Процес на калење на ролерскиот ланец: Основна компонента што ја одредува сигурноста на преносот
Во индустрискиот сектор за пренос,ролер синџирисе клучни компоненти за пренос на моќност и движење, а нивните перформанси директно влијаат на оперативната ефикасност и безбедноста на целата машинерија. Од пренос за тешки услови кај рударските машини до прецизно возење на прецизни машински алати, од теренски операции кај земјоделските машини до пренос на моќност кај автомобилските мотори, ролерските синџири постојано играат улога на „мост на моќност“. Во производството на ролерските синџири, калењето, основен чекор во процесот на термичка обработка, е како клучен чекор што „го претвора каменот во злато“, директно одредувајќи ја цврстината, цврстината, отпорноста на абење и работниот век на синџирот.
1. Зошто калењето е „задолжителен курс“ во производството на валчести ланци?
Пред да разговараме за процесот на калење, прво треба да разјасниме: Зошто е неопходно калењето на валчестиот ланец? Ова започнува со обработка на основните компоненти на ланецот: валци, втулки, иглички и плочи за поврзување. По формирањето, клучните компоненти на валчестиот ланец обично се подложени на процес на гаснење: работното парче се загрева над критичната температура (обично 820-860°C), се одржува на таа температура одреден временски период, а потоа брзо се лади (на пр., во вода или масло) за да се трансформира внатрешната структура на металот во мартензит. Иако гаснењето значително ја зголемува тврдоста на работното парче (достигнувајќи HRC 58-62), тоа исто така претставува критичен недостаток: екстремно високи внатрешни напрегања и кршливост, што го прави подложно на кршење под удар или вибрации. Замислете да користите гаснат валчест ланец директно за пренос. Дефекти како што се кршење на игличката и пукање на валјакот може да се појават за време на почетното оптоварување, со катастрофални последици.
Процесот на калење се справува со проблемот „тврд, но кршлив“ по калењето. Калениот работен дел се загрева повторно до температура под критичната температура (обично 150-350°C), се одржува на таа температура одреден временски период, а потоа полека се лади. Овој процес ја прилагодува внатрешната структура на металот за да се постигне оптимална рамнотежа помеѓу тврдоста и цврстината. За валчестите ланци, калењето игра клучна улога во три клучни области:
Олеснување на внатрешниот стрес: Ги ослободува структурните и термичките стресови генерирани за време на гаснењето, спречувајќи деформација и пукање на работното парче поради концентрација на стрес за време на употребата;
Оптимизирање на механичките својства: Прилагодете го односот на тврдост, цврстина и жилавост врз основа на барањата на апликацијата - на пример, синџирите за градежни машини бараат поголема жилавост, додека прецизните синџири за пренос бараат поголема тврдост;
Стабилизирајте ја микроструктурата и димензиите: Стабилизирајте ја внатрешната микроструктура на металот за да спречите димензионална деформација на ланецот предизвикана од промени во микроструктурата за време на употребата, што може да влијае на точноста на преносот.
II. Основни параметри и контролни точки на процесот на калење со валчест ланец
Ефективноста на процесот на калење зависи од прецизната контрола на три основни параметри: температура, време и брзина на ладење. Различните комбинации на параметри можат да произведат значително различни резултати од перформансите. Процесот на калење треба да биде прилагоден на различните компоненти на валјачкиот синџир (валјаци, втулки, иглички и плочи) поради нивните различни карактеристики на оптоварување и барања за перформанси.
1. Температура на калење: „Јадрото копче“ за контрола на перформансите
Температурата на калење е најкритичниот фактор во одредувањето на конечните перформанси на обработениот дел. Со зголемувањето на температурата, тврдоста на обработениот дел се намалува, а неговата цврстина се зголемува. Во зависност од примената на валчестиот ланец, температурите на калење генерално се категоризираат на следниов начин:
Калење на ниска температура (150-250°C): Првенствено се користи за компоненти на кои им е потребна висока тврдост и отпорност на абење, како што се ролери и втулки. Калењето на ниска температура одржува тврдост на обработуваниот дел од HRC 55-60, а воедно елиминира дел од внатрешниот стрес, што го прави погоден за апликации за пренос со висока фреквенција и ниско влијание (како што се погони на вретено на машински алати).
Калење на средна температура (300-450°C): Погодно за компоненти кои бараат висока цврстина и еластичност, како што се иглички и плочи со ланци. По калењето на средна температура, тврдоста на обработуваниот материјал паѓа на HRC 35-45, значително подобрувајќи ја неговата граница на истегнување и границата на еластичност, овозможувајќи му да издржи големи ударни оптоварувања (на пр., кај градежни машини и рударска опрема).
Калење на висока температура (500-650°C): Ретко се користи за компоненти на синџир со ролери, се користи само во специјализирани апликации за помошни компоненти на кои им е потребна висока цврстина. На оваа температура, тврдоста е дополнително намалена (HRC 25-35), но цврстината на удар е значително подобрена.
Клучни контролни точки: Униформноста на температурата во печката за калење е клучна, при што температурните разлики се контролирани во рамките на ±5°C. Нееднаквите температури можат да доведат до значителни варијации во перформансите во рамките на истата серија на обработени парчиња. На пример, прекумерно високите локализирани температури на ваљаците можат да создадат „меки точки“, намалувајќи ја отпорноста на абење. Прекумерно ниските температури можат нецелосно да ги елиминираат внатрешните напрегања, што доведува до пукање.
2. Време на калење: „Доволен услов“ за микроструктурна трансформација
Времето на калење мора да обезбеди доволна микроструктурна трансформација во рамките на обработениот дел, избегнувајќи деградација на перформансите предизвикана од прекумерно калење. Премногу кратко време спречува целосно ослободување на внатрешниот стрес, што резултира со нецелосна микроструктурна трансформација и недоволна цврстина. Предолго време ги зголемува трошоците за производство, а може да доведе и до прекумерно намалување на тврдоста. Времето на калење за компонентите на валчестиот ланец генерално се одредува според дебелината на обработениот дел и оптоварувањето на печката:
Компоненти со тенки ѕидови (како што се плочи со ланец, дебели 3-8 mm): Времето на калење е генерално 1-2 часа;
Компоненти со дебели ѕидови (како што се ролери и иглички, со дијаметар од 10-30 mm): Времето на калење треба да се продолжи на 2-4 часа;
За поголеми оптоварувања на печката, времето на калење треба да се зголеми за 10%-20% за да се обезбеди рамномерен пренос на топлина до јадрото на обработуваниот дел.
Клучни контролни точки: Користењето на методот „чекорна температурна рампа“ може да ја оптимизира ефикасноста на калење - прво зголемете ја температурата на печката на 80% од целната температура, држете ја 30 минути, а потоа зголемете ја до целната температура за да избегнете нови термички напрегања на работното парче поради брзо зголемување на температурата.
3. Стапка на ладење: „Последната линија на одбрана“ за стабилни перформанси
Стапката на ладење по калењето има релативно мало влијание врз перформансите на обработуваниот дел, но сепак треба правилно да се контролира. Обично се користи воздушно ладење (природно ладење) или ладење во печка (ладење во печка):
По калење на ниска температура, ладењето со воздух генерално се користи за брзо намалување на температурата на собна температура и избегнување на продолжено изложување на средни температури, што може да доведе до губење на тврдоста.
Доколку е потребна поголема цврстина по калењето на средна температура, може да се користи ладење во печка. Процесот на бавно ладење дополнително ја подобрува големината на зрната и ја подобрува отпорноста на удар.
Клучни контролни точки: За време на процесот на ладење, важно е да се избегне нерамномерен контакт помеѓу површината на обработуваниот дел и воздухот, што може да доведе до оксидација или декарбуризација. Во печката за калење може да се внесат заштитни гасови како што е азот или на површината на обработуваниот дел може да се нанесат антиоксидативни премази за да се обезбеди квалитет на површината.
III. Чести проблеми и решенија со калење на ролерскиот ланец
Дури и ако основните параметри се разбрани, проблеми со квалитетот на калењето сè уште можат да се појават во реалното производство поради фактори како што се опремата, работењето или материјалите. Следните се четирите најчести проблеми што се среќаваат за време на калењето со валчест ланец и нивните соодветни решенија:
1. Недоволна или нерамномерна тврдост
Симптоми: Тврдоста на обработениот дел е помала од дизајнерската барана вредност (на пр., тврдоста на валјакот не достигнува HRC 55), или разликата во тврдоста помеѓу различните делови од истиот обработен дел надминува HRC 3. Причини:
Температурата на калење е превисока или времето на држење е предолго;
Распределбата на температурата на печката за калење е нееднаква;
Стапката на ладење на работниот дел по гаснењето е недоволна, што резултира со нецелосно формирање на мартензит.
Решенија:
Калибрирајте го термоспојката на печката за калење, редовно следете ја распределбата на температурата во печката и заменете ги старите грејни цевки;
Строго контролирајте ја температурата и времето според процесниот лист и користете постепено држење;
Оптимизирајте го процесот на калење и ладење за да обезбедите брзо и рамномерно ладење на работниот дел.
2. Внатрешниот стрес не е елиминиран, што доведува до пукање за време на употребата
Симптоми: За време на првичната инсталација и употреба на ланецот, иглата или плочата на ланецот може да се скршат без предупредување, со кршлива фрактура.
Причини:
Температурата на калење е прениска или времето на задржување е прекратко, што резултира со несоодветно ослободување на внатрешниот стрес;
Работното парче не се калува веднаш по калењето (повеќе од 24 часа), што доведува до акумулација на внатрешен стрес. Решение:
Соодветно зголемете ја температурата на калење врз основа на дебелината на обработуваниот дел (на пр., од 300°C до 320°C за иглички) и продолжете го времето на држење.
По калењето, работното парче мора да се кали во рок од 4 часа за да се избегне продолжено акумулирање на стрес.
Користете процес на „секундарно калење“ за клучните компоненти (по почетното калење, изладете на собна температура, а потоа повторно калете на покачени температури) за дополнително да го елиминирате преостанатиот стрес.
3. Површинска оксидација и декарбуризација
Симптоми: На површината на обработуваниот дел се појавува сиво-црна оксидна лушпа или тестот за тврдост покажува дека површинската тврдост е помала од тврдоста на јадрото (слојот за декарбуризација е дебел повеќе од 0,1 mm).
Причина:
Прекумерната содржина на воздух во печката за калење предизвикува реакција помеѓу работното парче и кислородот.
Прекумерното време на калење предизвикува дифузија и распрснување на јаглеродот од површината. Решение: Користете затворена печка за калење со заштитна атмосфера од азот или водород за да ја контролирате содржината на кислород во печката под 0,5%. Намалете го непотребното време на калење и оптимизирајте го методот на полнење во печката за да избегнете прекумерно пакување на обработените парчиња. За обработени парчиња кои малку се оксидирале, извршете пескарење по калењето за да го отстраните површинскиот бигор.
4. Димензионална деформација
Симптоми: Прекумерна овалност на ролерот (надминува 0,05 mm) или неправилно порамнети дупки на плочата на ланецот.
Причина: Пребрзото загревање или ладење при калење создава термички стрес што доведува до деформација.
Неправилното поставување на работните парчиња за време на оптоварувањето на печката резултира со нееднакво оптоварување.
Решение: Користете бавно загревање (50°C/час) и бавно ладење за да го намалите термичкиот стрес.
Дизајнирајте специјализирани тела за да се осигурате дека работниот дел останува слободен за време на калењето за да се избегне деформација на компресија.
За високопрецизни делови, додадете чекор за исправување по калењето, користејќи исправување под притисок или термичка обработка за да ги корегирате димензиите.
IV. Инспекција на квалитетот на процесот на калење и критериуми за прифаќање
За да се осигури дека компонентите на валчестиот ланец ги исполнуваат барањата за перформанси по калењето, мора да се воспостави сеопфатен систем за контрола на квалитетот, кој ќе спроведува сеопфатни инспекции низ четири димензии: изглед, тврдост, механички својства и микроструктура.
1. Инспекција на изгледот
Содржина на инспекција: Површински дефекти како што се бигор, пукнатини и вдлабнатини.
Метод на инспекција: Визуелна инспекција или инспекција со лупа (зголемување од 10 пати).
Критериуми за прифаќање: Нема видлива бигор, пукнатини или вдлабнатини на површината и е униформна боја.
2. Инспекција на тврдост
Содржина на инспекција: Тврдост на површината и униформност на тврдоста.
Метод на инспекција: Користете Rockwell тестер на тврдост (HRC) за да ја тестирате површинската тврдост на ролерите и игличките. 5% од обработените парчиња од секоја серија се земаат случајно, а потоа се проверуваат три различни локации на секој обработен дел.
Критериуми за прифаќање:
Ролери и втулки: HRC 55-60, со разлика во тврдоста од ≤ HRC3 во рамките на истата серија.
Плоча на игла и ланец: HRC 35-45, со разлика во тврдоста од ≤ HRC2 во рамките на истата серија. 3. Тестирање на механички својства
Содржина на тестот: Затегнувачка цврстина, отпорност на удар;
Метод на тестирање: Стандардни примероци се подготвуваат од една серија на работни парчиња на секое тримесечје за тестирање на затегнување (GB/T 228.1) и тестирање на удар (GB/T 229);
Критериуми за прифаќање:
Затегнувачка цврстина: иглички ≥ 800 MPa, синџири ≥ 600 MPa;
Отпорност на удар: иглички ≥ 30 J/cm², синџири ≥ 25 J/cm².
4. Тестирање на микроструктура
Содржина на тестот: Внатрешната структура е униформно темпериран мартензит и темпериран баинит;
Метод на тестирање: Попречните пресеци на работниот дел се сечат, полираат и гравираат, а потоа се набљудуваат со металографски микроскоп (зголемување од 400x);
Критериуми за прифатливост: Еднообразна структура без мрежести карбиди или груби зрна и дебелина на декарбуризираниот слој ≤ 0,05 mm.
V. Индустриски трендови: Насока на развој на интелигентни процеси на калење
Со широкото усвојување на технологиите од Индустрија 4.0, процесите на калење со ролери се развиваат кон интелигентни, прецизни и зелени процеси. Следните три клучни трендови вреди да се напоменат:
1. Интелигентен систем за контрола на температурата
Користејќи ја технологијата Интернет на нештата (IoT), повеќе сета високопрецизни термопарови и инфрацрвени сензори за температура се поставени во печката за калење за да собираат податоци за температурата во реално време. Користејќи алгоритми со вештачка интелигенција, моќноста на греењето автоматски се прилагодува за да се постигне точност на контролата на температурата во рамките на ±2°C. Понатаму, системот ја евидентира кривата на калење за секоја серија на работни парчиња, создавајќи запис за квалитет што може да се следи.
2. Дигитална симулација на процеси
Користејќи софтвер за анализа на конечни елементи (како што е ANSYS), температурните и напреганите полиња на обработуваниот дел за време на калењето се симулираат за да се предвиди потенцијална деформација и нееднакви перформанси, со што се оптимизираат параметрите на процесот. На пример, симулацијата може да го одреди оптималното време на калење за специфичен модел на валјак, зголемувајќи ја ефикасноста за 30% во споредба со традиционалните методи на обиди и грешки.
3. Зелени и енергетски штедливи процеси
Развивањето на технологија за краткотрајно калење со ниска температура ја намалува температурата на калење и потрошувачката на енергија со додавање на катализатор. Имплементирањето на систем за обновување на отпадната топлина за рециклирање на топлината од високотемпературниот димен гас што се испушта од печката за калење за претходно загревање на работните парчиња, постигнувајќи заштеда на енергија од над 20%. Понатаму, промовирањето на употребата на премази растворливи во вода против оксидација како алтернатива на традиционалните премази на база на масло ги намалува емисиите на VOC.
Време на објавување: 08.09.2025