Výber kaliacej kvapaliny pre oceľové valčekové reťaze s hrúbkou 45#: výkon, použitie a porovnanie
V oblasti strojárskej výroby je valčeková reťaz kľúčovým komponentom prevodovky a jej výkon priamo ovplyvňuje prevádzkovú účinnosť a spoľahlivosť mechanických zariadení. Valčeková reťaz z ocele s hrúbkou 45# sa široko používa vďaka svojim nízkym nákladom a miernym mechanickým vlastnostiam a proces kalenia je kľúčový pre zlepšenie jej tvrdosti, pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu. Výber kaliacej kvapaliny určuje kvalitu kaliacej kvapaliny. Tento článok sa podrobne zaoberá kaliacim médiom vhodným pre valčekovú reťaz z ocele s hrúbkou 45#, aby pomohol medzinárodným veľkoobchodným kupujúcim a výrobcom optimalizovať výkon produktu a maximalizovať komerčnú hodnotu.
1. Charakteristiky a požiadavky na kalenie oceľovej valčekovej reťaze 45#
Oceľ 45# je stredne uhlíková oceľ s dobrými komplexnými mechanickými vlastnosťami, ako je vysoká pevnosť, tvrdosť a húževnatosť, ako aj dobrou technológiou spracovania, vďaka čomu je ideálnym materiálom na výrobu valčekových reťazí. Jej kaliteľnosť je však relatívne nízka, najmä pri väčších dieloch, a počas kalenia je ťažké dosiahnuť rovnomernú martenzitickú štruktúru. Preto, aby sa splnili požiadavky na valčekové reťaze z hľadiska vysokej pevnosti, odolnosti proti opotrebovaniu a únavovej životnosti, je potrebné zvoliť vhodné kaliace médium, aby sa dosiahlo rýchle a rovnomerné ochladenie a zlepšila sa hĺbka kalenej vrstvy a celkový výkon dielov.
2. Bežné kaliace médiá a ich vlastnosti
(I) Voda
Voda je najbežnejším a najlacnejším kaliacim médiom s vysokou rýchlosťou chladenia, najmä vo vysokoteplotnej zóne. To umožňuje rýchle chladenie valčekových reťazí z ocele 45#, čo pomáha vytvárať martenzitickú štruktúru, čím sa zlepšuje tvrdosť a pevnosť. Napríklad po konečnom kovaní sa ozubené koleso s malým modulom vyrobené z ocele 45# rýchlo upnie a prenesie do vodného kúpeľa na kalenie pomocou kaliacej linky. Tvrdosť ozubeného kolesa môže dosiahnuť viac ako HRC45, pričom nedochádza k praskaniu pri kalení a výkon je lepší ako pri tradičných procesoch. Rýchlosť chladenia vodou v nízkoteplotnej zóne je však príliš rýchla, čo môže spôsobiť veľké tepelné namáhanie a štrukturálne namáhanie na povrchu obrobku, čím sa zvyšuje riziko praskania, najmä pri častiach valčekových reťazí so zložitými tvarmi alebo veľkými rozmermi.
(II) Ropa
Rýchlosť chladenia oleja je pomalšia ako pri vode a rýchlosť je počas celého procesu chladenia rovnomernejšia. Vďaka tomu je olej miernejším kaliacim médiom, ktoré môže účinne znížiť tendenciu k deformáciám a praskaniu pri kalení. Minerálny olej je jedným z bežne používaných kaliacich olejov a jeho chladiacu kapacitu je možné upraviť nastavením teploty oleja, prísad atď. Pri niektorých súčiastkach valčekových reťazí z ocele 45# s vysokými požiadavkami na presnosť a zložitými tvarmi, ako sú napríklad reťazové dosky, môže kalenie v oleji dosiahnuť lepšiu rozmerovú stabilitu a mechanické vlastnosti. Rýchlosť chladenia oleja je však relatívne pomalá, čo môže viesť k slabému kaleniu niektorých malých alebo tenkostenných súčiastok a nemôže splniť požiadavky na vysokú tvrdosť a vysokú pevnosť.
(III) Soľný roztok
Rýchlosť chladenia soľného roztoku je medzi rýchlosťou vody a oleja a chladiace charakteristiky je možné zmeniť nastavením koncentrácie soli a teploty vody. Vo všeobecnosti sa chladiaca kapacita soľného roztoku zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou soli, ale príliš vysoká koncentrácia môže spôsobiť, že roztok sa stane korozívnejším a poškodí obrobky a zariadenia. Napríklad 10 % roztok slanej vody je bežne používané kaliace médium. Jeho rýchlosť chladenia je vyššia ako pri čistej vode a jeho rovnomernosť je lepšia. Do určitej miery môže zmierniť problém s praskaním počas kalenia v čistej vode. Zároveň má vyššiu chladiacu účinnosť ako olej a je vhodný pre niektoré stredne veľké a jednoduché časti oceľových valčekových reťazí s priemerom 45#.
(IV) Vodný roztok chloridu vápenatého
Vodný roztok chloridu vápenatého ako účinné kaliace médium dobre funguje pri kalení valčekových reťazí z ocele s hrúbkou 45#. Jeho jedinečné chladiace vlastnosti umožňujú rýchle ochladenie vo vysokoteplotnom štádiu a rýchlosť ochladzovania sa primerane spomaľuje vo nízkoteplotnom štádiu, čím sa účinne znižuje kaliace napätie a znižuje sa tendencia obrobku k deformácii a praskaniu. Štúdie ukázali, že pri kalení valčekov z ocele s hrúbkou 45# nasýteným vodným roztokom chloridu vápenatého s teplotou 20 ℃ môže tvrdosť valčekov dosiahnuť 56 až 60 HRC, pričom deformácia vnútorného priemeru je veľmi malá, schopnosť kalenia je vysoká a možno výrazne zlepšiť celkový výkon a životnosť valčekov.
3. Vplyv rôznych kaliacich médií na výkon oceľovej valčekovej reťaze 45#
(I) Tvrdosť a pevnosť
Vďaka svojim vlastnostiam rýchleho chladenia môže kalenie vo vode zvyčajne dosiahnuť vyššiu tvrdosť a pevnosť oceľových valčekových reťazí s hrúbkou 45#. Ak je však rýchlosť chladenia príliš vysoká, môže to spôsobiť väčšie zvyškové napätie vo vnútri obrobku, čo ovplyvní rozmerovú stabilitu a húževnatosť obrobku. Hoci tvrdosť a pevnosť kalenia v oleji sú o niečo nižšie ako pri kalení vo vode, môže to zabezpečiť, že obrobok má lepšiu húževnatosť a menšiu deformáciu. Soľný roztok a vodný roztok chloridu vápenatého môžu dosiahnuť lepšiu rovnováhu medzi tvrdosťou, pevnosťou a húževnatosťou podľa špecifických požiadaviek procesu. Napríklad za rovnakých podmienok sa povrchová tvrdosť oceľového čapu s hrúbkou 45# po kalení v nasýtenom vodnom roztoku chloridu vápenatého výrazne zlepšila v porovnaní s čapom po kalení v motorovom oleji s hrúbkou 20# a výrazne sa zlepšila aj pevnosť v ťahu.
(II) Odolnosť proti opotrebovaniu
Kaliace médium má tiež dôležitý vplyv na odolnosť valčekovej reťaze proti opotrebeniu. Vysoká tvrdosť a rovnomerná štruktúra sú kľúčovými faktormi pre zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu. Použitie média s rovnomerným chladením a dobrou kaliteľnosťou, ako je vodný roztok chloridu vápenatého, môže dosiahnuť vyššiu tvrdosť a dobrú rovnomernosť organizácie valčekovej reťaze z ocele 45#, čím sa zvýši jej odolnosť proti opotrebeniu. V praktických aplikáciách sa životnosť valčekových reťazí ošetrených vhodným kaliacim médiom môže výrazne predĺžiť za rovnakých prevádzkových podmienok.
(III) Únavová životnosť
Únavová životnosť je pre valčekové reťaze veľmi dôležitá. Rozloženie zvyškového napätia a organizačná štruktúra vytvorená počas procesu kalenia majú veľký vplyv na únavovú životnosť. Kalenie vo vode môže spôsobiť koncentráciu veľkého zvyškového napätia na povrchu obrobku, čo znižuje únavovú životnosť. Kalenie v oleji a kalenie v soľnom roztoku môže vytvoriť rozumnejšie rozloženie zvyškového napätia, čo pomáha zlepšiť únavovú životnosť. Okrem toho, po kalení vodným roztokom chloridu vápenatého, pretože môže účinne znížiť kaliace napätie, môže obrobok získať rovnomernejšiu organizáciu a rozloženie zvyškového napätia, čo má tiež pozitívny vplyv na zlepšenie únavovej životnosti valčekovej reťaze.
4. Faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere kaliacej kvapaliny
(I) Veľkosť a tvar obrobku
Pre malé alebo jednoduché tvarované časti valčekových reťazí z ocele 45#, ako sú malé valčeky, môže kalenie vo vode rýchlo ochladiť a dosiahnuť dobré kalenie vďaka ich relatívne veľkému pomeru povrchu k objemu. Pre veľké alebo zložité tvarované časti, ako sú veľké reťazové dosky, je vhodnejšie kalenie v oleji alebo soľnom roztoku na zníženie tendencie k deformácii a praskaniu. Pretože rýchlosť ochladzovania týchto médií je relatívne rovnomerná, môže sa účinne zabrániť problémom s koncentráciou napätia spôsobeným nadmernou rýchlosťou ochladzovania.
(II) Zloženie materiálu a organizačný stav
Chemické zloženie a pôvodný organizačný stav ocele 45# majú významný vplyv na jej kaliace vlastnosti. Napríklad, ak sa zmení obsah uhlíka a obsah legujúcich prvkov v materiáli, ovplyvní to jeho kritickú rýchlosť ochladzovania a kaliteľnosť. Pre oceľ 45# s mierne nízkou kaliteľnosťou je možné zvoliť kaliace médium s rýchlejšou rýchlosťou ochladzovania, ako je vodný roztok chloridu vápenatého, aby sa zabezpečila dostatočná hĺbka kalených vrstiev. Zároveň pôvodný organizačný stav materiálu, ako napríklad prítomnosť pásovej štruktúry, Widmanstattenovho tvaru atď., ovplyvní kaliaci účinok a je potrebné ho upraviť podľa konkrétnej situácie.
(III) Výrobná dávka a náklady
Pri veľkovýrobe sú náklady dôležitým faktorom. Voda ako kaliace médium je lacná a ľahko dostupná. Je ekonomickou voľbou pre malé diely valčekových reťazí vyrábané vo veľkých množstvách. Avšak pri výrobe vysoko presných a zložitých dielov, hoci sú náklady na kalenie v oleji alebo soľanke relatívne vysoké, ich komplexné náklady môžu byť z dlhodobého hľadiska výhodnejšie, pretože môžu účinne znížiť mieru odpadu a zlepšiť kvalitu výrobku. Okrem toho je potrebné komplexne zvážiť aj náklady na údržbu a životnosť kaliacej kvapaliny.
5. Použitie a údržba kaliacej kvapaliny
(I) Bezpečnostné opatrenia pri používaní
Pri použití vody ako kaliacej kvapaliny venujte pozornosť faktorom, ako je teplota vody, čistota a tvrdosť. Príliš vysoká teplota vody zníži rýchlosť chladenia a ovplyvní kaliaci účinok; nečistoty a príliš vysoká tvrdosť vody môžu spôsobiť problémy, ako je znížená kvalita povrchu obrobku a tvorba vodného kameňa na zariadení. Pri kalení v oleji je potrebné prísne kontrolovať teplotu oleja, kvalitu oleja a podmienky miešania. Nadmerná teplota oleja spomalí rýchlosť chladenia a dokonca spôsobí požiar; a znehodnotenie oleja ovplyvní kaliaci účinok, preto je potrebné ho pravidelne vymieňať a filtrovať. Pri použití soľanky a roztoku chloridu vápenatého je potrebné venovať pozornosť koncentrácii, teplote a protikoróznym opatreniam roztoku, aby sa zabezpečila stabilita chladiaceho účinku a bezpečná prevádzka zariadenia.
(II) Body údržby
Pravidelné testovanie rôznych parametrov kaliacej kvapaliny, ako je tvrdosť vody, viskozita oleja a bod vzplanutia, ako aj koncentrácia soľanky a roztoku chloridu vápenatého, je kľúčom k zabezpečeniu kvality kalenia. Zároveň by sa mala kaliaca nádrž udržiavať čistá a usadeniny a nečistoty by sa mali včas čistiť. Pri kalení olejom by sa mali prijať aj protipožiarne opatrenia a mali by sa vybaviť zodpovedajúce protipožiarne zariadenia. Okrem toho, použitie vhodných chladiacich a cirkulačných systémov môže predĺžiť životnosť kaliacej kvapaliny a zlepšiť jej účinnosť a stabilitu chladenia.
6. Záver
Stručne povedané, výber vhodného kaliaceho média zohráva kľúčovú úlohu pri zlepšovaní výkonu a kontrole kvality oceľových valčekových reťazí s hrúbkou 45#. Voda, olej, soľanka a roztok chloridu vápenatého majú svoje vlastné charakteristiky. V praktických aplikáciách by sa mala komplexne zvážiť veľkosť, tvar, zloženie materiálu, výrobná dávka a cena obrobku, aby sa dosiahol čo najlepší kaliaci účinok. Medzinárodní veľkoobchodní kupujúci a výrobcovia by mali mať hlboké znalosti o charakteristikách a použiteľnom rozsahu rôznych kaliacich médií, posilniť spoluprácu s dodávateľmi tepelného spracovania, optimalizovať proces kalenia, čím sa zlepší konkurencieschopnosť oceľových valčekových reťazí s hrúbkou 45# na trhu a uspokojí sa dopyt po vysokokvalitných prevodových komponentoch na globálnom trhu.
Čas uverejnenia: 19. mája 2025