Standarder for stempling av ytre lenkeplater for rullekjeder
I industrielle transmisjonssystemer er rullekjeder sentrale transmisjonskomponenter, og ytelsen deres bestemmer direkte utstyrets driftseffektivitet og levetid. De ytre leddplatene, «skjelettet» tilrullekjeden, spiller en avgjørende rolle i overføring av laster og kobling av kjettingledd. Standardiseringen og presisjonen i produksjonsprosessen er avgjørende faktorer som påvirker den generelle kvaliteten på rullekjeden. Stempling, den vanlige metoden for produksjon av ytre leddplater, krever strenge standarder i hvert trinn, fra valg av råmateriale til levering av ferdig produkt, for å sikre at de ytre leddplatene har tilstrekkelig styrke, seighet og dimensjonsnøyaktighet. Denne artikkelen vil gi en grundig analyse av de fullstendige prosessstandardene for stempling av ytre leddplater på rullekjeder, og gi bransjefolk en profesjonell referanse og lar sluttbrukere forstå prosesslogikken bak rullekjeder av høy kvalitet bedre.
I. Grunnleggende forsikringer før stempling: Valg av råmateriale og forbehandlingsstandarder
Ytelsen til ytre leddplater begynner med råvarer av høy kvalitet. Stempeprosessen setter klare krav til materialets mekaniske egenskaper og kjemiske sammensetning, som er forutsetninger for problemfri utførelse av påfølgende prosesser. For tiden er de vanligste materialene for ytre leddplater i industrien lavkarbonlegerte konstruksjonsstål (som 20Mn2 og 20CrMnTi) og høykvalitets karbonkonstruksjonsstål (som 45-stål). Materialvalget avhenger av rullekjeden sin bruksområde (f.eks. tunge belastninger, høye hastigheter og korrosive miljøer). Uansett hvilket materiale som velges, må det imidlertid oppfylle følgende kjernestandarder:
1. Standarder for kjemisk sammensetning av råvarer
Kontroll av karboninnhold (C): For 45-stål må karboninnholdet være mellom 0,42 % og 0,50 %. Et høyere karboninnhold kan øke materialets sprøhet og sprekkdannelse under stempling, mens et lavere karboninnhold kan påvirke styrken etter påfølgende varmebehandling. Manganinnholdet (Mn) i 20Mn2-stål må opprettholdes mellom 1,40 % og 1,80 % for å forbedre materialets herdbarhet og seighet, og sikre at de ytre leddplatene motstår brudd under støtbelastninger. Grenseverdier for skadelige elementer: Svovel (S) og fosfor (P) innhold må kontrolleres strengt til under 0,035 %. Disse to elementene kan danne forbindelser med lavt smeltepunkt, noe som fører til at materialet blir "varmsprøtt" eller "kaldsprøtt" under stemplingsprosessen, noe som påvirker utbyttet av ferdige produkter.
2. Standarder for forbehandling av råmaterialer
Før råmaterialene går inn i stemplingsprosessen, gjennomgår de tre forbehandlingstrinn: sylting, fosfatering og oljing. Hvert trinn har klare kvalitetskrav:
Beising: Bruk en 15–20 % saltsyreløsning og la ståloverflaten ligge i bløt i romtemperatur i 15–20 minutter for å fjerne belegg og rust. Etter beising må ståloverflaten være fri for synlig belegg og fri for overdreven korrosjon (groptæring), som kan påvirke heften til det påfølgende fosfatbelegget.
Fosfatering: Bruk en sinkbasert fosfateringsløsning, behandle ved 50–60 °C i 10–15 minutter for å danne et fosfatbelegg med en tykkelse på 5–8 μm. Fosfatbelegget må være jevnt og tett, med en adhesjon på nivå 1 (ingen avskalling) ved bruk av tverrsnittstesten. Dette reduserer friksjonen mellom stansedysen og stålplaten, noe som forlenger dysens levetid og forbedrer rustmotstanden til den ytre leddplaten.
Oljepåføring: Spray et tynt lag med rustbeskyttelsesolje (tykkelse ≤ 3 μm) på fosfatbeleggoverflaten. Oljefilmen bør påføres jevnt uten hull eller opphopning. Dette forhindrer rust på stålplaten under lagring, samtidig som nøyaktigheten ved påfølgende stempling opprettholdes.
II. Standarder for kjernestemplingsprosesser: Presisjonskontroll fra stansing til forming
Stempeprosessen for ytre lenker i rullekjeder består hovedsakelig av fire kjernetrinn: stansing, stansing, forming og trimming. Utstyrsparametrene, dysens nøyaktighet og driftsprosedyrene for hvert trinn påvirker direkte dimensjonsnøyaktigheten og de mekaniske egenskapene til de ytre lenkene. Følgende standarder må overholdes strengt:
1. Standarder for blindingsprosess
Blanking innebærer å stanse rå stålplater til emner som samsvarer med de utbrettede dimensjonene til de ytre leddene. Å sikre dimensjonsnøyaktigheten og kantkvaliteten til emnene er avgjørende for denne prosessen.
Utstyrsvalg: Det kreves en lukket ettpunktspresse (tonnasjen varierer avhengig av størrelsen på det ytre leddet, vanligvis 63–160 kN). Pressens sleideslagnøyaktighet må kontrolleres innenfor ±0,02 mm for å sikre konsistent slag for hver presse og unngå dimensjonsavvik.
Formnøyaktighet: Klaringen mellom stempelet og formen på blindformen bør bestemmes basert på materialtykkelsen, vanligvis 5 %–8 % av materialtykkelsen (f.eks. for en materialtykkelse på 3 mm er klaringen 0,15–0,24 mm). Ruheten på formskjærekanten må være under Ra 0,8 μm. Kantslitasje som overstiger 0,1 mm krever rask sliping for å forhindre at det dannes grader på emnekanten (gradhøyde ≤ 0,05 mm).
Dimensjonskrav: Lengdeavviket for emnet må kontrolleres innenfor ±0,03 mm, breddeavviket innenfor ±0,02 mm og diagonalavviket innenfor 0,04 mm etter avblending for å sikre nøyaktige referanser for påfølgende behandlingstrinn.
2. Standarder for stanseprosessen
Stansing er prosessen med å stanse bolthullene og rullehullene for de ytre leddplatene inn i emnet etter stansing. Nøyaktigheten til hullposisjonen og diameternøyaktigheten påvirker direkte monteringsytelsen til rullekjeden.
Posisjoneringsmetode: Dobbel posisjonering av emnet (ved bruk av to tilstøtende kanter av emnet som referanse) brukes. Posisjoneringspinnene må oppfylle IT6-nøyaktigheten for å sikre konsistent emneposisjon under hver stansing. Hullposisjonsavviket må være ≤ 0,02 mm (i forhold til den ytre leddplatens referanseflate). Nøyaktighet for hulldiameter: Diameteravviket mellom bolt- og rullehullene må oppfylle IT9-toleransekravene (f.eks. for et 10 mm hull er avviket +0,036 mm/-0 mm). Toleransen for hullets rundhet bør være ≤0,01 mm, og hullveggruheten bør være under Ra1,6 μm. Dette forhindrer at kjettingleddene blir for løse eller for stramme på grunn av avvik i hulldiameteren, noe som kan påvirke transmisjonsstabiliteten.
Stanserekkefølge: Stans først bolthullene, deretter rullehullene. Avviket fra senter til senter-avstand mellom de to hullene må være innenfor ±0,02 mm. Kumulativt avvik fra senter til senter-avstand vil direkte føre til stigningsavvik i rullekjeden, noe som igjen påvirker transmisjonens nøyaktighet.
3. Utforming av prosessstandarder
Forming innebærer å presse det stansede emnet gjennom en dyse til den endelige formen på den ytre leddplaten (f.eks. buet eller trinnvis). Denne prosessen krever at den ytre leddplatens formnøyaktighet og tilbakeslagskontroll sikres.
Formdesign: Formdysen bør ha en segmentert struktur, med to stasjoner, forforming og sluttforming, konfigurert i henhold til den ytre leddplatens form. Forformingsstasjonen presser først emnet til en foreløpig form for å redusere deformasjonsspenning under sluttformingen. Overflateruheten i det endelige formdysens hulrom må oppnå Ra0,8μm for å sikre en glatt, inntrykksfri overflate på den ytre leddplaten.
Trykkkontroll: Formetrykket bør beregnes basert på materialets flytegrense og er vanligvis 1,2–1,5 ganger materialets flytegrense (f.eks. er flytegrensen for 20Mn2-stål 345 MPa; formetrykket bør kontrolleres mellom 414–517 MPa). For lite trykk vil føre til ufullstendig forming, mens for mye trykk vil forårsake overdreven plastisk deformasjon, noe som påvirker den påfølgende varmebehandlingsytelsen. Tilbakeslagskontroll: Etter forming må tilbakeslagskraften til den ytre leddplaten kontrolleres innenfor 0,5°. Dette kan motvirkes ved å stille inn en kompensasjonsvinkel i formhulrommet (bestemt basert på materialets tilbakeslagsegenskaper, vanligvis 0,3°–0,5°) for å sikre at det ferdige produktet oppfyller designkravene.
4. Standarder for trimmingsprosess
Trimming er prosessen med å fjerne avskraping og overflødig materiale som genereres under formingsprosessen for å sikre at kantene på den ytre leddplaten er rette.
Nøyaktighet ved trimming: Avstanden mellom stempelet og trimmingsformen må kontrolleres innenfor 0,01–0,02 mm, og skarpheten på skjærekanten må være under Ra 0,4 μm. Sørg for at kantene på den ytre leddplaten er fri for grader etter trimming (graderhøyde ≤ 0,03 mm) og at kantretthetsfeilen er ≤ 0,02 mm/m.
Trimmingssekvens: Trim langkantene først, deretter kortkantene. Dette forhindrer deformasjon av den ytre leddplaten på grunn av feil trimmingssekvens. Etter trimming må den ytre leddplaten gjennomgå en visuell inspeksjon for å sikre at det ikke er noen defekter som avskallede hjørner eller sprekker.
III. Kvalitetsinspeksjonsstandarder etter stempling: Omfattende kontroll av ytelsen til ferdige produkter
Etter stempling gjennomgår de ytre leddplatene tre strenge kvalitetsinspeksjonsprosesser: dimensjonsinspeksjon, inspeksjon av mekaniske egenskaper og inspeksjon av utseende. Bare produkter som oppfyller alle standarder kan gå videre til den påfølgende varmebehandlingen og monteringsprosessen. Spesifikke inspeksjonsstandarder er som følger:
1. Standarder for dimensjonsinspeksjon
Dimensjonsinspeksjon bruker en tredimensjonal koordinatmålemaskin (nøyaktighet ≤ 0,001 mm) kombinert med spesialiserte målere, med fokus på følgende nøkkeldimensjoner:
Stigning: Stigning på den ytre leddplaten (avstanden mellom de to bolthullene) må ha en toleranse på ±0,02 mm, med en kumulativ stigningsfeil på ≤0,05 mm per 10 stk. For stort stigningsavvik kan forårsake vibrasjon og støy under rullekjedeoverføring.
Tykkelse: Tykkelsesavviket på den ytre leddplaten må oppfylle IT10-toleransekravene (f.eks. for en tykkelse på 3 mm er avviket +0,12 mm/-0 mm). Tykkelsesvariasjoner innenfor en batch må være ≤0,05 mm for å forhindre ujevn belastning på kjettingleddene på grunn av ujevn tykkelse. Toleranse for hullposisjon: Posisjonsavviket mellom bolthullet og rullehullet må være ≤0,02 mm, og hullets koaksialitetsfeil må være ≤0,01 mm. Sørg for at klaringen mellom pinnen og rullen oppfyller designkravene (klaringen er vanligvis 0,01–0,03 mm).
2. Standarder for testing av mekaniske egenskaper
Testing av mekaniske egenskaper krever tilfeldig utvelgelse av 3–5 prøver fra hver produktserie for strekkfasthet, hardhet og bøyningstesting.
Strekkfasthet: Testet med en universell materialtestmaskin, må strekkfastheten til den ytre leddplaten være ≥600 MPa (etter varmebehandling av 45-stål) eller ≥800 MPa (etter varmebehandling av 20Mn2). Bruddet må oppstå i den ytre leddplatens ikke-hullområde. Brudd nær hullet indikerer spenningskonsentrasjon under stanseprosessen, og dyseparametrene må justeres. Hardhetstest: Bruk en Rockwell-hardhetstester for å måle overflatehardheten til de ytre leddplatene. Hardheten må kontrolleres innenfor HRB80-90 (glødet tilstand) eller HRC35-40 (herdet tilstand). For høy hardhet vil øke materialets sprøhet og mottakelighet for brudd; for lav hardhet vil påvirke slitestyrken.
Bøyetest: Bøy de ytre leddplatene 90° langs lengden. Det skal ikke oppstå sprekker eller brudd på overflaten etter bøying. Tilbakefjæringen etter avlastning skal være ≤5°. Dette sikrer at de ytre leddplatene har tilstrekkelig seighet til å motstå støtbelastningene under overføring.
3. Standarder for utseendeinspeksjon
Utseendeinspeksjon bruker en kombinasjon av visuell inspeksjon og inspeksjon med forstørrelsesglass (10x forstørrelse). Spesifikke krav er som følger:
Overflatekvalitet: Den ytre koblingsplatens overflate må være glatt og flat, fri for riper (dybde ≤ 0,02 mm), fordypninger eller andre defekter. Fosfatbelegget må være jevnt og fritt for manglende belegg, gulning eller avskalling. Kantkvalitet: Kantene må være fri for grader (høyde ≤ 0,03 mm), avskalling (avskallingsstørrelse ≤ 0,1 mm), sprekker eller andre defekter. Mindre grader må fjernes gjennom passivering (nedsenking i en passiveringsløsning i 5–10 minutter) for å forhindre riper på operatøren eller andre komponenter under montering.
Hullveggens kvalitet: Hullveggen må være glatt, fri for trinn, riper, deformasjoner eller andre defekter. Ved inspeksjon med en «go/no go»-måler, må «go»-måleren gå jevnt, mens «no go»-måleren ikke må gå, noe som sikrer at hullet oppfyller kravene til monteringsnøyaktighet.
IV. Veiledning for optimalisering av stemplingsprosesser: Fra standardisering til intelligens
Med den kontinuerlige utviklingen av industriell produksjonsteknologi oppgraderes også standardene for stemplingsprosesser for ytre lenker på rullekjeder kontinuerlig. Fremtidig utvikling vil være rettet mot intelligente, grønne og høypresisjonsprosesser. Spesifikke optimaliseringsretninger er som følger:
1. Anvendelse av intelligent produksjonsutstyr
Introduksjon av CNC-stempelmaskiner og industriroboter for å oppnå automatisert og intelligent kontroll av stemplingsprosessen:
CNC-stempelmaskiner: Utstyrt med et høypresisjons servosystem, muliggjør de sanntidsjustering av parametere som stemplingstrykk og slaghastighet, med en kontrollnøyaktighet på ±0,001 mm. De har også selvdiagnosefunksjoner, som muliggjør rettidig deteksjon av problemer som formslitasje og materialavvik, noe som reduserer antallet defekte produkter.
Industriroboter: Brukes til lasting av råvarer, overføring av stemplingsdeler og sortering av ferdige produkter, og erstatter manuelle operasjoner. Dette forbedrer ikke bare produksjonseffektiviteten (muliggjør kontinuerlig produksjon døgnet rundt), men eliminerer også dimensjonsavvik forårsaket av manuell drift, noe som sikrer konsistent produktkvalitet.
2. Fremme av grønne prosesser
Redusere energiforbruk og miljøforurensning samtidig som prosessstandarder oppfylles:
Optimalisering av formmateriale: Bruk av en komposittform laget av hurtigstål (HSS) og sementert karbid (WC) øker formens levetid (levetiden kan forlenges med 3–5 ganger), reduserer hyppigheten av formutskifting og reduserer materialsvinn.
Forbedringer av forbehandlingsprosessen: Fremme av fosforfri fosfateringsteknologi og bruk av miljøvennlige fosfateringsløsninger reduserer fosforforurensning. Videre forbedrer elektrostatisk sprøyting av rustfri olje utnyttelsen av rustfri olje (utnyttelsesgraden kan økes til over 95 %) og reduserer oljetåkeutslipp.
3. Oppgradering av høypresisjonsinspeksjonsteknologi
Et maskinsynsinspeksjonssystem ble introdusert for å muliggjøre rask og nøyaktig kvalitetsinspeksjon av ytre leddplater.
Utstyrt med et HD-kamera (oppløsning ≥ 20 megapiksler) og bildebehandlingsprogramvare, kan maskinsyninspeksjonssystemet samtidig inspisere ytre lenkeplater for dimensjonsnøyaktighet, utseendefeil, avvik i hullposisjon og andre parametere. Systemet har en inspeksjonshastighet på 100 deler per minutt, noe som oppnår over 10 ganger nøyaktigheten til manuell inspeksjon. Det muliggjør også lagring og analyse av inspeksjonsdata i sanntid, noe som gir datastøtte for prosessoptimalisering.
Konklusjon: Standarder er livsnerven for kvalitet, og detaljer avgjør overføringens pålitelighet.
Stemplingsprosessen for ytre leddplater på rullekjeder kan virke enkel, men strenge standarder må overholdes i alle trinn – fra å kontrollere den kjemiske sammensetningen av råmaterialene, til å sikre dimensjonsnøyaktighet under stemplingsprosessen, til omfattende kvalitetsinspeksjon av det ferdige produktet. Overseelse av detaljer kan føre til forringelse av ytre leddplates ytelse, og følgelig påvirke overføringspåliteligheten til hele rullekjeden.
Publisert: 26. september 2025