Procesul de carburare a lanțului cu role

Lanțul cu role este o piesă de transmisie utilizată pe scară largă în producția industrială. Performanța sa depinde în mare măsură de procesul de fabricație, iar procesul de carburare este cheia îmbunătățirii performanței lanțului cu role.

Procesul de carburare a lanțului cu role: cheia îmbunătățirii performanței
Lanțul cu role îndeplinește sarcina importantă de transmisie în diverse echipamente mecanice. Mediul său de lucru este adesea complex și schimbător, confruntându-se cu provocări precum sarcina de mare intensitate, uzura și oboseala. Pentru a permite lanțurilor cu role să se adapteze mai bine la aceste condiții dure și să le prelungească durata de viață, procesul de carburare a devenit o parte indispensabilă a procesului de fabricație a lanțurilor cu role.

Principiile de bază ale procesului de carburare
Cementarea este un proces de tratament termic utilizat în principal pentru a îmbunătăți duritatea, rezistența la uzură și rezistența la oboseală a suprafeței oțelului, menținând în același timp o bună tenacitate și plasticitate a miezului. Mai exact, lanțul cu role este plasat într-un mediu bogat în carbon, iar atomii de carbon sunt infiltrați în suprafața lanțului cu role la temperatură ridicată pentru a forma un strat cementat cu conținut ridicat de carbon. Pe măsură ce temperatura scade, acest strat de austenită cu conținut ridicat de carbon se va transforma într-o martensită extrem de dură, realizând astfel întărirea suprafeței lanțului cu role.

Metode comune de carburare a lanțurilor cu role
Cementarea cu gaz: Aceasta este una dintre cele mai utilizate metode de cementare. Lanțul cu role este plasat într-un cuptor de cementare etanșat și se introduce un agent de cementare compus în principal din gaze hidrocarburate, cum ar fi metanul și etanul. La temperaturi ridicate, aceste gaze se descompun pentru a produce atomi de carbon activ, rezultând astfel cementarea. Avantajele cementării cu gaz sunt operarea simplă, viteza mare de încălzire, ciclul scurt de producție și capacitatea de a regla cu precizie adâncimea și concentrația stratului cementat prin controlul parametrilor precum compoziția gazului și debitul. Calitatea cementării este stabilă, ceea ce face ușor de realizat prin operare mecanizată și automatizată, îmbunătățind considerabil condițiile de muncă.
Cementarea lichidă: Cementarea lichidă constă în imersarea lanțului cu role într-un mediu de cementare lichid. Mediile utilizate în mod obișnuit includ carbura de siliciu, agentul de cementare „603″ etc. La o temperatură adecvată, atomii de carbon se dizolvă din mediul lichid și pătrund în suprafața lanțului cu role. Avantajul cementării lichide este că ciclul de producție este relativ scurt, iar călirea poate fi efectuată direct după cementare, fără a se îngrijora de oxidare și decarburare. Temperatura și timpul sunt ușor de controlat, încălzirea este uniformă, iar deformarea piesei de prelucrat poate fi redusă eficient. Echipamentul este, de asemenea, relativ simplu. Cu toate acestea, condițiile sale de lucru sunt relativ precare și este de obicei potrivit pentru producția de piese individuale sau loturi mici.
Cementare solidă: Aceasta este o metodă de cementare mai tradițională. Lanțul cu role este plasat într-o cutie de cementare închisă împreună cu un agent de cementare solid, apoi cutia de cementare este plasată într-un cuptor de încălzire și încălzită la temperatura de cementare și menținută caldă pentru o anumită perioadă de timp, astfel încât atomii de carbon activ să pătrundă în suprafața lanțului cu role. Agentul de cementare solid este în general compus din cărbune și anumiți promotori. Avantajele acestei metode sunt operarea simplă, cerințele tehnice reduse, lipsa echipamentelor speciale, o gamă largă de surse de agenți de cementare și posibilitatea de a fi preparați individual și o gamă largă de aplicații. Dar dezavantajele sunt, de asemenea, evidente. Calitatea cementării este dificil de controlat cu precizie, condițiile de lucru sunt slabe, rezistența este mare, ciclul de producție este lung, costul este ridicat, iar tendința de creștere a granulelor este serioasă în timpul procesului de cementare. Pentru unele piese importante, de obicei nu se utilizează călirea directă.

Elemente cheie ale procesului de carburare a lanțului cu role
Temperatura și timpul de carburare: Temperatura de carburare este în general între 900℃ și 950℃. Temperaturile mai ridicate pot accelera rata de difuzie a atomilor de carbon și pot scurta timpul de carburare, dar în același timp pot provoca creșterea granulelor și pot afecta performanța lanțului cu role. Timpul de carburare este determinat în funcție de adâncimea necesară a stratului de carburare, variind de obicei de la câteva ore la zeci de ore. De exemplu, pentru unele lanțuri cu role care necesită un strat de carburare mai puțin adânc, poate dura doar câteva ore, în timp ce pentru lanțurile cu role care necesită un strat de carburare mai adânc, poate dura zeci de ore de carburare. În producția reală, este necesar să se determine parametrii optimi de temperatură și timp de carburare prin experimente și experiență bazate pe factori precum materialul specific, dimensiunea și cerințele de performanță ale lanțului cu role.
Controlul potențialului de carbon: Potențialul de carbon se referă la capacitatea agentului de carburare de a furniza atomi de carbon la suprafața piesei de prelucrat. Controlul precis al potențialului de carbon este cheia obținerii unui strat de carburare ideal. Un potențial de carbon prea mare va determina apariția de carburi de rețea pe suprafața lanțului cu role, reducând rezistența la oboseală; un potențial de carbon prea scăzut va face ca adâncimea stratului de carburare să fie insuficientă și să nu poată îndeplini cerințele de performanță. De obicei, se utilizează instrumente precum sondele de oxigen și analizoarele de gaze cu infraroșu pentru a monitoriza atmosfera din cuptor în timp real, iar potențialul de carbon este ajustat în timp în funcție de rezultatele monitorizării pentru a se asigura că gradientul de potențial de carbon este întotdeauna în intervalul ideal, astfel încât să se obțină un strat de carburare uniform și de înaltă calitate. În plus, cu ajutorul tehnologiei avansate de simulare pe computer, se poate stabili un model de difuzie a potențialului de carbon pentru a simula schimbarea gradientului de potențial de carbon și evoluția stratului de carburare în funcție de diferiți parametri de proces, pentru a prezice în avans efectul de carburare, pentru a oferi o bază științifică pentru optimizarea procesului și pentru a îmbunătăți în continuare precizia și stabilitatea procesului de carburare.
Răcire și călire: După carburare, lanțul cu role trebuie de obicei răcit și călit rapid pentru a forma o structură martensitică și a îmbunătăți duritatea suprafeței. Mediile de călire comune includ uleiul, apa, lichidul de călire polimerică etc. Diferite medii de călire au rate și caracteristici de răcire diferite și ar trebui selectate în mod rezonabil în funcție de cerințele de material și performanță ale lanțului cu role. De exemplu, pentru unele lanțuri cu role mici, se poate utiliza călirea cu ulei; pentru lanțuri cu role mari sau lanțuri cu role cu cerințe de duritate mai mari, se poate utiliza călirea cu apă sau lichidul de călire polimerică. După călire, lanțul cu role trebuie, de asemenea, revenit pentru a elimina tensiunea internă generată în timpul procesului de călire și a-i îmbunătăți rezistența. Temperatura de revenire este în general între 150 ℃ și 200 ℃, iar timpul de revenire este determinat în funcție de factori precum dimensiunea lanțului cu role și temperatura de revenire, de obicei aproximativ 1 până la 2 ore.

Selectarea materialului lanțului cu role și adaptarea procesului de carburare
Materialul lanțului cu role este de obicei oțel cu conținut scăzut de carbon sau oțel aliat cu conținut scăzut de carbon, cum ar fi oțelul 20, 20CrMnTi etc. Aceste materiale au o plasticitate și o tenacitate bune și pot forma un strat de carburare de înaltă calitate în timpul carburării. Luând ca exemplu 20CrMnTi, acesta conține elemente precum crom, mangan și titan. Aceste elemente de aliaj nu numai că pot îmbunătăți rezistența și tenacitatea oțelului, dar pot afecta și efectul său de călire în timpul carburării. Înainte de carburare, lanțul cu role trebuie pretratat corespunzător, cum ar fi decaparea sau sablarea, pentru a îndepărta oxizii de suprafață și murdăria și a asigura desfășurarea lină a procesului de carburare.

Procesul de carburare îmbunătățește performanța lanțului cu role
Duritate și rezistență la uzură: După carburare, duritatea suprafeței lanțului cu role poate fi îmbunătățită considerabil, de obicei până la HRC58 până la 64. Acest lucru îi permite să reziste eficient la probleme precum uzura suprafeței dinților, lipirea și coroziunea în condiții dure de lucru, cum ar fi viteză mare, sarcină grea și porniri frecvente, și să îi prelungească semnificativ durata de viață. De exemplu, lanțurile cu role utilizate în unele utilaje miniere mari și-au îmbunătățit considerabil rezistența la uzură după tratamentul de carburare și pot transporta materiale stabil pentru o perioadă lungă de timp, reducând numărul de opriri ale echipamentelor și reparații cauzate de uzura lanțului.
Performanță anti-oboseală: Tensiunea reziduală de compresiune formată de stratul carburat și structura rafinată a stratului de suprafață contribuie la îmbunătățirea performanței anti-oboseală a lanțului cu role. Sub acțiunea sarcinilor ciclice, lanțul cu role poate rezista la o amplitudine mai mare de solicitare și nu este predispus la fisuri de oboseală, sporindu-i astfel fiabilitatea în funcționarea pe termen lung. Acest lucru este deosebit de important pentru unele echipamente care trebuie să funcționeze continuu, cum ar fi lanțul de distribuție din motorul automobilului, care poate asigura funcționarea sigură și stabilă a echipamentului și poate reduce riscul de defecțiune.
Proprietăți mecanice complete: Procesul de carburare nu numai că îmbunătățește performanța suprafeței lanțului cu role, dar menține și rezistența bună a miezului. În acest fel, atunci când lanțul cu role este supus unor sarcini de impact, acesta poate absorbi și dispersa mai bine energia și poate evita problemele de defecțiune, cum ar fi fracturarea datorată concentrării locale de stres. Lanțul cu role poate prezenta proprietăți mecanice complete bune în diverse medii de lucru complexe și poate satisface nevoile de transmisie ale diferitelor echipamente mecanice.

Inspecția și controlul calității lanțurilor cu role carburate
Inspecția adâncimii stratului de carburare: Analiza metalografică este de obicei utilizată pentru a măsura adâncimea stratului de carburare. După tăierea, lustruirea și corodarea probei de lanț cu role, structura stratului de carburare este observată la microscopul metalografic și se măsoară adâncimea acestuia. Acest indicator reflectă direct dacă efectul de carburare îndeplinește cerințele de proiectare, ceea ce este crucial pentru a asigura performanța lanțului cu role. De exemplu, pentru unele lanțuri cu role utilizate pentru transmisii grele, poate fi necesar ca adâncimea stratului de carburare să atingă aproximativ 0,8 până la 1,2 mm pentru a îndeplini cerințele de rezistență la uzură și oboseală sub sarcini mari.
Test de duritate: Folosiți un aparat de testare a durității pentru a testa duritatea suprafeței și a miezului lanțului cu role. Duritatea suprafeței trebuie să respecte intervalul standard specificat, iar duritatea miezului trebuie să se încadreze, de asemenea, într-un interval adecvat pentru a asigura o performanță completă bună a lanțului cu role. Testarea durității se efectuează de obicei la o anumită frecvență de eșantionare, iar fiecare lot de lanțuri cu role produse este eșantionat pentru a asigura stabilitatea calității produsului.
Inspecția structurii metalografice: Pe lângă detectarea adâncimii stratului de carburare, trebuie inspectată și structura metalografică a acestuia, inclusiv morfologia, distribuția și granulația carburilor. O structură metalografică bună poate asigura performanța lanțului cu role în timpul utilizării. De exemplu, carburile fine și distribuite uniform ajută la îmbunătățirea rezistenței la uzură și la oboseală a lanțului cu role, în timp ce granulația excesivă poate reduce tenacitatea acestuia. Prin inspecția structurii metalografice, se pot descoperi la timp problemele din procesul de carburare și se pot lua măsuri corespunzătoare pentru ajustarea și îmbunătățirea acestora, în vederea îmbunătățirii calității produsului.

Concluzie
Procesul de carburare a lanțurilor cu role este o tehnologie complexă și critică, care joacă un rol vital în îmbunătățirea performanței lanțurilor cu role. De la selectarea metodelor de proces la controlul elementelor cheie, adaptarea materialelor și inspecția calității, toate verigile trebuie să fie strict controlate pentru a se asigura că lanțul cu role poate îndeplini cerințele de utilizare în diferite condiții de lucru. Odată cu avansarea continuă a științei și tehnologiei, procesul de carburare este, de asemenea, în continuă inovație și îmbunătățire. De exemplu, utilizarea simulării avansate pe computer și a tehnologiei de monitorizare online în timp real va ajuta la optimizarea în continuare a parametrilor procesului de carburare, la îmbunătățirea performanței și calității lanțurilor cu role și la furnizarea de soluții de transmisie mai fiabile și mai eficiente pentru producția industrială.