Faixa de temperatura adequada para o teste de dureza da corrente de rolos

Faixa de temperatura adequada para o teste de dureza da corrente de rolos

No campo da produção industrial e transmissão mecânica, a corrente de rolos é um componente de transmissão fundamental, e seu desempenho está diretamente relacionado à eficiência operacional e à vida útil dos equipamentos mecânicos. A dureza é um importante indicador de desempenho da corrente de rolos, pois afeta sua resistência ao desgaste, à fadiga e à resistência geral. Para avaliar com precisão a dureza da corrente de rolos e garantir que ela atenda aos requisitos de uso em diversas condições de trabalho, o teste de dureza tornou-se um elo indispensável na produção, inspeção de qualidade e pesquisa científica de correntes de rolos. Para garantir a precisão e a confiabilidade dos resultados do teste de dureza, é crucial definir a faixa de temperatura adequada para esse teste. Partindo dos princípios básicos do teste de dureza em correntes de rolos, este artigo explora em profundidade a influência da temperatura nos resultados do teste de dureza e combina normas relevantes e pesquisas experimentais para analisar e determinar a faixa de temperatura adequada para esse teste, visando fornecer uma referência valiosa para fabricantes de correntes de rolos, órgãos de inspeção de qualidade e profissionais da área.

1. Princípios básicos do teste de dureza da corrente de rolos
A dureza refere-se à capacidade de um material resistir à pressão de objetos duros em sua superfície, sendo um importante indicador para medir a dureza de um material. O teste de dureza de correntes de rolos geralmente utiliza um durômetro Rockwell, que emprega um penetrador de diamante ou de carboneto para pressionar a superfície da parte testada da corrente sob uma carga específica, determinando seu valor de dureza pela profundidade da indentação. O durômetro Rockwell apresenta as vantagens de operação simples, alta eficiência e pequena indentação, sendo adequado para testes de dureza de peças de pequeno e médio porte produzidas em lotes, como correntes de rolos.
A corrente de rolos é composta principalmente por placa interna, placa externa, pino, bucha e rolo, e os requisitos de dureza de cada componente são diferentes. Por exemplo, o pino e a bucha, como peças-chave de transmissão da corrente de rolos, precisam ter maior dureza para melhorar sua resistência ao desgaste e à fadiga. Em geral, a dureza superficial do pino e da bucha deve estar entre HRC30 e HRC40, enquanto a dureza da placa interna e da placa externa é relativamente baixa, geralmente entre HRC20 e HRC30. Através de um projeto e controle de dureza adequados, é possível garantir que a corrente de rolos tenha bom desempenho de engrenamento e longa vida útil durante a transmissão.

2. A influência da temperatura no teste de dureza de correntes de rolos
A temperatura é um fator importante que afeta a dureza dos materiais. Quando a temperatura muda, a microestrutura e as propriedades físicas do material da corrente de rolos se alteram correspondentemente, causando uma variação em sua dureza. Durante o teste de dureza, a influência da temperatura nos resultados da corrente de rolos se reflete principalmente nos seguintes aspectos:
(I) Alterações na microestrutura dos materiais
A dureza dos materiais metálicos depende em grande parte de sua microestrutura. Tomando como exemplo o aço-liga, material comumente usado em correntes de rolos, a estrutura metalográfica do aço-liga se altera com a temperatura. Por exemplo, em temperaturas mais baixas, a ferrita, a perlita e outras estruturas presentes no aço-liga são relativamente estáveis, e a dureza do material é determinada principalmente por sua composição química e estrutura metalográfica. Contudo, com o aumento da temperatura, a taxa de difusão dos átomos de carbono e dos elementos de liga no aço-liga acelera, o que pode causar crescimento de grãos e transformação estrutural no interior do material. Essas alterações na microestrutura afetam diretamente a dureza do material, causando desvios nos resultados dos testes de dureza. De modo geral, a dureza do material diminui com o aumento da temperatura. Isso ocorre porque o aumento da temperatura enfraquece a força de ligação atômica no interior do material, facilitando o movimento das discordâncias e resultando em uma diminuição da capacidade do material de resistir à intrusão de objetos duros.
(II) Precisão do testador de dureza
Como instrumento de medição de precisão, a exatidão de um durômetro é afetada pela temperatura ambiente. O penetrador, a mola, o mecanismo micrométrico e outras partes do durômetro são feitos de materiais metálicos. Variações de temperatura causam a expansão ou contração térmica dessas partes, alterando a geometria do penetrador, a rigidez da mola e a precisão do mecanismo micrométrico. Por exemplo, quando a temperatura ambiente aumenta, o penetrador do durômetro pode expandir-se ligeiramente, resultando em um valor de profundidade de indentação maior, o que diminui o valor da dureza medida; inversamente, quando a temperatura ambiente diminui, o penetrador se contrai, o valor da profundidade de indentação é menor e o valor da dureza medida é maior. Além disso, as variações de temperatura também podem afetar a estabilidade da leitura do durômetro, resultando em baixa repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados dos testes. Portanto, ao utilizar um durômetro para realizar testes de dureza em correntes de rolos sob diferentes condições de temperatura, o durômetro deve ser calibrado e ajustado para garantir a precisão dos resultados das medições.
(III) Expansão térmica de componentes de corrente de rolos
As variações de temperatura causam a expansão ou contração térmica de vários componentes da corrente de rolos, afetando, assim, a posição e o valor da medição do teste de dureza. A placa do elo interno, a placa do elo externo, o pino, a bucha e o rolo da corrente de rolos possuem diferentes coeficientes de expansão térmica em diferentes temperaturas. Quando a temperatura aumenta, o tamanho desses componentes se altera, o que pode fazer com que a posição do teste de dureza se desvie dos requisitos de projeto. Por exemplo, a posição onde a dureza superficial do pino deve ser testada pode ser deslocada para o interior ou para a borda do pino devido à expansão térmica após o aumento da temperatura, afetando, portanto, a precisão dos resultados do teste de dureza. Além disso, a expansão térmica também causa a redistribuição de tensões dentro dos componentes da corrente de rolos, afetando ainda mais seu desempenho em termos de dureza.

3. Faixa de temperatura adequada para o teste de dureza da corrente de rolos

De acordo com as normas pertinentes e um grande número de estudos experimentais, a faixa de temperatura adequada para o teste de dureza de correntes de rolos é geralmente de 10 °C a 35 °C. O teste de dureza dentro dessa faixa de temperatura minimiza o impacto da temperatura nos resultados e garante a precisão e a confiabilidade dos mesmos.

(I) Requisitos de temperatura das normas relevantes
A norma internacional ISO 606:2015, "Correntes de rolos de precisão de passo curto, rodas dentadas e sistemas de transmissão por corrente", estipula que o teste de dureza de correntes de rolos deve ser realizado à temperatura ambiente, geralmente na faixa de 20 °C ± 5 °C. Esta norma fornece uma especificação unificada de temperatura para o teste de dureza em produções internacionais e para a inspeção de qualidade de correntes de rolos, o que contribui para garantir a consistência e a comparabilidade dos indicadores de dureza de correntes de rolos produzidas por diferentes fabricantes.
Norma nacional: A norma nacional chinesa GB/T 1243-2006 “Correntes de rolos de precisão de passo curto e rodas dentadas para transmissão” estipula claramente que o teste de dureza das correntes de rolos deve ser realizado à temperatura ambiente, geralmente controlada entre 10 °C e 35 °C. A definição dessa faixa de temperatura leva em consideração as condições climáticas e o ambiente de produção industrial em diferentes regiões do país, apresentando ampla aplicabilidade e operacionalidade.
(II) Resultados da pesquisa experimental
Influência da temperatura nos resultados do teste de dureza: Através de um grande número de estudos experimentais, constatou-se que, na faixa de temperatura de 10 °C a 35 °C, os valores de dureza de vários componentes da corrente de rolos são relativamente estáveis, e a influência das variações de temperatura nos resultados do teste de dureza é pequena. Por exemplo, um lote de pinos de corrente de rolos com a mesma especificação foi testado a 10 °C, 15 °C, 20 °C, 25 °C, 30 °C e 35 °C, respectivamente. Os resultados mostram que, na faixa de temperatura de 10 °C a 35 °C, a faixa de flutuação do valor de dureza do pino geralmente fica dentro de ±2 HRC. Essa faixa de flutuação está dentro da margem de erro aceitável e não terá um impacto significativo na avaliação da qualidade e no desempenho da corrente de rolos.
Impacto da temperatura acima da faixa adequada: Quando a temperatura é inferior a 10 °C, a dureza do material da corrente de rolos aumenta significativamente, o que pode levar a um resultado elevado no teste de dureza e a uma avaliação incorreta da dureza da corrente. Ao mesmo tempo, uma temperatura muito baixa pode tornar os componentes da corrente quebradiços e duros, reduzindo sua tenacidade e facilitando o surgimento de trincas ou fraturas durante o teste de dureza, afetando o andamento normal do teste. Quando a temperatura é superior a 35 °C, a dureza do material da corrente de rolos diminui significativamente e os resultados do teste serão baixos, não refletindo com precisão o nível real de dureza da corrente. Além disso, temperaturas mais altas podem acelerar o desgaste e a deformação dos componentes da corrente, reduzindo sua vida útil.

4. Aplicação de medidas de controle de temperatura no teste de dureza da corrente de rolos
Para garantir a precisão dos resultados do teste de dureza da corrente de rolos, medidas eficazes de controle de temperatura devem ser tomadas durante o processo de teste:
(I) Controle da temperatura ambiente
O laboratório de ensaio de dureza deve ser equipado com ar condicionado, equipamentos de controle de temperatura, etc., para controlar rigorosamente a temperatura ambiente dentro da faixa adequada de 10 °C a 35 °C. Antes do ensaio, o equipamento de controle de temperatura deve ser ligado previamente para estabilizar a temperatura do laboratório e mantê-la relativamente constante, evitando que flutuações de temperatura afetem os resultados do ensaio. Ao mesmo tempo, é necessário evitar a realização de ensaios de dureza sob luz solar direta, perto de fontes de calor ou saídas de ar, etc., para reduzir a interferência de fatores ambientais externos na temperatura do laboratório.
(II) Ajuste da temperatura da amostra
Antes de colocar a amostra da corrente de rolos no durômetro, ela deve permanecer em ambiente laboratorial por um período para que sua temperatura se iguale à temperatura ambiente. Geralmente, recomenda-se deixar a amostra em repouso por mais de 2 a 3 horas para garantir a uniformidade da temperatura. Para amostras de correntes de rolos provenientes de ambientes com temperaturas muito altas ou muito baixas, deve-se atentar especialmente para o ajuste da temperatura, a fim de evitar condensação ou tensões térmicas causadas pela grande diferença entre a temperatura da amostra e a temperatura ambiente, o que pode afetar os resultados do teste de dureza.
(III) Calibração de temperatura do durômetro
O durômetro deve ser calibrado regularmente durante o uso para garantir a precisão das medições em diferentes condições de temperatura. A calibração pode ser feita com um bloco de dureza padrão, calibrado por uma organização reconhecida e com valor conhecido em diferentes temperaturas. Para calibrar o durômetro, o bloco de dureza padrão e o aparelho devem ser colocados juntos, à mesma temperatura ambiente do teste de dureza da corrente de rolos. Após o equilíbrio térmico, a calibração deve ser realizada, ajustando-se o mecanismo de micromedição e a indicação do durômetro para que o resultado da medição seja consistente com o valor de dureza do bloco padrão. A calibração regular em função da temperatura elimina a influência das variações de temperatura na precisão das medições, garantindo a confiabilidade dos resultados do teste de dureza da corrente de rolos.

5. Análise de Caso
Quando um fabricante de correntes de rolos produzia um lote de correntes de rolos de alta resistência, ele submetia os diversos componentes da corrente a um rigoroso tratamento térmico e processamento, seguindo os requisitos do processo de produção. Na etapa de inspeção de dureza antes da saída da fábrica, os pinos da corrente de rolos eram testados quanto à dureza, de acordo com os padrões de controle de qualidade da empresa. No entanto, durante o teste, constatou-se que os valores de dureza de alguns pinos estavam abaixo do limite inferior dos requisitos de projeto, o que chamou a atenção da empresa.
Após uma investigação detalhada, constatou-se que, no dia do teste de dureza, devido a uma falha no equipamento de ar condicionado do laboratório, a temperatura ambiente atingiu 38 °C, excedendo a faixa de temperatura adequada para o teste de dureza de correntes de rolos. A empresa tomou medidas imediatas para transferir o teste de dureza para outro laboratório com temperatura ambiente adequada (22 °C) para a realização de um novo teste. Os resultados do novo teste mostraram que os valores de dureza dos pinos estavam dentro dos requisitos de projeto e atendiam aos padrões de qualidade. Isso demonstra que o ambiente de alta temperatura causou o desvio nos resultados do teste de dureza, levando à subestimação do valor de dureza dos pinos. Este caso demonstra a importância do controle de temperatura no teste de dureza de correntes de rolos. Somente realizando testes de dureza dentro de uma faixa de temperatura adequada é possível garantir a autenticidade e a confiabilidade dos resultados, evitar erros de avaliação da qualidade causados ​​por fatores térmicos e assegurar a qualidade e o desempenho dos produtos de correntes de rolos.

6. Conclusão
A faixa de temperatura adequada para testes de dureza em correntes de rolos é um dos fatores importantes para garantir a precisão e a confiabilidade dos resultados. A influência da temperatura nos testes de dureza em correntes de rolos se reflete principalmente nas alterações da microestrutura do material, na precisão do durômetro e na dilatação térmica dos componentes da corrente. De acordo com as normas pertinentes e a verificação por meio de pesquisas experimentais, a faixa de temperatura adequada para testes de dureza em correntes de rolos é de 10 °C a 35 °C. Realizar testes de dureza dentro dessa faixa de temperatura minimiza o impacto da temperatura nos resultados e fornece uma base confiável para a inspeção de qualidade e a avaliação do desempenho das correntes de rolos.
No processo real de teste de dureza de correntes de rolos, empresas e órgãos de inspeção de qualidade devem seguir rigorosamente os requisitos das normas e adotar medidas eficazes de controle de temperatura, incluindo o controle da temperatura ambiente, o ajuste da temperatura da amostra e a calibração da temperatura do durômetro, para garantir a precisão e a confiabilidade dos resultados do teste de dureza. Ao mesmo tempo, uma compreensão aprofundada do mecanismo de influência da temperatura no teste de dureza de correntes de rolos ajudará a otimizar ainda mais os métodos e processos de teste de dureza, aprimorar o nível de controle de qualidade dos produtos de correntes de rolos e promover o desenvolvimento saudável da indústria de correntes de rolos.

Em resumo, a faixa de temperatura adequada para o teste de dureza de correntes de rolos é uma questão de grande importância. Somente realizando o teste de dureza em condições de temperatura adequadas é possível refletir com precisão o desempenho da corrente de rolos e garantir sua aplicação confiável em diversas condições de trabalho. No futuro, com o desenvolvimento contínuo da ciência dos materiais e da tecnologia de testes, acreditamos que a pesquisa sobre a temperatura ideal para o teste de dureza de correntes de rolos será mais aprofundada e precisa, fornecendo um suporte técnico mais robusto para a inspeção de qualidade e o aprimoramento do desempenho dessas correntes.