Normy procesu tłoczenia płyt ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych

Normy procesu tłoczenia płyt ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych

W przemysłowych układach napędowych łańcuchy rolkowe stanowią podstawowe elementy przekładni, a ich wydajność bezpośrednio decyduje o sprawności i żywotności urządzenia. Zewnętrzne płytki ogniwowe, „szkielet”łańcuch rolkowy, odgrywają kluczową rolę w przenoszeniu obciążeń i łączeniu ogniw łańcucha. Standaryzacja i precyzja procesu ich produkcji to kluczowe czynniki wpływające na ogólną jakość łańcucha rolkowego. Tłoczenie, popularna metoda produkcji płytek ogniw zewnętrznych, wymaga przestrzegania rygorystycznych standardów na każdym etapie, od wyboru surowca po dostawę gotowego produktu, aby zapewnić odpowiednią wytrzymałość, udarność i dokładność wymiarową płytek ogniw zewnętrznych. Niniejszy artykuł przedstawia dogłębną analizę wszystkich standardów procesowych dotyczących tłoczenia płytek ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych, zapewniając praktykom branżowym profesjonalne odniesienie i umożliwiając użytkownikom końcowym lepsze zrozumienie logiki procesu produkcji wysokiej jakości łańcuchów rolkowych.

I. Podstawowe zabezpieczenia przed tłoczeniem: dobór surowców i standardy wstępnej obróbki

Wydajność płytek ogniw zewnętrznych zaczyna się od wysokiej jakości surowców. Proces tłoczenia określa jasne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych i składu chemicznego materiału, które są warunkiem wstępnym dla płynnego przebiegu kolejnych procesów. Obecnie, głównymi materiałami na płytki ogniw zewnętrznych w branży są stale konstrukcyjne stopowe niskowęglowe (takie jak 20Mn2 i 20CrMnTi) oraz wysokiej jakości stale konstrukcyjne węglowe (takie jak stal 45). Wybór materiału zależy od zastosowania łańcucha rolkowego (np. duże obciążenia, wysokie prędkości i środowiska korozyjne). Niezależnie jednak od wybranego materiału, musi on spełniać następujące podstawowe normy:

1. Normy składu chemicznego surowców
Kontrola zawartości węgla (C): W przypadku stali 45 zawartość węgla musi wynosić od 0,42% do 0,50%. Wyższa zawartość węgla może zwiększyć kruchość materiału i pękanie podczas tłoczenia, podczas gdy niższa zawartość węgla może wpłynąć na jego wytrzymałość po późniejszej obróbce cieplnej. Zawartość manganu (Mn) w stali 20Mn2 musi być utrzymywana w przedziale od 1,40% do 1,80%, aby poprawić hartowność i wytrzymałość materiału, zapewniając, że zewnętrzne płytki ogniwowe będą odporne na pękanie pod wpływem obciążeń udarowych. Limity szkodliwych pierwiastków: Zawartość siarki (S) i fosforu (P) musi być ściśle kontrolowana poniżej 0,035%. Te dwa pierwiastki mogą tworzyć związki o niskiej temperaturze topnienia, powodując, że materiał staje się „kruchy na gorąco” lub „kruchy na zimno” podczas procesu tłoczenia, co wpływa na wydajność gotowych produktów.

2. Normy wstępnej obróbki surowców

Przed wprowadzeniem do procesu tłoczenia, surowce przechodzą trzy etapy obróbki wstępnej: trawienie, fosforanowanie i olejowanie. Każdy etap ma jasno określone wymagania jakościowe:

Trawienie: Używając 15–20% roztworu kwasu solnego, moczyć w temperaturze pokojowej przez 15–20 minut, aby usunąć zgorzelinę i rdzę z powierzchni stali. Po trawieniu powierzchnia stali musi być wolna od widocznej zgorzeliny i nadmiernej korozji (wżerów), które mogą wpływać na przyczepność późniejszej powłoki fosforanowej.

Fosforanowanie: Używając roztworu fosforanującego na bazie cynku, poddaj procesowi fosforanowania w temperaturze 50–60°C przez 10–15 minut, aby utworzyć powłokę fosforanową o grubości 5–8 μm. Powłoka fosforanowa musi być jednorodna i gęsta, a przyczepność musi osiągnąć poziom 1 (brak łuszczenia się) w teście nacięć krzyżowych. Zmniejsza to tarcie między matrycą a blachą stalową, wydłużając żywotność matrycy i zwiększając odporność na rdzę zewnętrznej płytki ogniwa.

Nakładanie oleju: Nanieść cienką warstwę oleju antykorozyjnego (grubość ≤ 3 μm) na powierzchnię powłoki fosforanowej. Powłoka olejowa powinna być równomiernie rozprowadzona, bez szczelin i nagromadzeń. Zapobiega to rdzewieniu blachy stalowej podczas przechowywania, a jednocześnie zapewnia dokładność kolejnych operacji tłoczenia.

II. Normy dla procesów tłoczenia rdzeni: kontrola precyzji od wykrojenia do formowania

Proces tłoczenia ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych składa się zasadniczo z czterech podstawowych etapów: wykrawania, dziurkowania, formowania i przycinania. Parametry sprzętu, dokładność matrycy i procedury operacyjne każdego etapu mają bezpośredni wpływ na dokładność wymiarową i właściwości mechaniczne ogniw zewnętrznych. Należy ściśle przestrzegać następujących norm:

1. Normy procesu wykrawania
Wykrawanie polega na wykrawaniu surowych arkuszy stali w wykroje, które odpowiadają wymiarom po rozłożeniu zewnętrznych ogniw. Zapewnienie dokładności wymiarowej i jakości krawędzi wykrojów ma kluczowe znaczenie dla tego procesu.

Dobór sprzętu: Wymagana jest zamknięta prasa jednopunktowa (nacisk różni się w zależności od rozmiaru ogniwa zewnętrznego, zazwyczaj 63–160 kN). Dokładność skoku suwaka prasy musi być kontrolowana z dokładnością ±0,02 mm, aby zapewnić spójny skok dla każdej prasy i uniknąć odchyleń wymiarowych.

Dokładność matrycy: Luz między stemplem a matrycą wykrojnika należy określić na podstawie grubości materiału, zazwyczaj 5–8% grubości materiału (np. dla materiału o grubości 3 mm luz wynosi 0,15–0,24 mm). Chropowatość krawędzi tnącej matrycy musi być mniejsza niż Ra0,8 μm. Zużycie krawędzi przekraczające 0,1 mm wymaga natychmiastowego ponownego szlifowania, aby zapobiec powstawaniu zadziorów na krawędzi wykroju (wysokość zadzioru ≤ 0,05 mm).

Wymagania wymiarowe: Odchyłka długości wykroju musi mieścić się w granicach ±0,03 mm, odchyłka szerokości w granicach ±0,02 mm, a odchyłka przekątnej w granicach 0,04 mm po wykrojeniu, aby zagwarantować dokładne dane odniesienia dla kolejnych etapów przetwarzania.

2. Normy procesu wykrawania

Wykrawanie to proces wykrawania otworów na śruby i rolki dla zewnętrznych płytek ogniwowych w wykroju po wykrojeniu. Dokładność położenia i średnicy otworów ma bezpośredni wpływ na wydajność montażu łańcucha rolkowego.

Metoda pozycjonowania: Stosowane jest podwójne pozycjonowanie (używając dwóch sąsiednich krawędzi wykroju jako odniesienia). Kołki ustalające muszą spełniać wymagania dokładności IT6, aby zapewnić spójne położenie wykroju podczas każdego wykrawania. Odchylenie położenia otworu musi być ≤ 0,02 mm (względem zewnętrznej powierzchni odniesienia płytki ogniwa). Dokładność średnicy otworu: Odchylenie średnicy między otworami śruby i rolki musi spełniać wymagania tolerancji IT9 (np. dla otworu 10 mm odchylenie wynosi +0,036 mm/-0 mm). Tolerancja okrągłości otworu powinna być ≤ 0,01 mm, a chropowatość ścianki otworu powinna być mniejsza niż Ra1,6 μm. Zapobiega to zbytniemu rozluźnieniu lub zbytniemu naprężeniu ogniw łańcucha z powodu odchylenia średnicy otworu, co mogłoby wpłynąć na stabilność przekładni.

Kolejność dziurkowania: Najpierw wybić otwory na śruby, a następnie na rolki. Odchyłka odległości między środkami otworów musi mieścić się w granicach ±0,02 mm. Kumulacja odchyłek odległości między środkami prowadzi bezpośrednio do odchyłki podziałki w łańcuchu rolkowym, co z kolei wpływa na dokładność przekładni.

3. Standardy procesu formowania

Formowanie polega na wtłoczeniu wykrojonego materiału przez matrycę w ostateczny kształt zewnętrznej płytki łączącej (np. zakrzywiony lub schodkowy). Proces ten wymaga zapewnienia dokładności kształtu zewnętrznej płytki łączącej i kontroli sprężystości.

Konstrukcja formy: Matryca formująca powinna mieć strukturę segmentową, z dwoma stanowiskami – formowania wstępnego i formowania końcowego – skonfigurowanymi zgodnie z kształtem zewnętrznej płytki łączącej. Stanowisko formowania wstępnego wstępnie dociska wykrojkę do wstępnego kształtu, aby zmniejszyć naprężenia odkształcające podczas formowania końcowego. Chropowatość powierzchni wnęki matrycy formującej musi wynosić Ra0,8 μm, aby zapewnić gładką, pozbawioną wgnieceń powierzchnię zewnętrznej płytki łączącej.

Kontrola ciśnienia: Ciśnienie formowania powinno być obliczone na podstawie granicy plastyczności materiału i zazwyczaj wynosi 1,2–1,5 raza więcej niż granica plastyczności materiału (np. granica plastyczności stali 20Mn2 wynosi 345 MPa; ciśnienie formowania powinno być kontrolowane w zakresie 414–517 MPa). Zbyt niskie ciśnienie spowoduje niepełne uformowanie, a zbyt wysokie – nadmierne odkształcenie plastyczne, co wpłynie na późniejszą wydajność obróbki cieplnej. Kontrola sprężystości: Po uformowaniu, sprężystość zewnętrznej płytki ogniwa musi być kontrolowana w zakresie 0,5°. Można temu zapobiec, ustawiając kąt kompensacji w gnieździe formy (określony na podstawie charakterystyki sprężystości materiału, zazwyczaj 0,3°–0,5°), aby zapewnić, że gotowy produkt spełnia wymagania projektowe.

4. Standardy procesu przycinania
Przycinanie to proces usuwania naddatku materiału i wypływek powstających w procesie formowania, mający na celu zapewnienie prostych krawędzi zewnętrznej płytki łączącej.

Dokładność matrycy do przycinania: Szczelina między stemplem a matrycą matrycy do przycinania musi mieścić się w granicach 0,01-0,02 mm, a ostrość krawędzi skrawającej musi być mniejsza niż Ra0,4 μm. Należy upewnić się, że krawędzie zewnętrznej płytki łącznikowej po przycięciu są bez zadziorów (wysokość zadzioru ≤ 0,03 mm), a błąd prostoliniowości krawędzi wynosi ≤ 0,02 mm/m.

Kolejność przycinania: Najpierw przytnij długie krawędzie, a następnie krótkie. Zapobiega to odkształceniu zewnętrznej płytki łącznika spowodowanemu nieprawidłową kolejnością przycinania. Po przycięciu należy przeprowadzić kontrolę wzrokową zewnętrznej płytki łącznika, aby upewnić się, że nie ma żadnych uszkodzeń, takich jak wyszczerbienia na narożnikach lub pęknięcia.

III. Normy kontroli jakości po tłoczeniu: kompleksowa kontrola wydajności gotowego produktu

Po wytłoczeniu, zewnętrzne płytki ogniwowe przechodzą trzy rygorystyczne procesy kontroli jakości: kontrolę wymiarów, kontrolę właściwości mechanicznych i kontrolę wyglądu. Tylko produkty spełniające wszystkie normy mogą przejść do dalszej obróbki cieplnej i montażu. Szczegółowe standardy kontroli są następujące:

1. Normy kontroli wymiarowej
Kontrola wymiarowa odbywa się przy użyciu trójwymiarowej współrzędnościowej maszyny pomiarowej (dokładność ≤ 0,001 mm) połączonej ze specjalistycznymi wskaźnikami, ze szczególnym uwzględnieniem następujących kluczowych wymiarów:

Podziałka: Podziałka płytki ogniwa zewnętrznego (odległość między dwoma otworami na śruby) musi mieć tolerancję ±0,02 mm, a skumulowany błąd podziałki ≤0,05 mm na 10 elementów. Nadmierna odchyłka podziałki może powodować wibracje i hałas podczas przenoszenia napędu łańcuchem rolkowym.

Grubość: Odchyłka grubości płytki ogniwa zewnętrznego musi spełniać wymagania tolerancji IT10 (np. dla grubości 3 mm odchyłka wynosi +0,12 mm/-0 mm). Różnice grubości w obrębie partii muszą być ≤0,05 mm, aby zapobiec nierównomiernemu obciążeniu ogniw łańcucha spowodowanemu nierównomierną grubością. Tolerancja położenia otworu: Odchyłka położenia między otworem na śrubę a otworem na rolkę musi wynosić ≤0,02 mm, a błąd współosiowości otworu musi wynosić ≤0,01 mm. Należy upewnić się, że luz między sworzniem a rolką spełnia wymagania projektowe (luz wynosi zazwyczaj 0,01–0,03 mm).

2. Normy badania właściwości mechanicznych

Badanie właściwości mechanicznych polega na losowym wybraniu 3–5 próbek z każdej partii produktów w celu sprawdzenia wytrzymałości na rozciąganie, twardości i zginania.

Wytrzymałość na rozciąganie: Testowana przy użyciu uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej, wytrzymałość na rozciąganie zewnętrznej płytki ogniwowej musi być ≥600 MPa (po obróbce cieplnej stali 45) lub ≥800 MPa (po obróbce cieplnej stali 20Mn2). Pęknięcie musi wystąpić w obszarze nieotworowym zewnętrznej płytki ogniwowej. Pęknięcie w pobliżu otworu wskazuje na koncentrację naprężeń podczas procesu wykrawania, a parametry matrycy muszą zostać dostosowane. Badanie twardości: Użyj twardościomierza Rockwella do pomiaru twardości powierzchni zewnętrznych płytek ogniwowych. Twardość musi być kontrolowana w zakresie HRB80-90 (stan wyżarzany) lub HRC35-40 (stan hartowany i odpuszczany). Zbyt wysoka twardość zwiększy kruchość materiału i podatność na pękanie; zbyt niska twardość wpłynie na odporność na zużycie.

Próba zginania: Zegnij zewnętrzne płytki ogniwa pod kątem 90° wzdłuż ich długości. Po zgięciu na powierzchni nie powinny pojawić się żadne pęknięcia ani pęknięcia. Sprężystość po odciążeniu powinna wynosić ≤5°. Zapewnia to wystarczającą wytrzymałość zewnętrznych płytek ogniwa, aby wytrzymać obciążenia udarowe podczas przenoszenia.

3. Standardy kontroli wyglądu

Kontrola wyglądu zewnętrznego wykorzystuje połączenie kontroli wizualnej i kontroli przez lupę (powiększenie 10x). Szczegółowe wymagania są następujące:

Jakość powierzchni: Zewnętrzna powierzchnia płytki ogniwa musi być gładka i płaska, bez zarysowań (głębokość ≤ 0,02 mm), wgnieceń i innych wad. Powłoka fosforanowa musi być jednolita, bez ubytków, zażółceń i łuszczenia. Jakość krawędzi: Krawędzie muszą być wolne od zadziorów (wysokość ≤ 0,03 mm), odprysków (wielkość odprysku ≤ 0,1 mm), pęknięć i innych wad. Drobne zadziory należy usunąć poprzez pasywację (zanurzenie w roztworze pasywacyjnym na 5-10 minut), aby zapobiec zarysowaniom operatora lub innych elementów podczas montażu.
Jakość ścianek otworu: Ściana otworu musi być gładka, bez uskoków, zarysowań, odkształceń i innych wad. Podczas kontroli za pomocą sprawdzianu przechodniego/nieprzechodniego, sprawdzian przechodni musi przejść gładko, a sprawdzian nieprzechodni – nie, co gwarantuje, że otwór spełnia wymagania dotyczące dokładności montażu.

IV. Kierunki optymalizacji procesu tłoczenia: od standaryzacji do inteligencji

Wraz z ciągłym rozwojem technologii produkcji przemysłowej, standardy dotyczące procesów tłoczenia ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych są również stale udoskonalane. Przyszły rozwój będzie ukierunkowany na inteligentne, ekologiczne i wysoce precyzyjne procesy. Szczegółowe kierunki optymalizacji przedstawiają się następująco:

1. Zastosowanie inteligentnego sprzętu produkcyjnego

Przedstawiamy maszyny do tłoczenia CNC i roboty przemysłowe umożliwiające zautomatyzowane i inteligentne sterowanie procesem tłoczenia:

Maszyny do tłoczenia CNC: Wyposażone w precyzyjny system serwo, umożliwiają regulację parametrów w czasie rzeczywistym, takich jak siła nacisku i prędkość skoku, z dokładnością sterowania ±0,001 mm. Posiadają również funkcję autodiagnostyki, umożliwiającą wczesne wykrywanie problemów, takich jak zużycie matryc i anomalie materiałowe, co zmniejsza liczbę wadliwych produktów.

Roboty przemysłowe: Używane do załadunku surowców, transportu części tłoczonych i sortowania gotowych produktów, zastępują operacje ręczne. To nie tylko poprawia wydajność produkcji (umożliwiając 24-godzinną ciągłość produkcji), ale także eliminuje odchylenia wymiarowe spowodowane pracą ręczną, zapewniając stałą jakość produktu.

2. Promocja zielonych procesów

Ograniczanie zużycia energii i zanieczyszczenia środowiska przy jednoczesnym spełnianiu standardów procesowych:

Optymalizacja materiału formy: Zastosowanie formy kompozytowej wykonanej ze stali szybkotnącej (HSS) i węglika spiekanego (WC) wydłuża żywotność formy (okres eksploatacji można wydłużyć 3–5 razy), zmniejsza częstotliwość wymiany formy i redukuje ilość odpadów materiałowych.

Usprawnienia procesu wstępnego oczyszczania: Promowanie technologii fosforanowania bezfosforowego i stosowanie przyjaznych dla środowiska roztworów fosforanowych zmniejsza zanieczyszczenie fosforem. Ponadto, elektrostatyczne natryskiwanie oleju antykorozyjnego poprawia jego wykorzystanie (można zwiększyć wskaźnik wykorzystania do ponad 95%) i redukuje emisję mgły olejowej.

3. Modernizacja technologii kontroli o wysokiej precyzji

Wprowadzono system kontroli wizyjnej, aby umożliwić szybką i dokładną kontrolę jakości zewnętrznych płyt ogniwowych.

Wyposażony w kamerę o wysokiej rozdzielczości (rozdzielczość ≥ 20 megapikseli) i oprogramowanie do przetwarzania obrazu, system kontroli wizyjnej maszynowej umożliwia jednoczesne sprawdzanie zewnętrznych blach oporowych pod kątem dokładności wymiarowej, wad wyglądu, odchyleń położenia otworów i innych parametrów. System charakteryzuje się prędkością kontroli 100 sztuk na minutę, co zapewnia ponad dziesięciokrotnie większą dokładność niż inspekcja ręczna. Umożliwia również przechowywanie i analizę danych z inspekcji w czasie rzeczywistym, wspierając optymalizację procesu.

Wnioski: Normy są podstawą jakości, a szczegóły decydują o niezawodności transmisji.

Proces tłoczenia płytek ogniw zewnętrznych łańcuchów rolkowych może wydawać się prosty, ale na każdym etapie należy przestrzegać rygorystycznych norm – od kontroli składu chemicznego surowców, przez zapewnienie dokładności wymiarowej podczas tłoczenia, po kompleksową kontrolę jakości gotowego produktu. Niedopatrzenie w jakimkolwiek szczególe może prowadzić do pogorszenia wydajności płytki ogniwa zewnętrznego, a w konsekwencji do obniżenia niezawodności przekładni całego łańcucha rolkowego.