Popolna analiza postopka preciznega kovanja valjčnih verig: Skrivnost kakovosti od surovin do končnega izdelka
V industriji industrijskih prenosov je zanesljivostvaljčne verigeneposredno določa operativno učinkovitost in življenjsko dobo opreme proizvodne linije. Precizno kovanje kot osnovna tehnologija izdelave komponent valjčnih verig s svojo prednostjo skoraj neto oblike dosega popolno ravnovesje med dimenzijsko natančnostjo komponent, mehanskimi lastnostmi in proizvodno učinkovitostjo. Ta članek se bo poglobil v celoten postopek natančnega kovanja valjčnih verig in razkril skrivnosti visokokakovostnih valjčnih verig.
1. Predobdelava: Izbira in predobdelava surovin – nadzor kakovosti pri viru
Temelj kakovosti pri natančnem kovanju se začne s strogim izborom surovin in znanstveno predobdelavo. Osrednje nosilne komponente valjčnih verig (valji, puše, verižne plošče itd.) morajo prenesti izmenične obremenitve, udarce in obrabo. Zato izbira in obdelava surovin neposredno vplivata na delovanje končnega izdelka.
1. Izbira surovine: Izbira jekla, ki ustreza zahtevam glede zmogljivosti
Glede na uporabo valjčne verige (kot so gradbeni stroji, avtomobilski menjalniki in precizni obdelovalni stroji) se običajno uporabljajo visokokakovostno ogljikovo konstrukcijsko jeklo ali legirano konstrukcijsko jeklo. Valjčki in puše na primer zahtevajo visoko odpornost proti obrabi in žilavost, pogosto se uporabljajo legirana cementacijska jekla, kot je 20CrMnTi. Verižne plošče zahtevajo ravnovesje med trdnostjo in odpornostjo proti utrujanju, pogosto se uporabljajo srednjeogljična konstrukcijska jekla, kot sta 40Mn in 50Mn. Med izbiro materiala se kemična sestava jekla preizkusi s spektralno analizo, da se zagotovi, da vsebnost elementov, kot so ogljik, mangan in krom, ustreza nacionalnim standardom, kot je GB/T 3077, s čimer se preprečijo razpoke pri kovanju ali pomanjkljivosti v delovanju zaradi odstopanj v sestavi.
2. Postopek predobdelave: »Ogrevanje« za kovanje
Po vstopu v tovarno surovine opravijo tri ključne korake predobdelave:
Čiščenje površin: Peskanje odstrani škajo, rjo in olje z jeklene površine, da se prepreči vdor nečistoč v obdelovanec med kovanjem in povzročanje napak.
Rezanje: Za rezanje jekla na gredice s fiksno težo se uporabljajo precizne žage ali CNC škarje, pri čemer je napaka natančnosti rezanja nadzorovana znotraj ±0,5 %, da se zagotovijo dosledne dimenzije obdelovanca po kovanju.
Ogrevanje: Gredica se dovaja v srednjefrekvenčno indukcijsko grelno peč. Hitrost segrevanja in končna temperatura kovanja se nadzorujeta glede na vrsto jekla (na primer, ogljikovo jeklo se običajno segreje na 1100–1250 °C), da se doseže idealno stanje kovanja z »dobro plastičnostjo in nizko odpornostjo na deformacije«, hkrati pa se prepreči pregrevanje ali prekomerno sežiganje, ki bi lahko poslabšalo lastnosti materiala.
II. Kovanje jedra: Precizno oblikovanje za skoraj neto obliko
Postopek kovanja jedra je ključnega pomena za doseganje proizvodnje komponent valjčnih verig z "nizkim ali brezreznim rezom". Glede na strukturo komponente se uporabljata predvsem kovanje v kalupu in kovanje v stiskalnici, pri čemer se za dokončanje postopka oblikovanja uporabljajo precizni kalupi in inteligentna oprema.
1. Priprava kalupa: »Ključni medij« za natančen prenos
Precizni kovaški kalupi so izdelani iz jekla za vroče delo H13. Z CNC rezkanjem, EDM obdelavo in poliranjem votlina kalupa doseže dimenzijsko natančnost IT7 in hrapavost površine Ra ≤ 1,6 μm. Kalup je treba predhodno segreti na 200–300 °C in popršiti z grafitnim mazivom. To ne le zmanjša trenje in obrabo med surovcem in kalupom, temveč tudi olajša hitro odstranjevanje iz kalupa in preprečuje lepljenje. Pri simetričnih komponentah, kot so valji, mora biti kalup zasnovan tudi z odcepnimi utori in odprtinami, ki zagotavljajo, da staljena kovina (vroči surovec) enakomerno napolni votlino in odstrani zrak ter nečistoče.
2. Kovanje: Prilagojena obdelava na podlagi značilnosti komponent
Valjčno kovanje: Uporablja se dvostopenjski postopek "končnega kovanja z napenjanjem". Ogreta gredica se najprej napenja v predkovaški omot, pri čemer se material najprej deformira in zapolni predkovaška votlina. Gredica se nato hitro prenese v končno kovaško omotnico. Pod visokim tlakom stiskalnice (običajno vroče kovaške stiskalnice s silo 1000–3000 kN) se gredica popolnoma vstavi v končno kovaško votlino, pri čemer se oblikujejo kroglasta površina valja, notranja izvrtina in druge strukture. Hitrost kovanja in tlak je treba nadzorovati skozi celoten postopek, da se prepreči razpoke v obdelovancu zaradi prekomerne deformacije.
Kovanje tulca: Uporablja se kompozitni postopek "prebijanje-raztezanje". Najprej se v sredini gredice s prebijalom izreže slepa luknja. Nato se luknja z razteznim matrico razširi na načrtovane dimenzije, pri čemer se ohranja enakomerna toleranca debeline stene tulca ≤ 0,1 mm.
Kovanje verižnih plošč: Zaradi ravne in tanke strukture verižnih plošč se uporablja postopek "večpostajalnega neprekinjenega kovanja". Po segrevanju surovec prehaja skozi postaje za predoblikovanje, končno oblikovanje in obrezovanje, s čimer se v enem postopku zaključi profil verižne plošče in obdelava lukenj, s proizvodno hitrostjo 80–120 kosov na minuto.
3. Obdelava po kovanju: stabilizacija zmogljivosti in videza
Kovani obdelovanec se takoj podvrže kaljenju s preostalo toploto ali izotermni normalizaciji. Z nadzorom hitrosti hlajenja (npr. z uporabo hlajenja z vodnim pršenjem ali hlajenja v nitratni kopeli) se metalografska struktura obdelovanca prilagodi, da se doseže enakomerna sorbitna ali perlitna struktura v komponentah, kot so valjčki in puše, s čimer se izboljša trdota (trdota valjev običajno zahteva HRC 58–62) in utrujenostna trdnost. Hkrati se z visokohitrostnim obrezovalnim strojem odstranijo ostanki in robovi odkovka, s čimer se zagotovi, da videz komponente ustreza konstrukcijskim zahtevam.
3. Zaključna obdelava in utrjevanje: Izboljšanje kakovosti v detajlih
Po kovanju jedra ima obdelovanec že osnovni videz, vendar so potrebni postopki dodelave in utrjevanja, da se še izboljša njegova natančnost in zmogljivost, da se izpolnijo stroge zahteve za visokohitrostne valjčne verižne prenose.
1. Natančna korekcija: Popravljanje manjših deformacij
Zaradi krčenja in sproščanja napetosti po kovanju lahko obdelovanci kažejo manjša dimenzijska odstopanja. Med postopkom končne obdelave se s preciznim korekcijskim orodjem izvaja pritisk na hladen obdelovanec, da se dimenzijska odstopanja popravijo znotraj IT8. Na primer, napaka okroglosti zunanjega premera valja mora biti pod 0,02 mm, napaka valjastega notranjega premera tulca pa ne sme presegati 0,015 mm, da se zagotovi nemoten verižni prenos po montaži.
2. Površinsko utrjevanje: Izboljšanje odpornosti proti obrabi in koroziji
Glede na okolje uporabe obdelovanci zahtevajo ciljno obdelavo površine:
Cementacija in kaljenje: Valjčki in puše se cementirajo v cementacijski peči pri 900–950 °C 4–6 ur, da se doseže vsebnost ogljika na površini 0,8–1,2 %. Nato se kaljenje in popuščanje izvaja pri nizkih temperaturah, da se ustvari gradientna mikrostruktura, za katero je značilna visoka površinska trdota in visoka žilavost jedra. Površinska trdota lahko doseže več kot HRC60, udarna žilavost jedra pa ≥50 J/cm².
Fosfatiranje: Komponente, kot so verižne plošče, so fosfatirane, da na površini tvorijo porozni fosfatni film, kar izboljša oprijem masti in odpornost proti koroziji.
Mikroskopsko obdelava: Mikroskopsko obdelava površine verižne plošče ustvarja preostalo tlačno napetost zaradi udarca hitroreznega jeklenega krogla, kar zmanjšuje nastanek utrujenostnih razpok in podaljšuje utrujenostno življenjsko dobo verige.
IV. Celovit pregled procesa: Kakovostna obramba za odpravo napak
Vsak postopek preciznega kovanja je strogo pregledan, kar tvori celovit sistem nadzora kakovosti od surovin do končnega izdelka, ki zagotavlja 100-odstotno kakovost vseh komponent valjčnih verig, ki zapuščajo tovarno.
1. Pregled procesov: Spremljanje ključnih parametrov v realnem času
Pregled ogrevanja: Infrardeči termometri se uporabljajo za spremljanje temperature ogrevanja gredic v realnem času, z napako, ki je nadzorovana v območju ±10 °C.
Pregled kalupa: Votlina kalupa se pregleda glede obrabe na vsakih 500 izdelanih delov. Popravila s poliranjem se izvedejo takoj, če hrapavost površine preseže Ra3,2 μm.
Kontrola dimenzij: Za vzorčenje in pregled kovanih delov se uporablja tridimenzionalni koordinatni merilni stroj, s poudarkom na ključnih dimenzijah, kot so zunanji premer, notranji premer in debelina stene. Stopnja vzorčenja ni manjša od 5 %.
2. Pregled končnih izdelkov: celovito preverjanje kazalnikov uspešnosti
Preizkus mehanske učinkovitosti: Naključno vzorčite končne izdelke za preizkušanje trdote (trdotomer Rockwell), preizkušanje udarne žilavosti (nihalni udarni preizkuševalec) in preizkušanje natezne trdnosti, da zagotovite skladnost s standardi izdelkov.
Nedestruktivno testiranje: Ultrazvočno testiranje se uporablja za odkrivanje notranjih napak, kot so pore in razpoke, medtem ko se magnetno testiranje na delce uporablja za odkrivanje površinskih in podpovršinskih napak.
Testiranje sestavljanja: Kvalificirane komponente so sestavljene v valjčno verigo in podvržene dinamičnim preizkusom delovanja, vključno z natančnostjo prenosa, ravnjo hrupa in življenjsko dobo do utrujenosti. Komponenta se na primer šteje za kvalificirano le, če je neprekinjeno delovala pri 1500 vrt/min 1000 ur brez težav.
V. Prednosti procesa in uporabna vrednost: Zakaj je precizno kovanje prva izbira v industriji?
V primerjavi s tradicionalnim postopkom »kovanje + obsežno rezanje« ponuja precizno kovanje tri ključne prednosti pri izdelavi valjčnih verig:
Visoka izkoriščenost materiala: Izkoriščenost materiala se je v tradicionalnih postopkih povečala s 60 %–70 % na več kot 90 %, kar znatno zmanjša količino odpadnih surovin;
Visoka proizvodna učinkovitost: Z uporabo večpostajalnega neprekinjenega kovanja in avtomatizirane opreme je proizvodna učinkovitost 3-5-krat višja od tradicionalnih postopkov;
Odlična zmogljivost izdelka: Kovanje porazdeli vlaknato strukturo kovine vzdolž obrisa obdelovanca, kar ustvari poenostavljeno strukturo, kar ima za posledico 20–30 % večjo utrujenostno dobo v primerjavi s strojno obdelanimi deli.
Zaradi teh prednosti so se v proizvodnji visokokakovostne opreme, kot so gosenični pogoni za gradbene stroje, krmilni sistemi za avtomobilske motorje in vretenski pogoni za precizna obdelovalna orodja, široko uporabljale precizno kovane valjčne verige. Postale so ključne komponente, ki zagotavljajo stabilno delovanje industrijske opreme.
Zaključek
Postopek preciznega kovanja valjčnih verig je vrhunec celovitega pristopa, ki združuje znanost o materialih, tehnologijo kalupov, avtomatizirano krmiljenje in kontrolo kakovosti. Od strogih standardov pri izbiri surovin do milimetrskega natančnega nadzora pri kovanju jeder in celovitega preverjanja pri testiranju končnih izdelkov, vsak postopek uteleša iznajdljivost in tehnično moč industrijske proizvodnje.
Čas objave: 24. september 2025