Išsami ritininės grandinės tikslaus kalimo proceso analizė: kokybės paslaptis nuo žaliavų iki galutinio produkto
Pramoninių transmisijų pramonėje patikimumasritininės grandinėstiesiogiai lemia gamybos linijos eksploatavimo efektyvumą ir įrangos tarnavimo laiką. Tikslusis kalimas, kaip pagrindinė pagrindinių ritininių grandinių komponentų gamybos technologija, pasižymi beveik grynosios formos pranašumu, pasiekia tobulą pusiausvyrą tarp komponentų matmenų tikslumo, mechaninių savybių ir gamybos efektyvumo. Šiame straipsnyje bus išsamiai aptartas visas ritininių grandinių tikslaus kalimo procesas, atskleidžiant aukštos kokybės ritininių grandinių paslaptis.
1. Išankstinis apdorojimas: žaliavų parinkimas ir išankstinis apdorojimas – kokybės kontrolė šaltinyje
Tikslaus kalimo kokybės pagrindas prasideda nuo griežto žaliavų parinkimo ir mokslinio išankstinio apdorojimo. Pagrindiniai ritininių grandinių apkrovą laikantys komponentai (ritinėliai, įvorės, grandinių plokštės ir kt.) turi atlaikyti kintamas apkrovas, smūgius ir dilimą. Todėl žaliavų pasirinkimas ir apdorojimas tiesiogiai veikia galutinio produkto eksploatacines savybes.
1. Žaliavos parinkimas: plieno parinkimas pagal eksploatacinius reikalavimus
Priklausomai nuo ritininės grandinės paskirties (pvz., statybinių mašinų, automobilių transmisijų ir tiksliųjų staklių), paprastai naudojamos žaliavos yra aukštos kokybės anglinis konstrukcinis plienas arba legiruotas konstrukcinis plienas. Pavyzdžiui, ritinėliams ir įvorėms reikalingas didelis atsparumas dilimui ir tvirtumas, dažnai naudojami legiruoti įanglinimo plienai, tokie kaip 20CrMnTi. Grandinės plokštėms reikalingas stiprumo ir atsparumo nuovargiui balansas, dažnai naudojami vidutinio anglies kiekio konstrukciniai plienai, tokie kaip 40Mn ir 50Mn. Renkantis medžiagą, plieno cheminė sudėtis tikrinama spektrine analize, siekiant užtikrinti, kad tokių elementų kaip anglis, manganas ir chromas kiekis atitiktų nacionalinius standartus, tokius kaip GB/T 3077, taip išvengiant kalimo įtrūkimų ar eksploatacinių savybių trūkumų, kuriuos sukelia sudėties nukrypimai.
2. Apdorojimo procesas: „Apšilimas“ kalimui
Patekusios į gamyklą, žaliavos pereina tris pagrindinius išankstinio apdorojimo etapus:
Paviršiaus valymas: Šratavimo būdu nuo plieno paviršiaus pašalinamos apnašos, rūdys ir alyva, kad kalimo metu į ruošinį nepatektų priemaišų, kurios sukeltų defektus.
Pjaustymas: Tikslūs pjūklai arba CNC žirklės naudojamos plienui pjaustyti į fiksuoto svorio ruošinius, kurių pjovimo tikslumo paklaida kontroliuojama ±0,5 % ribose, siekiant užtikrinti vienodus ruošinio matmenis po kalimo.
Kaitinimas: ruošinys tiekiamas į vidutinio dažnio indukcinę kaitinimo krosnį. Kaitinimo greitis ir galutinė kalimo temperatūra kontroliuojami atsižvelgiant į plieno tipą (pavyzdžiui, anglinis plienas paprastai kaitinamas iki 1100–1250 °C), kad būtų pasiekta ideali kalimo būsena – „geras plastiškumas ir mažas atsparumas deformacijai“, tuo pačiu išvengiant perkaitimo ar perdegimo, kuris galėtų pabloginti medžiagos savybes.
II. Šerdies kalimas: tikslus formavimas beveik grynajai formai pasiekti
Šerdies kalimo procesas yra labai svarbus norint pasiekti ritininių grandinių komponentų gamybą su mažu pjovimo greičiu arba be jo. Priklausomai nuo komponento struktūros, daugiausia naudojamas štampinis kalimas ir išlinkimo kalimas, o formavimo procesui užbaigti naudojamos tikslios formos ir išmanioji įranga.
1. Liejimo formų paruošimas: „pagrindinė terpė“ tiksliam perdavimui
Tikslaus kalimo formos gaminamos iš H13 karštojo apdirbimo plieno. CNC frezavimo, EDM apdirbimo ir poliravimo būdu formos ertmė pasiekia IT7 matmenų tikslumą ir Ra ≤ 1,6 μm paviršiaus šiurkštumą. Forma turi būti pašildyta iki 200–300 °C ir apipurkšta grafito tepalu. Tai ne tik sumažina trintį ir dilimą tarp ruošinio ir formos, bet ir palengvina greitą išėmimą iš formos bei apsaugo nuo sukibimo defektų. Simetriškiems komponentams, tokiems kaip voleliai, forma taip pat turi būti suprojektuota su nukreipimo grioveliais ir ventiliacijos angomis, kad išlydytas metalas (karštas ruošinys) tolygiai užpildytų ertmę ir pašalintų orą bei priemaišas.
2. Kalimas: individualus apdorojimas pagal komponentų charakteristikas
Valcinis kalimas: Naudojamas dviejų pakopų „suspaudimo-galutinio kalimo“ procesas. Įkaitintas ruošinys pirmiausia suspaudžiamas išankstinio kalimo matricoje, iš pradžių deformuojant medžiagą ir užpildant išankstinio kalimo ertmę. Tada ruošinys greitai perkeliamas į galutinio kalimo matricą. Veikiant aukštam preso slėgiui (paprastai karšto kalimo presui, kurio jėga 1000–3000 kN), ruošinys visiškai įstatomas į galutinio kalimo ertmę, suformuojant valcavimo sferinį paviršių, vidinę kiaurymę ir kitas struktūras. Kalimo greitis ir slėgis turi būti kontroliuojami viso proceso metu, kad būtų išvengta ruošinio įtrūkimų dėl per didelės deformacijos.
Įvorės kalimas: naudojamas „pramušimo-išplėtimo“ kompozicinis procesas. Ruošinio centre pirmiausia išmušama aklina skylė naudojant perforatorių. Tada skylė išplečiama iki suprojektuotų matmenų naudojant išsiplėtimo matricą, išlaikant vienodą įvorės sienelės storio toleranciją ≤0,1 mm.
Grandinės plokštės kalimas: Dėl plokščios ir plonos grandinės plokštės struktūros naudojamas „daugiapakopis nepertraukiamo štampavimo“ procesas. Po kaitinimo ruošinys pereina išankstinio formavimo, galutinio formavimo ir apipjaustymo stotis, vienu kartu užbaigiant grandinės plokštės profilio ir skylių apdorojimą, o gamybos greitis siekia 80–120 vienetų per minutę.
3. Apdorojimas po kalimo: eksploatacinių savybių ir išvaizdos stabilizavimas
Kaltinis ruošinys nedelsiant atvėsinamas liekamąja šiluma arba normalizuojamas izoterminiu būdu. Valdant aušinimo greitį (pvz., naudojant aušinimą vandens purškimu arba nitratų vonioje), sureguliuojama ruošinio metalografinė struktūra, kad tokiuose komponentuose kaip voleliai ir įvorės būtų pasiekta vienoda sorbito arba perlito struktūra, pagerinant kietumą (volelių kietumui paprastai reikalingas HRC 58–62) ir atsparumą nuovargiui. Tuo pačiu metu didelės spartos apipjaustymo staklės naudojamos kaltinio ruošinio kraštų įbrėžimams ir šerpetojimui pašalinti, užtikrinant, kad komponento išvaizda atitiktų konstrukcijos reikalavimus.
3. Apdaila ir stiprinimas: kokybės gerinimas detaliai
Po šerdies kalimo ruošinys jau turi pagrindinę išvaizdą, tačiau norint dar labiau padidinti jo tikslumą ir našumą, kad jis atitiktų griežtus greitųjų ritininių grandinių perdavimo reikalavimus, reikalingi apdailos ir sutvirtinimo procesai.
1. Tikslus koregavimas: nedidelių deformacijų taisymas
Dėl susitraukimo ir įtempių sumažėjimo po kalimo ruošiniai gali turėti nedidelių matmenų nuokrypių. Apdailos proceso metu naudojamas tikslios korekcijos įrankis, kuriuo šaltas ruošinys spaudžiamas, kad matmenų nuokrypiai būtų ištaisyti iki IT8 ribos. Pavyzdžiui, volelio išorinio skersmens apvalumo paklaida turi būti kontroliuojama mažesnė nei 0,02 mm, o įvorės vidinio skersmens cilindriškumo paklaida neturi viršyti 0,015 mm, kad po surinkimo grandinės perdavimas būtų sklandus.
2. Paviršiaus grūdinimas: atsparumo dilimui ir korozijai gerinimas
Priklausomai nuo naudojimo aplinkos, ruošiniams reikalingas tikslinis paviršiaus apdorojimas:
Įanglinimas ir grūdinimas: Voleliai ir įvorės įanglinami įanglinimo krosnyje 900–950 °C temperatūroje 4–6 valandas, kad būtų pasiektas 0,8–1,2 % paviršiaus anglies kiekis. Tada jie grūdinami ir atleidžiami žemoje temperatūroje, kad būtų sukurta gradientinė mikrostruktūra, kuriai būdingas didelis paviršiaus kietumas ir didelis šerdies tvirtumas. Paviršiaus kietumas gali siekti daugiau nei HRC60, o šerdies smūginis tvirtumas – ≥50 J/cm².
Fosfatavimas: Tokie komponentai kaip grandinės plokštės yra fosfatuojami, kad paviršiuje susidarytų porėta fosfato plėvelė, pagerinanti vėlesnį riebalų sukibimą ir atsparumą korozijai.
Šratavimas: Grandinės plokštės paviršiaus šratavimas sukuria liekamąjį gniuždymo įtempį dėl greitapjovio plieno šratų poveikio, sumažindamas nuovargio įtrūkimų atsiradimą ir pailgindamas grandinės nuovargio tarnavimo laiką.
IV. Viso proceso patikra: kokybės užtikrinimas defektams pašalinti
Kiekvienas tikslaus kalimo procesas yra griežtai tikrinamas, sukuriant išsamią kokybės kontrolės sistemą nuo žaliavų iki gatavo produkto, užtikrinančią 100 % visų iš gamyklos išeinančių ritininių grandinių komponentų kokybės užtikrinimą.
1. Proceso patikra: pagrindinių parametrų stebėjimas realiuoju laiku
Šildymo patikra: infraraudonųjų spindulių termometrai naudojami ruošinio šildymo temperatūrai realiuoju laiku stebėti, o paklaida kontroliuojama ±10 °C ribose.
Liejimo formos patikrinimas: Kas 500 pagamintų detalių tikrinamas liejimo formos ertmės susidėvėjimas. Jei paviršiaus šiurkštumas viršija Ra3,2 μm, nedelsiant atliekamas poliravimo remontas.
Matmenų tikrinimas: Trimatis koordinatinis matavimo įrenginys naudojamas kaltinių detalių mėginiams imti ir tikrinti, daugiausia dėmesio skiriant pagrindiniams matmenims, tokiems kaip išorinis skersmuo, vidinis skersmuo ir sienelės storis. Mėginių ėmimo dažnis yra ne mažesnis kaip 5 %.
2. Gatavo produkto patikra: išsamus veiklos rodiklių patikrinimas
Mechaninių charakteristikų bandymai: atsitiktine tvarka imami gatavų gaminių mėginiai kietumui nustatyti (Rokvelo kietumo matuoklis), smūginio atsparumo bandymams (švytuoklės smūgio matuoklis) ir tempiamojo stiprumo bandymams, siekiant užtikrinti atitiktį gaminių standartams.
Neardomieji bandymai: ultragarsinis bandymas naudojamas vidiniams defektams, tokiems kaip poros ir įtrūkimai, aptikti, o magnetinių dalelių bandymas – paviršiaus ir požeminiams defektams aptikti.
Surinkimo bandymai: Tinkami komponentai surenkami į ritininę grandinę ir atliekami dinaminiai eksploatacinių savybių bandymai, įskaitant perdavimo tikslumą, triukšmo lygį ir nuovargio atsparumą. Pavyzdžiui, komponentas laikomas tinkamu tik tuo atveju, jei jis nuolat veikė 1500 aps./min. greičiu 1000 valandų be jokių problemų.
V. Proceso pranašumai ir pritaikymo vertė: kodėl precizinis kalimas yra pirmasis pramonės pasirinkimas?
Palyginti su tradiciniu „kalimo + intensyvaus pjovimo“ procesu, tikslus kalimas suteikia tris pagrindinius privalumus ritininių grandinių gamyboje:
Didelis medžiagų panaudojimas: medžiagų panaudojimas padidėjo nuo 60–70 % tradiciniuose procesuose iki daugiau nei 90 %, todėl žaliavų atliekos gerokai sumažėjo;
Didelis gamybos efektyvumas: naudojant daugiapakopį nepertraukiamą kalimą ir automatizuotą įrangą, gamybos efektyvumas yra 3–5 kartus didesnis nei tradicinių procesų;
Puikios gaminio savybės: kalimas paskirsto metalo pluošto struktūrą išilgai ruošinio kontūro, sukurdamas aptakią struktūrą, todėl nuovargio atsparumas padidėja 20–30 %, palyginti su apdirbtomis dalimis.
Šie privalumai lėmė plačiai paplitusį tiksliai kaltų ritininių grandinių naudojimą aukštos klasės įrangos gamyboje, pavyzdžiui, statybinių mašinų vikšrų pavarose, automobilių variklių laiko sistemose ir tiksliųjų staklių velenų pavarose. Jos tapo pagrindiniais galios komponentais, užtikrinančiais stabilų pramoninės įrangos veikimą.
Išvada
Tikslus ritininių grandinių kalimo procesas yra visapusiško požiūrio, apjungiančio medžiagų mokslą, liejimo technologiją, automatizuotą valdymą ir kokybės kontrolę, kulminacija. Nuo griežtų žaliavų atrankos standartų iki milimetro tikslumo kontrolės šerdies kalimo metu ir išsamios patikros galutinio produkto bandymuose – kiekvienas procesas įkūnija pramoninės gamybos išradingumą ir techninį stiprumą.
Įrašo laikas: 2025 m. rugsėjo 24 d.