Tinkamas temperatūros diapazonas ritininės grandinės kietumo bandymui
Pramoninės gamybos ir mechaninės transmisijos srityje ritininė grandinė yra pagrindinis transmisijos komponentas, o jos veikimas yra tiesiogiai susijęs su mechaninės įrangos veikimo efektyvumu ir tarnavimo laiku. Kietumas yra svarbus ritininės grandinės veikimo rodiklis, turintis įtakos ritininės grandinės atsparumui dilimui, nuovargiui ir bendram stiprumui. Norint tiksliai įvertinti ritininės grandinės kietumą ir užtikrinti, kad ji atitiktų naudojimo reikalavimus įvairiomis darbo sąlygomis, kietumo bandymas tapo nepakeičiama grandine ritininių grandinių gamyboje, kokybės tikrinime ir moksliniuose tyrimuose. Siekiant užtikrinti kietumo bandymo rezultatų tikslumą ir patikimumą, labai svarbu išsiaiškinti tinkamą temperatūros diapazoną ritininės grandinės kietumo bandymui. Remiantis pagrindiniais ritininės grandinės kietumo bandymo principais, šiame straipsnyje bus išsamiai išnagrinėta temperatūros įtaka kietumo bandymo rezultatams ir sujungti atitinkami standartai bei eksperimentiniai tyrimai, siekiant išanalizuoti ir nustatyti tinkamą temperatūros diapazoną ritininės grandinės kietumo bandymui, siekiant pateikti vertingą informaciją ritininių grandinių gamintojams, kokybės kontrolės agentūroms ir susijusiems specialistams.
1. Pagrindiniai ritininės grandinės kietumo bandymo principai
Kietumas reiškia medžiagos gebėjimą atsispirti kietų objektų spaudimui į jos paviršių ir yra svarbus rodiklis matuojant medžiagos kietumą. Ritininės grandinės kietumui matuoti paprastai naudojamas Rokvelo kietumo matuoklis, kuris deimantiniu arba karbido įspaudikliu įspaudžia įspaudikliu į bandomosios ritininės grandinės dalies paviršių esant nurodytai apkrovai, o jo kietumo vertė nustatoma matuojant įspaudimo gylį. Rokvelo kietumo matuoklis turi paprasto naudojimo, didelio efektyvumo ir mažo įspaudimo privalumus, todėl tinka mažų ir vidutinio dydžio dalių, gaminamų partijomis, pavyzdžiui, ritininių grandinių, kietumui matuoti.
Ritininė grandinė daugiausia sudaryta iš vidinės grandinės plokštės, išorinės grandinės plokštės, kaiščio, įvorės ir volelio, o kiekvieno komponento kietumo reikalavimai yra skirtingi. Pavyzdžiui, kaištis ir įvorė, kaip pagrindinės ritininės grandinės perdavimo dalys, turi būti didesnio kietumo, kad pagerėtų jų atsparumas dilimui ir nuovargiui. Paprastai kaiščio ir įvorės paviršiaus kietumas turi būti nuo HRC30 iki HRC40, o vidinės ir išorinės grandinės plokštės kietumas yra santykinai mažas, paprastai nuo HRC20 iki HRC30. Tinkamai suprojektavus ir kontroliuojant kietumą, galima užtikrinti gerą ritininės grandinės sukibimą ir ilgą tarnavimo laiką perdavimo metu.
2. Temperatūros įtaka ritininių grandinių kietumo bandymui
Temperatūra yra svarbus veiksnys, turintis įtakos medžiagų kietumui. Keičiantis temperatūrai, atitinkamai keičiasi ritininės grandinės medžiagos mikrostruktūra ir fizinės savybės, todėl atitinkamai keičiasi ir jos kietumas. Kietumo bandymo metu temperatūros įtaka ritininės grandinės kietumo bandymo rezultatams daugiausia atsispindi šiais aspektais:
(I) Medžiagų mikrostruktūros pokyčiai
Metalinių medžiagų kietumas labai priklauso nuo jų mikrostruktūros. Pavyzdžiui, ritininėse grandinėse dažniausiai naudojamo legiruotojo plieno metalografinė struktūra keičiasi esant skirtingoms temperatūroms. Pavyzdžiui, žemesnėje temperatūroje feritas, perlitas ir kitos legiruotojo plieno struktūros yra gana stabilios, o medžiagos kietumą daugiausia lemia jos cheminė sudėtis ir metalografinė struktūra. Tačiau kylant temperatūrai, anglies atomų ir legiruojančių elementų difuzijos greitis legiruotame pliene pagreitėja, o tai gali sukelti grūdelių augimą ir struktūrinius pokyčius medžiagos viduje. Šie mikrostruktūros pokyčiai tiesiogiai paveiks medžiagos kietumą, todėl kietumo bandymo rezultatai gali skirtis. Apskritai medžiagos kietumas mažėja kylant temperatūrai. Taip yra todėl, kad temperatūros padidėjimas silpnina atominę jungtį medžiagos viduje, todėl dislokacijoms lengviau judėti, todėl sumažėja medžiagos gebėjimas atsispirti kietų objektų įsiskverbimui.
(II) Kietumo matuoklio tikslumas
Kadangi tai tikslus matavimo prietaisas, kietumo matuoklio tikslumui įtakos turi aplinkos temperatūra. Įspaudiklis, spyruoklė, mikrometro mechanizmas ir kitos kietumo matuoklio dalys yra pagamintos iš metalinių medžiagų. Temperatūros pokyčiai sukels šių dalių šiluminį plėtimąsi arba susitraukimą, todėl pasikeis įspaudiklio geometrija, spyruoklės standumas ir mikrometro mechanizmo tikslumas. Pavyzdžiui, kylant aplinkos temperatūrai, kietumo matuoklio įspaudiklis gali šiek tiek išsiplėsti, todėl padidės įspaudimo gylio matavimo vertė, o tai sumažins išmatuotą kietumo vertę; atvirkščiai, mažėjant aplinkos temperatūrai, įspaudiklis susitraukia, įspaudimo gylio matavimo vertė sumažėja, o išmatuota kietumo vertė padidėja. Be to, temperatūros pokyčiai taip pat gali turėti įtakos kietumo matuoklio rodmenų stabilumui, todėl bandymo rezultatų pakartojamumas ir atkuriamumas gali būti prastas. Todėl, atliekant ritininės grandinės kietumo bandymus skirtingomis temperatūros sąlygomis, kietumo matuoklis turi būti kalibruojamas ir reguliuojamas, kad būtų užtikrintas matavimo rezultatų tikslumas.
(III) Ritininės grandinės komponentų šiluminis plėtimasis
Temperatūros pokyčiai sukels įvairių ritininės grandinės komponentų šiluminį plėtimąsi arba susitraukimą, o tai turės įtakos kietumo bandymo padėčiai ir matavimo vertei. Ritininės grandinės vidinė ir išorinė grandis, kaištis, įvorė ir volelis skirtingose temperatūrose turi skirtingus šiluminio plėtimosi koeficientus. Kylant temperatūrai, šių komponentų dydis pasikeis, todėl kietumo bandymo padėtis gali nukrypti nuo projektavimo reikalavimų. Pavyzdžiui, kaiščio paviršiaus kietumo bandymo vieta gali būti paslinkta į vidinę kaiščio pusę arba kraštą dėl kaiščio šiluminio plėtimosi pakilus temperatūrai, o tai turės įtakos kietumo bandymo rezultatų tikslumui. Be to, šiluminis plėtimasis taip pat sukels įtempių persiskirstymą ritininės grandinės komponentų viduje, o tai dar labiau paveiks jos kietumo charakteristikas.
3. Tinkamas temperatūros diapazonas ritininės grandinės kietumo bandymui
Remiantis atitinkamais standartais ir daugybe eksperimentinių tyrimų, tinkamas ritininės grandinės kietumo bandymo temperatūros diapazonas paprastai yra 10–35 ℃. Kietumo bandymas šiame temperatūros diapazone gali sumažinti temperatūros poveikį bandymo rezultatams ir užtikrinti kietumo bandymo rezultatų tikslumą bei patikimumą.
(I) Atitinkamų standartų temperatūros reikalavimai
Tarptautinis standartas: ISO 606:2015 „Trumpo žingsnio tiksliosios ritininės grandinės, žvaigdutės ir grandininės pavaros sistemos transmisijoms“ nustato, kad ritininių grandinių kietumo bandymas turėtų būti atliekamas kambario temperatūroje, kuri paprastai reiškia 20 ℃ ± 5 ℃ aplinkos temperatūros diapazoną. Šis standartas pateikia vieningą kietumo bandymo temperatūros specifikaciją tarptautinei ritininių grandinių gamybai ir kokybės kontrolei, kuri padeda užtikrinti skirtingų gamintojų pagamintų ritininių grandinių kietumo rodiklių nuoseklumą ir palyginamumą.
Nacionalinis standartas: Kinijos nacionalinis standartas GB/T 1243-2006 „Trumpo žingsnio tiksliosios ritininės grandinės ir žvaigždutės transmisijoms“ taip pat aiškiai nurodo, kad ritininių grandinių kietumo bandymas turėtų būti atliekamas kambario temperatūroje, kuri paprastai kontroliuojama nuo 10 ℃ iki 35 ℃. Šis temperatūros diapazonas nustatomas visapusiškai atsižvelgiant į klimato sąlygas ir pramoninės gamybos aplinką skirtinguose mano šalies regionuose, todėl jis yra labai pritaikomas ir lengvai naudojamas.
(II) Eksperimentinių tyrimų rezultatai
Temperatūros įtaka kietumo bandymo rezultatams: Atlikus daugybę eksperimentinių tyrimų, nustatyta, kad 10–35 ℃ temperatūros diapazone įvairių ritininės grandinės komponentų kietumo vertės yra santykinai stabilios, o temperatūros pokyčių įtaka kietumo bandymo rezultatams yra maža. Pavyzdžiui, tos pačios specifikacijos ritininės grandinės kaiščių partija buvo išbandyta atitinkamai 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃ ir 35 ℃ temperatūroje. Rezultatai rodo, kad 10–35 ℃ temperatūros diapazone kaiščio kietumo vertės svyravimo diapazonas paprastai yra ±2 HRC ribose. Šis svyravimo diapazonas yra priimtinos paklaidos diapazone ir neturės didelės įtakos ritininės grandinės kokybės vertinimui ir eksploatacinių savybių vertinimui.
Temperatūros, viršijančios tinkamą diapazoną, poveikis: kai temperatūra žemesnė nei 10 ℃, ritininės grandinės medžiagos kietumas žymiai padidėja, todėl kietumo bandymo rezultatas gali būti per didelis ir ritininės grandinės kietumo laipsnis gali būti neteisingai įvertintas. Tuo pačiu metu per žema temperatūra taip pat gali padaryti ritininės grandinės komponentus trapius ir kietus, sumažinti jų tvirtumą ir kietumo bandymo metu lengvai atsirasti įtrūkimų ar lūžių, o tai turi įtakos normaliai bandymo eigai. Kai temperatūra aukštesnė nei 35 ℃, ritininės grandinės medžiagos kietumas žymiai sumažėja, o bandymo rezultatai bus žemi ir negali tiksliai atspindėti tikrojo ritininės grandinės kietumo lygio. Be to, aukštesnė temperatūra gali pagreitinti ritininės grandinės komponentų nusidėvėjimą ir deformaciją bei sutrumpinti jų tarnavimo laiką.
4. Temperatūros kontrolės priemonių taikymas ritininės grandinės kietumo bandyme
Siekiant užtikrinti ritininės grandinės kietumo bandymo rezultatų tikslumą, faktinio bandymo proceso metu reikia imtis veiksmingų temperatūros kontrolės priemonių:
(I) Aplinkos temperatūros valdymas
Kietumo bandymų laboratorija turėtų būti aprūpinta oro kondicionieriumi, pastovios temperatūros įranga ir kt., kad būtų galima griežtai kontroliuoti aplinkos temperatūrą tinkamame 10 ℃–35 ℃ diapazone. Prieš bandymą temperatūros reguliavimo įranga turėtų būti įjungta iš anksto, kad būtų stabilizuota laboratorijos temperatūra ir palaikyta santykinai pastovi, siekiant išvengti temperatūros svyravimų įtakos bandymo rezultatams. Tuo pačiu metu būtina vengti kietumo bandymų tiesioginiuose saulės spinduliuose, šalia šilumos šaltinių ar ventiliacijos angų ir kt., kad sumažėtų išorinių aplinkos veiksnių poveikis laboratorijos temperatūrai.
(II) Mėginio temperatūros reguliavimas
Prieš dedant ritininės grandinės pavyzdį į kietumo matuoklį bandymui, jį reikia kurį laiką palaikyti laboratorinėje aplinkoje, kad jo temperatūra susilygintų su laboratorinės aplinkos temperatūra. Paprastai rekomenduojama mėginį laikyti ilgiau nei 2–3 valandas, kad mėginio temperatūra būtų vienoda. Kai kuriems ritininės grandinės mėginiams, paimtiems iš aukštos arba žemos temperatūros aplinkos, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas temperatūros reguliavimui, kad būtų išvengta kondensacijos ar terminio įtempio, kurį sukelia didelis mėginio temperatūros ir aplinkos temperatūros skirtumas, kuris turės įtakos kietumo bandymo rezultatams.
(III) Kietumo matuoklio temperatūros kalibravimas
Kietumo matuoklis naudojimo metu turėtų būti reguliariai kalibruojamas, siekiant užtikrinti jo matavimo tikslumą esant skirtingoms temperatūros sąlygoms. Kietumo matuoklis gali būti kalibruojamas su standartiniu kietumo bloku. Standartinio kietumo bloko kietumo vertę sukalibravo autoritetinga organizacija ir jos kietumo vertė skirtingose temperatūrose yra žinoma. Kalibruojant kietumo matuoklį, standartinis kietumo blokas ir kietumo matuoklis turi būti laikomi toje pačioje aplinkos temperatūroje kaip ir ritininės grandinės kietumo bandymas. Subalansavus temperatūrą, reikia atlikti kalibravimo operaciją, o kietumo matuoklio mikromatavimo mechanizmą ir indikaciją reikia sureguliuoti taip, kad matavimo rezultatas atitiktų standartinio kietumo bloko kietumo vertę. Reguliariai kalibruojant temperatūrą, galima veiksmingai pašalinti temperatūros pokyčių įtaką kietumo matuoklio matavimo tikslumui ir užtikrinti ritininės grandinės kietumo bandymo rezultatų patikimumą.
5. Atvejo analizė
Kai ritininių grandinių gamintojas pagamino didelio stiprumo ritininių grandinių partiją, jis griežtai termiškai apdorojo ir apdorojo įvairius ritininių grandinės komponentus pagal gamybos proceso reikalavimus. Kietumo kokybės kontrolės angoje prieš išvežant iš gamyklos, ritininių grandinių kaiščiai buvo kieti pagal įmonės kokybės kontrolės standartus. Tačiau bandymo metu buvo nustatyta, kad kai kurių kaiščių kietumo vertės buvo mažesnės už apatinę projektavimo reikalavimų ribą, kas patraukė įmonės dėmesį.
Atlikus išsamų tyrimą nustatyta, kad kietumo bandymo dieną dėl laboratorijos oro kondicionavimo įrangos gedimo aplinkos temperatūra siekė net 38 °C, o tai viršijo tinkamą temperatūros diapazoną ritininių grandinių kietumo bandymui. Įmonė nedelsdama ėmėsi priemonių perkelti kietumo bandymą į kitą laboratoriją, kurios aplinkos temperatūra atitiko reikalavimus (22 °C), kad bandymas būtų atliktas pakartotinai. Pakartotinio bandymo rezultatai parodė, kad kaiščių kietumo vertės atitiko projektavimo reikalavimus ir kokybės standartus. Tai rodo, kad aukšta aplinkos temperatūra lėmė kietumo bandymo rezultatų nuokrypį, dėl kurio kaiščių kietumo vertė buvo nepakankamai įvertinta. Šis atvejis rodo temperatūros kontrolės svarbą atliekant ritininių grandinių kietumo bandymą. Tik atliekant kietumo bandymus tinkamame temperatūros diapazone, galima užtikrinti bandymo rezultatų autentiškumą ir patikimumą, išvengti kokybės klaidų, kurias sukelia temperatūros veiksniai, ir garantuoti ritininių grandinių gaminių kokybę bei našumą.
6. Išvada
Tinkamas temperatūros diapazonas ritininių grandinių kietumo bandymams yra vienas iš svarbių veiksnių, užtikrinančių bandymo rezultatų tikslumą ir patikimumą. Temperatūros įtaka ritininių grandinių kietumo bandymams daugiausia atsispindi medžiagos mikrostruktūros pokyčiuose, kietumo matuoklio tikslume ir ritininių grandinių komponentų šiluminiame plėtimyje. Remiantis atitinkamų standartų nuostatomis ir eksperimentinių tyrimų patvirtinimu, 10–35 °C temperatūra laikoma tinkamu temperatūros diapazonu ritininių grandinių kietumo bandymams. Kietumo bandymų atlikimas šiame temperatūros diapazone gali sumažinti temperatūros įtaką bandymo rezultatams ir suteikti patikimą pagrindą ritininių grandinių kokybės kontrolei ir eksploatacinių savybių vertinimui.
Tikrojo ritininių grandinių kietumo bandymo procese įmonės ir kokybės kontrolės agentūros turėtų griežtai laikytis standartinių reikalavimų ir imtis veiksmingų temperatūros kontrolės priemonių, įskaitant aplinkos temperatūros kontrolę, mėginio temperatūros reguliavimą ir kietumo matuoklio temperatūros kalibravimą, kad būtų užtikrintas kietumo bandymo rezultatų tikslumas ir patikimumas. Tuo pačiu metu išsamus temperatūros įtakos ritininių grandinių kietumo bandymams mechanizmo supratimas padės dar labiau optimizuoti kietumo bandymo metodus ir procesus, pagerinti ritininių grandinių gaminių kokybės kontrolės lygį ir skatinti sveiką ritininių grandinių pramonės vystymąsi.
Trumpai tariant, tinkamas temperatūros diapazonas ritininių grandinių kietumui tikrinti yra klausimas, į kurį reikia atsižvelgti. Tik atliekant kietumo bandymus tinkamomis temperatūros sąlygomis, galima iš tikrųjų atspindėti ritininių grandinių kietumo charakteristikas ir užtikrinti patikimą jų taikymą įvairiomis darbo sąlygomis. Ateityje, nuolat tobulėjant medžiagų mokslui ir bandymų technologijoms, turime pagrindo manyti, kad ritininių grandinių kietumo bandymo temperatūros tyrimai bus išsamesni ir tikslesni, suteikiant galingesnę techninę paramą ritininių grandinių kokybės kontrolei ir našumo gerinimui.
Įrašo laikas: 2025 m. balandžio 28 d.