעינת וערימה של התנור: טעינת תנור גדולה מדי או ערימה צפופה מדי תגרום לחימום לא אחיד של שרשרת הגלילים, וכתוצאה מכך אוסטניטיזציה לא אחידה. לכן, בעת קביעת זמן הכיבוי, יש לקחת בחשבון את השפעת טעינת התנור ושיטת הערימה על העברת החום, להגדיל את זמן ההחזקה כראוי, ולהבטיח שכל שרשרת גלילים תוכל להשיג את אפקט הכיבוי האידיאלי.
אחידות טמפרטורת התנור וקצב החימום: ציוד חימום עם אחידות טמפרטורת התנור טובה יכול לגרום לכל חלקי שרשרת הגלילים להתחמם באופן שווה, ולקצר את הזמן הנדרש להגיע לאותה טמפרטורה, וניתן להפחית את זמן ההחזקה בהתאם. קצב החימום ישפיע גם על מידת האוסטניטיזציה. חימום מהיר יכול לקצר את הזמן להגעה לטמפרטורת הכיבוי, אך זמן ההחזקה חייב להבטיח שהאוסטניט יהיה הומוגני לחלוטין.

4. טמפרטורת וזמן מרווה של חומרי שרשרת גלילים נפוצים
שרשרת גלילים מפלדת פחמן
פלדת 45: טמפרטורת החימום היא בדרך כלל 800℃-850℃, וזמן ההחזקה נקבע בהתאם לגודל שרשרת הגלילים ועומס התנור, בדרך כלל סביב 30 דקות-60 דקות. לדוגמה, עבור שרשראות גלילים קטנות מפלדת 45, ניתן לבחור את טמפרטורת החימום כ-820℃, וזמן הבידוד הוא 30 דקות; עבור שרשראות גלילים גדולות, ניתן להגדיל את טמפרטורת החימום ל-840℃, וזמן הבידוד הוא 60 דקות.
פלדת T8: טמפרטורת החימום היא כ-780℃-820℃, וזמן הבידוד הוא בדרך כלל 20 דקות-50 דקות. לשרשרת גלילים מפלדת T8 יש קשיות גבוהה יותר לאחר החימום וניתן להשתמש בה במקרים של תמסורת עם עומסי פגיעה גדולים.
שרשרת גלילים מסגסוגת פלדה
פלדת 20CrMnTi: טמפרטורת הכיבוי היא בדרך כלל 860℃-900℃, וזמן הבידוד הוא 40 דקות-70 דקות. לחומר זה יכולת הקשייה ועמידות בפני שחיקה טובים, והוא נמצא בשימוש נרחב בשרשראות גלילים בתעשיות הרכב, האופנועים ואחרות.
פלדת 40Cr: טמפרטורת הכיבוי היא 830℃-860℃, וזמן הבידוד הוא 30 דקות-60 דקות. לשרשרת גלילים מפלדת 40Cr חוזק וקשיחות גבוהים, והיא נמצאת בשימוש נרחב בתחום ההולכה התעשייתית.
שרשרת גלילים מפלדת אל-חלד: אם ניקח לדוגמה פלדת אל-חלד 304, טמפרטורת הכיבוי שלה היא בדרך כלל 1050℃-1150℃, וזמן הבידוד הוא 30 דקות-60 דקות. לשרשרת גלילים מפלדת אל-חלד עמידות טובה בפני קורוזיה והיא מתאימה לתעשיות הכימיות, המזון ותעשיות אחרות.

5. בקרת תהליך מרווה
בקרת תהליך החימום: השתמשו בציוד חימום מתקדם, כגון תנור אטמוספירה מבוקרת, כדי לשלוט במדויק בקצב החימום ובאטמוספירה בכבשן כדי להפחית חמצון ודקרבוריזציה. במהלך תהליך החימום, שלטו בקצב החימום בשלבים כדי למנוע עיוות של שרשרת הגלילים או לחץ תרמי הנגרם כתוצאה מעליית טמפרטורה פתאומית.
בחירת מדיום קירור ובקרת תהליך קירור: בחר מדיום קירור מתאים בהתאם לחומר וגודל שרשרת הגלילים, כגון מים, שמן, נוזל קירור פולימרי וכו'. למים יש מהירות קירור מהירה ומתאימים לשרשראות גלילים קטנות מפלדת פחמן; לשמן יש מהירות קירור איטית יחסית ומתאים לשרשראות גלילים גדולות יותר או מסגסוגת פלדה. במהלך תהליך הקירור, יש לשלוט בטמפרטורה, במהירות הערבוב ופרמטרים אחרים של מדיום הקירור כדי להבטיח קירור אחיד ולמנוע סדקי קירור.
טיפול הרפיה: יש לחשל את שרשרת הגלילים לאחר הרפיה בזמן כדי למנוע עומסי הרפיה, לייצב את המבנה ולשפר את הקשיחות. טמפרטורת ההרפיה היא בדרך כלל 150℃-300℃, וזמן ההחזקה הוא שעה-3 שעות. בחירת טמפרטורת ההרפיה צריכה להיקבע בהתאם לדרישות השימוש ודרישות הקשיות של שרשרת הגלילים. לדוגמה, עבור שרשראות גלילים הדורשות קשיות גבוהה, ניתן להפחית את טמפרטורת ההרפיה בצורה מתאימה.

6. הפיתוח האחרון של טכנולוגיית מרווה
תהליך כיבוי איזותרמי: על ידי שליטה בטמפרטורת חומר הכיבוי, שרשרת הגלילים נשארת איזותרמית בטווח טמפרטורות הטרנספורמציה של אוסטניט ובייניט כדי לקבל מבנה בייניט. כיבוי איזותרמי יכול להפחית את עיוות הכיבוי, לשפר את הדיוק הממדי והתכונות המכניות של שרשרת הגלילים, והוא מתאים לייצור של כמה שרשראות גלילים מדויקות. לדוגמה, פרמטרי תהליך הכיבוי האיזותרמי של לוח שרשרת פלדה C55E הם טמפרטורת כיבוי 850℃, טמפרטורה איזותרמית 310℃, זמן איזותרמי 25 דקות. לאחר הכיבוי, קשיות לוח השרשרת עומדת בדרישות הטכניות, והחוזק, העייפות ותכונות אחרות של השרשרת קרובות לאלו של חומרים 50CrV שטופלו באותו תהליך.
תהליך כיבוי מדורג: שרשרת הגלילים מקוררת תחילה בתווך בטמפרטורה גבוהה יותר, ולאחר מכן מקוררת בתווך בטמפרטורה נמוכה יותר, כך שהמבנים הפנימיים והחיצוניים של שרשרת הגלילים עוברים שינוי אחיד. כיבוי מדורג יכול להפחית ביעילות את עומס הכיבוי, להפחית פגמי כיבוי ולשפר את האיכות והביצועים של שרשרת הגלילים.
טכנולוגיית סימולציה ואופטימיזציה ממוחשבת: שימוש בתוכנת סימולציה ממוחשבת, כגון JMatPro, כדי לדמות את תהליך הקירור של שרשרת הגלילים, לחזות שינויים בארגון ובביצועים, ולמטב את פרמטרי תהליך הקירור. באמצעות סימולציה, ניתן להבין מראש את השפעתן של טמפרטורות וזמני קירור שונים על ביצועי שרשרת הגלילים, להפחית את מספר הבדיקות ולשפר את יעילות תכנון התהליך.

לסיכום, טמפרטורת וזמן הקירור של שרשרת הגלילים הם פרמטרי התהליך המרכזיים המשפיעים על ביצועיה. בייצור בפועל, יש צורך לבחור באופן סביר את טמפרטורת וזמן הקירור בהתאם לחומר, לגודל, לדרישות השימוש ולגורמים אחרים של שרשרת הגלילים, ולשלוט בקפדנות בתהליך הקירור כדי להשיג מוצרי שרשרת גלילים איכותיים ובעלי ביצועים גבוהים. במקביל, עם הפיתוח והחדשנות המתמשכים של טכנולוגיית הקירור, כגון קירור איזותרמי, קירור מדורג ויישום טכנולוגיית סימולציה ממוחשבת, איכות הייצור והיעילות של שרשראות הגלילים ישתפרו עוד יותר כדי לענות על הביקוש הגובר בשוק.