Padrões do processo de estampagem da placa externa da corrente de rolos

Padrões do processo de estampagem da placa externa da corrente de rolos

Em sistemas de transmissão industrial, as correntes de rolos são componentes essenciais, e seu desempenho determina diretamente a eficiência operacional e a vida útil do equipamento. As placas de ligação externas, o "esqueleto" da corrente, são componentes fundamentais para a transmissão.a corrente de rolosAs placas externas das correntes de rolos desempenham um papel crucial na transmissão de cargas e na conexão dos elos. A padronização e a precisão do seu processo de fabricação são fatores essenciais que afetam a qualidade geral da corrente. A estampagem, o principal método de fabricação das placas externas, exige padrões rigorosos em todas as etapas, desde a seleção da matéria-prima até a entrega do produto acabado, para garantir que as placas externas possuam resistência, tenacidade e precisão dimensional suficientes. Este artigo apresenta uma análise detalhada dos padrões de processo para estampagem de placas externas de correntes de rolos, fornecendo aos profissionais do setor uma referência especializada e permitindo que os usuários finais compreendam melhor a lógica do processo por trás de correntes de rolos de alta qualidade.

I. Garantias básicas antes da estampagem: seleção de matéria-prima e padrões de pré-tratamento

O desempenho das placas de ligação externa começa com matérias-primas de alta qualidade. O processo de estampagem estabelece requisitos claros para as propriedades mecânicas e a composição química do material, que são pré-requisitos para a execução adequada dos processos subsequentes. Atualmente, os materiais mais utilizados na indústria para placas de ligação externa são aços estruturais de baixo carbono (como o 20Mn2 e o 20CrMnTi) e aços estruturais de alto carbono (como o aço 45). A escolha do material depende da aplicação da corrente de rolos (por exemplo, cargas pesadas, altas velocidades e ambientes corrosivos). No entanto, independentemente do material escolhido, ele deve atender aos seguintes padrões fundamentais:

1. Padrões de Composição Química de Matérias-Primas
Controle do teor de carbono (C): Para o aço 45, o teor de carbono deve estar entre 0,42% e 0,50%. Um teor de carbono mais elevado pode aumentar a fragilidade e o risco de fissuras durante a estampagem, enquanto um teor de carbono mais baixo pode afetar a sua resistência após o tratamento térmico subsequente. O teor de manganês (Mn) do aço 20Mn2 deve ser mantido entre 1,40% e 1,80% para melhorar a temperabilidade e a tenacidade do material, garantindo que as chapas de ligação externas resistam à fratura sob cargas de impacto. Limites de elementos nocivos: O teor de enxofre (S) e fósforo (P) deve ser rigorosamente controlado, mantendo-se abaixo de 0,035%. Esses dois elementos podem formar compostos de baixo ponto de fusão, tornando o material “quente a quente” ou “quente a frio” durante o processo de estampagem, o que impacta o rendimento dos produtos acabados.

2. Padrões de pré-tratamento de matérias-primas

Antes de entrar no processo de estampagem, as matérias-primas passam por três etapas de pré-tratamento: decapagem, fosfatização e lubrificação. Cada etapa possui requisitos de qualidade bem definidos:

Decapagem: Utilizando uma solução de ácido clorídrico a 15%-20%, deixe de molho à temperatura ambiente por 15-20 minutos para remover a camada de óxido e ferrugem da superfície do aço. Após a decapagem, a superfície do aço deve estar livre de óxido visível e de corrosão excessiva (pitting), que pode afetar a aderência do revestimento fosfatizado subsequente.

Fosfatização: Utilizando uma solução de fosfatização à base de zinco, trate a 50-60°C durante 10-15 minutos para formar um revestimento de fosfato com uma espessura de 5-8 μm. O revestimento de fosfato deve ser uniforme e denso, com adesão atingindo o Nível 1 (sem descascamento) através do teste de corte cruzado. Isso reduz o atrito entre a matriz de estampagem e a placa de aço, prolongando a vida útil da matriz e aumentando a resistência à corrosão da placa de ligação externa.

Aplicação de óleo: Aplique uma fina camada de óleo anticorrosivo (espessura ≤ 3 μm) sobre a superfície do revestimento fosfatizado. A película de óleo deve ser aplicada uniformemente, sem falhas ou acúmulo. Isso evita a ferrugem da chapa de aço durante o armazenamento, mantendo a precisão das operações de estampagem subsequentes.

II. Normas para Processos de Estampagem de Núcleos: Controle de Precisão desde o Corte até a Conformação

O processo de estampagem para elos externos de correntes de rolos consiste basicamente em quatro etapas principais: corte, puncionamento, conformação e acabamento. Os parâmetros do equipamento, a precisão da matriz e os procedimentos operacionais de cada etapa impactam diretamente a precisão dimensional e as propriedades mecânicas dos elos externos. As seguintes normas devem ser rigorosamente seguidas:

1. Padrões do Processo de Corte em Branco
O processo de corte envolve a perfuração de chapas de aço brutas em peças que se conformam às dimensões desdobradas dos elos externos. Garantir a precisão dimensional e a qualidade das bordas das peças cortadas é crucial para esse processo.

Seleção do equipamento: É necessária uma prensa fechada de ponto único (a tonelagem varia dependendo do tamanho da haste externa, geralmente entre 63 e 160 kN). A precisão do curso do deslizador da prensa deve ser controlada dentro de ±0,02 mm para garantir um curso consistente em cada prensagem e evitar desvios dimensionais.

Precisão da matriz: A folga entre o punção e a matriz de corte deve ser determinada com base na espessura do material, geralmente entre 5% e 8% da espessura do material (por exemplo, para um material com 3 mm de espessura, a folga é de 0,15 a 0,24 mm). A rugosidade da aresta de corte da matriz deve ser inferior a Ra0,8 μm. O desgaste da aresta superior a 0,1 mm exige retificação imediata para evitar a formação de rebarbas na borda da peça cortada (altura da rebarba ≤ 0,05 mm).

Requisitos dimensionais: O desvio no comprimento da peça bruta deve ser controlado dentro de ±0,03 mm, o desvio na largura dentro de ±0,02 mm e o desvio diagonal dentro de 0,04 mm após o corte, para garantir referências precisas para as etapas de processamento subsequentes.

2. Padrões do Processo de Punção

A estampagem é o processo de perfuração dos furos para os parafusos e para os roletes das placas de ligação externas na chapa bruta após o corte. A precisão da posição dos furos e a precisão do diâmetro impactam diretamente o desempenho da montagem da corrente de rolos.

Método de posicionamento: Utiliza-se posicionamento com referência dupla (usando duas bordas adjacentes da peça bruta como referência). Os pinos de localização devem atender à precisão IT6 para garantir o posicionamento consistente da peça bruta durante cada punção. O desvio na posição do furo deve ser ≤ 0,02 mm (em relação à superfície de referência da placa de ligação externa). Precisão do diâmetro do furo: O desvio de diâmetro entre os furos do parafuso e do rolete deve atender aos requisitos de tolerância IT9 (por exemplo, para um furo de 10 mm, o desvio é de +0,036 mm/-0 mm). A tolerância de circularidade do furo deve ser ≤ 0,01 mm e a rugosidade da parede do furo deve ser inferior a Ra 1,6 μm. Isso evita que os elos da corrente fiquem muito frouxos ou muito apertados devido ao desvio no diâmetro do furo, o que poderia afetar a estabilidade da transmissão.

Ordem de furação: Primeiro, fure os furos para os parafusos e, em seguida, os furos para os roletes. A distância entre os centros dos dois furos deve ser de ±0,02 mm. O desvio cumulativo da distância entre os centros leva diretamente a um desvio no passo da corrente de roletes, o que, por sua vez, afeta a precisão da transmissão.

3. Padrões do Processo de Conformação

A conformação envolve prensar a peça estampada através de uma matriz até obter o formato final da placa externa da ligação (por exemplo, curva ou escalonada). Esse processo exige garantir a precisão do formato da placa externa da ligação e o controle do retorno elástico.

Projeto do Molde: A matriz de conformação deve adotar uma estrutura segmentada, com duas estações, pré-conformação e conformação final, configuradas de acordo com o formato da placa de ligação externa. A estação de pré-conformação pressiona inicialmente a peça bruta em um formato preliminar para reduzir a tensão de deformação durante a conformação final. A rugosidade da superfície da cavidade da matriz de conformação final deve atingir Ra0,8 μm para garantir uma superfície lisa e sem reentrâncias na placa de ligação externa.

Controle de Pressão: A pressão de conformação deve ser calculada com base na resistência ao escoamento do material e geralmente é de 1,2 a 1,5 vezes a resistência ao escoamento do material (por exemplo, a resistência ao escoamento do aço 20Mn2 é de 345 MPa; a pressão de conformação deve ser controlada entre 414 e 517 MPa). Pressão insuficiente resultará em conformação incompleta, enquanto pressão excessiva causará deformação plástica excessiva, afetando o desempenho do tratamento térmico subsequente. Controle do Retorno Elástico: Após a conformação, o retorno elástico da placa de ligação externa deve ser controlado dentro de 0,5°. Isso pode ser compensado definindo-se um ângulo de compensação na cavidade do molde (determinado com base nas características de retorno elástico do material, geralmente de 0,3° a 0,5°) para garantir que o produto final atenda aos requisitos do projeto.

4. Padrões do Processo de Corte
O acabamento é o processo de remoção de rebarbas e excesso de material gerado durante o processo de conformação, para garantir que as bordas da placa de ligação externa fiquem retas.

Precisão da Matriz de Corte: A folga entre o punção e a matriz de corte deve ser controlada entre 0,01 e 0,02 mm, e a nitidez da aresta de corte deve ser inferior a Ra0,4 μm. Certifique-se de que as bordas da placa de ligação externa, após o corte, estejam isentas de rebarbas (altura da rebarba ≤ 0,03 mm) e que o erro de retilineidade da borda seja ≤ 0,02 mm/m.

Sequência de corte: Corte primeiro as bordas longas e, em seguida, as bordas curtas. Isso evita a deformação da placa de ligação externa devido a uma sequência de corte inadequada. Após o corte, a placa de ligação externa deve ser inspecionada visualmente para garantir que não haja defeitos, como cantos lascados ou rachaduras.

III. Padrões de Inspeção de Qualidade Pós-Estampagem: Controle Abrangente do Desempenho do Produto Acabado

Após a estampagem, as placas de ligação externas passam por três rigorosos processos de inspeção de qualidade: inspeção dimensional, inspeção de propriedades mecânicas e inspeção de aparência. Somente os produtos que atendem a todos os padrões podem prosseguir para os processos subsequentes de tratamento térmico e montagem. Os padrões de inspeção específicos são os seguintes:

1. Normas de Inspeção Dimensional
A inspeção dimensional utiliza uma máquina de medição por coordenadas tridimensional (precisão ≤ 0,001 mm) combinada com instrumentos de medição especializados, com foco nas seguintes dimensões principais:

Passo: O passo da placa de ligação externa (a distância entre os dois furos dos parafusos) deve ter uma tolerância de ±0,02 mm, com um erro de passo cumulativo de ≤0,05 mm por 10 peças. Desvios excessivos de passo podem causar vibração e ruído durante a transmissão por corrente de rolos.

Espessura: O desvio na espessura da placa do elo externo deve atender aos requisitos de tolerância IT10 (por exemplo, para uma espessura de 3 mm, o desvio é de +0,12 mm/-0 mm). As variações de espessura dentro de um lote devem ser ≤0,05 mm para evitar carga desigual nos elos da corrente devido à espessura irregular. Tolerância de posição do furo: O desvio posicional entre o furo do parafuso e o furo do rolete deve ser ≤0,02 mm e o erro de coaxialidade do furo deve ser ≤0,01 mm. Certifique-se de que a folga entre o pino e o rolete atenda aos requisitos de projeto (a folga geralmente é de 0,01 a 0,03 mm).

2. Normas para Ensaios de Propriedades Mecânicas

Os testes de propriedades mecânicas exigem a seleção aleatória de 3 a 5 amostras de cada lote de produtos para testes de resistência à tração, dureza e flexão.

Resistência à Tração: Testada utilizando uma máquina universal de ensaios de materiais, a resistência à tração da placa de ligação externa deve ser ≥600MPa (após tratamento térmico do aço 45) ou ≥800MPa (após tratamento térmico do aço 20Mn2). A fratura deve ocorrer na área da placa de ligação externa que não contém furos. A falha próxima ao furo indica concentração de tensão durante o processo de estampagem, e os parâmetros da matriz devem ser ajustados. Ensaio de Dureza: Utilize um durômetro Rockwell para medir a dureza superficial das placas de ligação externas. A dureza deve ser controlada dentro da faixa de HRB80-90 (estado recozido) ou HRC35-40 (estado temperado e revenido). Uma dureza excessivamente alta aumentará a fragilidade do material e a suscetibilidade à quebra; uma dureza excessivamente baixa afetará a resistência ao desgaste.

Teste de Flexão: Dobre as placas externas da barra de ligação em 90° ao longo de seu comprimento. Não devem aparecer rachaduras ou quebras na superfície após a flexão. O retorno elástico após a remoção da carga deve ser ≤5°. Isso garante que as placas externas da barra de ligação tenham resistência suficiente para suportar as cargas de impacto durante a transmissão.

3. Padrões de Inspeção de Aparência

A inspeção estética utiliza uma combinação de inspeção visual e inspeção com lupa (aumento de 10x). Os requisitos específicos são os seguintes:

Qualidade da Superfície: A superfície da placa de ligação externa deve ser lisa e plana, isenta de riscos (profundidade ≤ 0,02 mm), amassados ​​ou outros defeitos. O revestimento de fosfato deve ser uniforme e isento de falhas, amarelamento ou descamação. Qualidade das Bordas: As bordas devem estar isentas de rebarbas (altura ≤ 0,03 mm), lascas (tamanho da lasca ≤ 0,1 mm), trincas ou outros defeitos. Rebarbas menores devem ser removidas por meio de passivação (imersão em solução passivante por 5 a 10 minutos) para evitar arranhões no operador ou em outros componentes durante a montagem.
Qualidade da parede do furo: A parede do furo deve ser lisa, sem degraus, arranhões, deformações ou outros defeitos. Ao ser inspecionada com um calibrador passa/não passa, o calibrador passa deve passar suavemente, enquanto o calibrador não passa, garantindo que o furo atenda aos requisitos de precisão de montagem.

IV. Diretrizes para a Otimização do Processo de Estampagem: Da Padronização à Inteligência

Com o avanço contínuo da tecnologia de fabricação industrial, os padrões para os processos de estampagem de elos externos de correntes de rolos também estão sendo constantemente aprimorados. O desenvolvimento futuro será orientado para processos inteligentes, sustentáveis ​​e de alta precisão. As direções específicas de otimização são as seguintes:

1. Aplicação de Equipamentos de Produção Inteligentes

Apresentamos máquinas de estampagem CNC e robôs industriais para alcançar o controle automatizado e inteligente do processo de estampagem:

Máquinas de estampagem CNC: Equipadas com um sistema servo de alta precisão, permitem o ajuste em tempo real de parâmetros como pressão de estampagem e velocidade de curso, com uma precisão de controle de ±0,001 mm. Também possuem recursos de autodiagnóstico, possibilitando a detecção oportuna de problemas como desgaste da matriz e anomalias no material, reduzindo o número de produtos defeituosos.

Robôs industriais: Utilizados no carregamento de matéria-prima, transferência de peças estampadas e triagem de produtos acabados, eles substituem operações manuais. Isso não só melhora a eficiência da produção (possibilitando a produção contínua 24 horas por dia), como também elimina desvios dimensionais causados ​​pela operação manual, garantindo a consistência da qualidade do produto.

2. Promoção de Processos Ecológicos

Reduzir o consumo de energia e a poluição ambiental, atendendo simultaneamente aos padrões do processo:

Otimização do material do molde: O uso de um molde composto de aço rápido (HSS) e carboneto cementado (WC) aumenta a vida útil do molde (a vida útil pode ser prolongada de 3 a 5 vezes), reduz a frequência de substituição do molde e diminui o desperdício de material.

Aprimoramentos no processo de pré-tratamento: A promoção da tecnologia de fosfatização sem fósforo e o uso de soluções de fosfatização ecologicamente corretas reduzem a poluição por fósforo. Além disso, a pulverização eletrostática de óleo anticorrosivo melhora a utilização do óleo (a taxa de utilização pode ser aumentada para mais de 95%) e reduz as emissões de névoa de óleo.

3. Aprimoramento da tecnologia de inspeção de alta precisão

Foi introduzido um sistema de inspeção por visão computacional para permitir a inspeção de qualidade rápida e precisa das placas de ligação externas.

Equipado com uma câmera de alta definição (resolução ≥ 20 megapixels) e software de processamento de imagem, o sistema de inspeção por visão computacional pode inspecionar simultaneamente placas de ligação externas quanto à precisão dimensional, defeitos de aparência, desvio na posição dos furos e outros parâmetros. O sistema possui uma velocidade de inspeção de 100 peças por minuto, alcançando uma precisão mais de 10 vezes superior à da inspeção manual. Ele também permite o armazenamento e a análise em tempo real dos dados de inspeção, fornecendo suporte para a otimização do processo.

Conclusão: As normas são a base da qualidade, e os detalhes determinam a confiabilidade da transmissão.

O processo de estampagem das placas externas das correntes de rolos pode parecer simples, mas normas rigorosas devem ser seguidas em todas as etapas — desde o controle da composição química das matérias-primas, passando pela garantia da precisão dimensional durante o processo de estampagem, até a inspeção completa da qualidade do produto final. A negligência de qualquer detalhe pode levar à degradação do desempenho da placa externa e, consequentemente, afetar a confiabilidade da transmissão de toda a corrente de rolos.