Role de precizie: Metode comune de tratament termic pentru lanțurile de ridicare
În industria utilajelor de ridicat, fiabilitatea lanțurilor este direct legată de siguranța personalului și de eficiența operațională, iar procesele de tratament termic sunt cruciale pentru determinarea performanței de bază a lanțurilor de ridicare, inclusiv rezistența, tenacitatea și rezistența la uzură. Fiind „scheletul” lanțului,role de precizie, împreună cu componente precum plăcile de lanț și știfturile, necesită un tratament termic adecvat pentru a menține performanțe stabile în condiții solicitante, cum ar fi ridicarea de greutăți mari și funcționarea frecventă. Acest articol va oferi o analiză aprofundată a metodelor de tratament termic utilizate în mod obișnuit pentru ridicarea lanțurilor, explorând principiile de procesare, avantajele de performanță și scenariile aplicabile, oferind practicienilor din industrie o referință pentru selecție și aplicare.
1. Tratamentul termic: factorul care „modelează” performanța lanțului de ridicare
Lanțurile de ridicare sunt adesea fabricate din oțeluri structurale aliate de înaltă calitate (cum ar fi 20Mn2, 23MnNiMoCr54 etc.), iar tratamentul termic este crucial pentru optimizarea proprietăților mecanice ale acestor materii prime. Componentele lanțurilor care nu au fost tratate termic au o duritate scăzută și o rezistență slabă la uzură și sunt predispuse la deformare plastică sau fractură atunci când sunt supuse la solicitări. Tratamentul termic conceput științific, prin controlul proceselor de încălzire, menținere și răcire, modifică microstructura internă a materialului, atingând un „echilibru rezistență-tenacitate” - rezistență ridicată pentru a rezista la solicitările de tracțiune și impact, dar suficientă tenacitate pentru a evita fracturarea fragilă, îmbunătățind în același timp uzura suprafeței și rezistența la coroziune.
Pentru rolele de precizie, tratamentul termic necesită o precizie și mai mare: ca componente cheie în angrenarea lanțului și a pinionului, rolele trebuie să asigure o potrivire precisă între duritatea suprafeței și tenacitatea miezului. În caz contrar, este posibilă apariția uzurii premature și a fisurilor, compromițând stabilitatea transmisiei întregului lanț. Prin urmare, selectarea procesului adecvat de tratament termic este o condiție prealabilă pentru asigurarea unei portanțe sigure și a unei funcționări de lungă durată a lanțurilor de ridicare.
II. Analiza celor cinci metode comune de tratament termic pentru lanțurile de ridicare
(I) Călire generală + revenire înaltă (călire și revenire): „Standardul de aur” pentru performanța de bază
Principiul procesului: Componentele lanțului (plăci de zale, știfturi, role etc.) sunt încălzite la o temperatură peste Ac3 (oțel hipoeutectoid) sau Ac1 (oțel hipereutectoid). După menținerea temperaturii o perioadă de timp pentru austenizarea completă a materialului, lanțul este răcit rapid într-un mediu de răcire, cum ar fi apa sau uleiul, pentru a obține o structură de martensită cu duritate ridicată, dar fragilă. Lanțul este apoi reîncălzit la 500-650°C pentru o revenire la temperatură înaltă, care descompune martensita într-o structură uniformă de sorbit, atingând în final un echilibru de „rezistență ridicată + tenacitate ridicată”.
Avantaje de performanță: După călire și revenire, componentele lanțului prezintă proprietăți mecanice generale excelente, cu o rezistență la tracțiune de 800-1200 MPa și o rezistență la curgere și alungire bine echilibrate, capabile să reziste sarcinilor dinamice și de impact întâlnite în operațiunile de ridicare. În plus, uniformitatea structurii sorbitului asigură performanțe excelente de prelucrare a componentelor, facilitând formarea ulterioară de precizie (cum ar fi laminarea cu role).
Aplicații: Utilizat pe scară largă pentru optimizarea performanței generale a lanțurilor de ridicare cu rezistență medie și mare (cum ar fi lanțurile de gradul 80 și 100), în special pentru componentele cheie portante, cum ar fi plăcile și știfturile lanțului. Acesta este cel mai fundamental și esențial proces de tratament termic pentru lanțurile de ridicare. (II) Cementare și călire + revenire scăzută: Un „scut armat” pentru rezistența la uzură a suprafeței
Principiul procesului: Componentele lanțului (concentrându-se pe angrenare și componente de frecare, cum ar fi rolele și știfturile) sunt plasate într-un mediu de cémentare (cum ar fi gaz natural sau gaz de cracare kerosen) și menținute la 900-950°C timp de câteva ore, permițând atomilor de carbon să pătrundă în suprafața componentei (adâncimea stratului de cémentare este de obicei de 0,8-2,0 mm). Aceasta este urmată de călire (de obicei folosind ulei ca mediu de răcire), care formează o structură martensitică de duritate ridicată la suprafață, păstrând în același timp o structură relativ dură de perlit sau sorbit în miez. În cele din urmă, revenirea la temperatură joasă, la 150-200°C, elimină tensiunile de călire și stabilizează duritatea suprafeței. Avantaje de performanță: Componentele după clementare și călire prezintă o caracteristică de performanță gradientă de „dur la exterior, dur la interior” - duritatea suprafeței poate ajunge la HRC58-62, îmbunătățind semnificativ rezistența la uzură și rezistența la gripare, combătând eficient frecarea și uzura în timpul angrenării pinionului. Duritatea miezului rămâne la HRC30-45, oferind o tenacitate suficientă pentru a preveni ruperea componentelor sub sarcini de impact.
Aplicații: Pentru role și știfturi de precizie supuse uzurii ridicate din lanțurile de ridicare, în special cele supuse la porniri și opriri frecvente și angrenare sub sarcină mare (de exemplu, lanțuri pentru macarale portuare și palane miniere). De exemplu, rolele lanțurilor de ridicare de înaltă rezistență de calitate 120 sunt în mod obișnuit carburate și călite, prelungindu-le durata de viață cu peste 30% în comparație cu tratamentul termic convențional. (III) Călire prin inducție + revenire joasă: „Consolidare locală” eficientă și precisă
Principiul procesului: Folosind un câmp magnetic alternativ generat de o bobină de inducție de înaltă sau medie frecvență, anumite zone ale componentelor lanțului (cum ar fi diametrul exterior al rolelor și suprafețele știfturilor) sunt încălzite local. Încălzirea este rapidă (de obicei, de la câteva secunde la zeci de secunde), permițând doar suprafeței să atingă rapid temperatura de austenitizare, în timp ce temperatura miezului rămâne în mare parte neschimbată. Apoi, se injectează apă de răcire pentru o călire rapidă, urmată de revenire la temperatură joasă. Acest proces permite un control precis al zonei încălzite și al adâncimii stratului călit (de obicei 0,3-1,5 mm).
Avantaje de performanță: ① Eficiență ridicată și economie de energie: Încălzirea localizată evită risipa de energie generată de încălzirea generală, crescând eficiența producției cu peste 50% în comparație cu călirea generală. ② Deformare redusă: Timpii scurți de încălzire minimizează deformarea termică a componentelor, eliminând necesitatea îndreptărilor ulterioare extinse, fiind deosebit de potrivită pentru controlul dimensional al rolelor de precizie. ③ Performanță controlabilă: Prin reglarea frecvenței de inducție și a timpului de încălzire, adâncimea stratului călit și distribuția durității pot fi ajustate flexibil.
Aplicații: Potrivit pentru întărirea locală a rolelor de precizie produse în serie, a știfturilor scurte și a altor componente, în special pentru lanțurile de ridicare care necesită o precizie dimensională ridicată (cum ar fi lanțurile de ridicare cu transmisie de precizie). Călirea prin inducție poate fi utilizată și pentru repararea și recondiționarea lanțurilor, pentru reîntărirea suprafețelor uzate.
(IV) Austempering: „Protecție la impact” care prioritizează rezistența
Principiul procesului: După încălzirea componentei lanțului la temperatura de austenizare, aceasta este plasată rapid într-o baie de sare sau alcalină puțin peste punctul Ms (temperatura de începere a transformării martensitice). Baia este menținută o perioadă de timp pentru a permite austenitei să se transforme în bainită, urmată de răcire cu aer. Bainitul, o structură intermediară între martensită și perlită, combină o rezistență ridicată cu o tenacitate excelentă.
Avantaje de performanță: Componentele austempered prezintă o tenacitate semnificativ mai mare decât piesele convenționale călite și revenite, atingând o energie de absorbție a impactului de 60-100 J, capabile să reziste la sarcini de impact severe fără fractură. În plus, duritatea poate ajunge la HRC 40-50, îndeplinind cerințele de rezistență pentru aplicațiile de ridicare medii și grele, reducând în același timp distorsiunea la călire și tensiunile interne. Aplicații aplicabile: Utilizat în principal pentru ridicarea componentelor lanțurilor supuse unor sarcini mari de impact, cum ar fi cele utilizate frecvent pentru ridicarea obiectelor de formă neregulată în industria minieră și a construcțiilor sau pentru ridicarea lanțurilor utilizate în medii cu temperaturi scăzute (cum ar fi depozitarea la rece și operațiunile polare). Bainitul posedă o tenacitate și o stabilitate mult superioare martensitei la temperaturi scăzute, reducând la minimum riscul de fractură fragilă la temperatură scăzută.
(V) Nitrurare: O „acoperire de lungă durată” pentru rezistență la coroziune și uzură
Principiul procesului: Componentele lanțului sunt plasate într-un mediu care conține azot, cum ar fi amoniacul, la 500-580°C timp de 10-50 de ore. Acest lucru permite atomilor de azot să pătrundă în suprafața componentei, formând un strat de nitrură (compus în principal din Fe₄N și Fe₂N). Nitrurarea nu necesită călire ulterioară și este un „tratament termic chimic la temperatură scăzută” cu impact minim asupra performanței generale a componentei. Avantaje de performanță: ① Duritatea ridicată a suprafeței (HV800-1200) oferă o rezistență superioară la uzură în comparație cu oțelul carburat și călit, oferind în același timp un coeficient de frecare scăzut, reducând pierderile de energie în timpul angrenării. ② Stratul dens nitrurat oferă o rezistență excelentă la coroziune, reducând riscul de rugină în medii umede și prăfuite. ③ Temperatura scăzută de procesare minimizează deformarea componentei, făcând-o potrivită pentru role de precizie preformate sau lanțuri mici asamblate.
Aplicații: Potrivit pentru lanțuri de ridicare care necesită rezistență atât la uzură, cât și la coroziune, cum ar fi cele utilizate în industria alimentară (medii curate) și inginerie marină (medii cu pulverizare salină intensă) sau pentru echipamente de ridicare mici care necesită lanțuri „fără întreținere”.
III. Selectarea procesului de tratament termic: Potrivirea condițiilor de operare este esențială
Atunci când selectați o metodă de tratament termic pentru un lanț de ridicare, luați în considerare trei factori cheie: capacitatea de încărcare, mediul de operare și funcția componentei. Evitați urmărirea orbește a unei rezistențe ridicate sau a unor economii excesive de costuri:
Selectați după indicele de sarcină: Lanțurile pentru sarcini ușoare (≤ Gradul 50) pot fi supuse unei căliri și reveniri complete. Lanțurile pentru sarcini medii și grele (80-100) necesită o combinație de carburare și revenire pentru a întări piesele vulnerabile. Lanțurile pentru sarcini grele (peste Gradul 120) necesită un proces combinat de călire și revenire sau o călire prin inducție pentru a asigura precizia.
Selectați în funcție de mediul de operare: Nitrurarea este preferată pentru medii umede și corozive; revenirea este preferată pentru aplicații cu sarcini de impact mari. Aplicațiile frecvente de angrenare prioritizează carburarea sau călirea prin inducție a rolelor. Selectați componentele în funcție de funcția lor: Plăcile de lanț și știfturile prioritizează rezistența și tenacitatea, prioritizând călirea și revenirea. Rolele prioritizează rezistența la uzură și tenacitatea, prioritizând carburarea sau călirea prin inducție. Componentele auxiliare, cum ar fi bucșele, pot utiliza călire și revenire integrate, cu costuri reduse.
IV. Concluzie: Tratamentul termic este „linia invizibilă de apărare” pentru siguranța lanțului
Procesul de tratament termic pentru lanțurile de ridicare nu este o tehnică singulară; mai degrabă, este o abordare sistematică care integrează proprietățile materialelor, funcțiile componentelor și cerințele de funcționare. De la carburarea și călirea rolelor de precizie până la călirea și revenirea plăcilor de lanț, controlul de precizie în fiecare proces determină direct siguranța lanțului în timpul operațiunilor de ridicare. În viitor, odată cu adoptarea pe scară largă a echipamentelor inteligente de tratament termic (cum ar fi liniile de carburare complet automatizate și sistemele online de testare a durității), performanța și stabilitatea lanțurilor de ridicare vor fi îmbunătățite în continuare, oferind o garanție mai fiabilă pentru funcționarea în siguranță a echipamentelor speciale.
Data publicării: 01 august 2025