Izbira kalilnega medija za valjčno verigo iz jekla 45#: zmogljivost, uporaba in primerjava
Na področju strojne proizvodnje je valjčna veriga ključni sestavni del prenosa, njena zmogljivost pa neposredno vpliva na učinkovitost delovanja in zanesljivost mehanske opreme. Valjčna veriga iz jekla 45# se pogosto uporablja zaradi nizkih stroškov in zmernih mehanskih lastnosti, postopek kaljenja pa je ključnega pomena za izboljšanje njene trdote, trdnosti in odpornosti proti obrabi. Izbira kalilnega medija določa kakovost kalilnega učinka. Ta članek bo podrobno raziskal kalilni medij, primeren za valjčne verige iz jekla 45#, da bi mednarodnim veleprodajnim kupcem in proizvajalcem pomagal optimizirati zmogljivost izdelka in povečati komercialno vrednost.
1. Značilnosti in zahteve za kaljenje valjčne verige iz jekla 45#
Jeklo 45# je srednje ogljikovo jeklo z dobrimi celovitimi mehanskimi lastnostmi, kot so visoka trdnost, trdota in žilavost, ter dobro tehnologijo obdelave, zaradi česar je idealen material za izdelavo valjčnih verig. Vendar je njegova kaljivost relativno nizka, zlasti pri večjih delih, in med kaljenjem je težko doseči enakomerno martenzitno strukturo. Zato je za izpolnitev zahtev valjčnih verig glede visoke trdnosti, odpornosti proti obrabi in utrujenosti treba izbrati primeren kalilni medij, da se doseže hitro in enakomerno hlajenje ter izboljša globina kaljene plasti in splošna učinkovitost delov.
2. Pogosti kalilni mediji in njihove značilnosti
(I) Voda
Voda je najpogostejši in najcenejši kalilni medij z visoko hitrostjo hlajenja, zlasti v visokotemperaturnem območju. To omogoča hitro hlajenje valjčnih verig iz jekla 45#, kar pomaga pri oblikovanju martenzitne strukture, s čimer se izboljša trdota in trdnost. Na primer, po končnem kovanju se zobnik z majhnim modulom iz jekla 45# hitro vpne in prenese v vodno kopel za kaljenje s kalilnim strojem. Trdota zobnika lahko doseže več kot HRC45, pri čemer ni razpok pri kaljenju, zmogljivost pa je boljša kot pri tradicionalnih postopkih. Vendar pa je hitrost hlajenja vode v nizkotemperaturnem območju prehitra, kar lahko povzroči velike toplotne napetosti in strukturne napetosti na površini obdelovanca, kar poveča tveganje za razpoke, zlasti pri delih valjčnih verig s kompleksnimi oblikami ali velikimi velikostmi.
(II) Olje
Hitrost hlajenja olja je počasnejša od hitrosti hlajenja vode in je bolj enakomerna skozi celoten proces hlajenja. Zaradi tega je olje blažji kalilni medij, ki lahko učinkovito zmanjša nagnjenost k deformacijam in razpokam zaradi kaljenja. Mineralno olje je eno najpogosteje uporabljenih kalilnih olj, njegovo hladilno zmogljivost pa je mogoče prilagoditi s prilagajanjem temperature olja, dodatkov itd. Pri nekaterih delih valjčnih verig iz jekla 45# z visokimi zahtevami glede natančnosti in kompleksnih oblik, kot so verižne plošče, lahko kaljenje v olju doseže boljšo dimenzijsko stabilnost in mehanske lastnosti. Vendar pa je hitrost hlajenja olja relativno počasna, kar lahko pri nekaterih majhnih ali tankostenskih delih povzroči slab učinek kaljenja in ne more izpolniti zahtev glede visoke trdote in visoke trdnosti.
(III) Raztopina slanice
Hitrost hlajenja slanice je med hitrostjo hlajenja vode in olja, hladilne lastnosti pa je mogoče spremeniti s prilagajanjem koncentracije soli in temperature vode. Na splošno se hladilna zmogljivost slanice povečuje z naraščajočo koncentracijo soli, vendar lahko previsoka koncentracija povzroči, da raztopina postane bolj korozivna in poškoduje obdelovance in opremo. Na primer, 10-odstotna raztopina slanice je pogosto uporabljen kalilni medij. Njena hitrost hlajenja je hitrejša od čiste vode in njena enakomernost je boljša. Do neke mere lahko ublaži težave z razpokami med kaljenjem v čisti vodi. Hkrati ima večjo učinkovitost hlajenja kot olje in je primerna za nekatere srednje velike in enostavne dele valjčnih verig iz jekla 45#.
(IV) Vodna raztopina kalcijevega klorida
Vodna raztopina kalcijevega klorida se kot učinkovit kalilni medij dobro obnese pri kaljenju valjčnih verig iz jekla 45#. Zaradi svojih edinstvenih hladilnih lastnosti omogoča hitro hlajenje v fazi visoke temperature, hitrost hlajenja pa se ustrezno upočasni v fazi nizke temperature, s čimer se učinkovito zmanjša napetost pri kaljenju in nagnjenost obdelovanca k deformacijam in razpokam. Študije so pokazale, da lahko pri kaljenju valjev iz jekla 45# z nasičeno vodno raztopino kalcijevega klorida pri 20 ℃ trdota valjev doseže 56~60HRC, deformacija notranjega premera pa je zelo majhna, sposobnost kaljenja je močna, celovita zmogljivost in življenjska doba valjev pa se lahko znatno izboljšata.
3. Vpliv različnih kalilnih medijev na delovanje valjčne verige iz jekla 45#
(I) Trdota in trdnost
Zaradi hitrega hlajenja lahko kaljenje v vodi običajno poveča trdoto in trdnost valjčne verige iz jekla 45#. Če pa je hitrost hlajenja prehitra, lahko v obdelovancu nastane večja preostala napetost, kar vpliva na dimenzijsko stabilnost in žilavost obdelovanca. Čeprav sta trdota in trdnost kaljenja v olju nekoliko nižji kot pri kaljenju v vodi, lahko zagotovita boljšo žilavost in manjšo deformacijo obdelovanca. Z raztopino soli in vodno raztopino kalcijevega klorida lahko dosežete boljše ravnovesje med trdoto, trdnostjo in žilavostjo glede na specifične zahteve postopka. Na primer, pod enakimi pogoji se površinska trdota zatiča iz jekla 45# po kaljenju z nasičeno vodno raztopino kalcijevega klorida znatno izboljša v primerjavi z zatičem po kaljenju z motornim oljem 20#, znatno pa se izboljša tudi natezna trdnost.
(II) Odpornost proti obrabi
Kalilna tekočina ima pomemben vpliv tudi na odpornost proti obrabi valjčne verige. Visoka trdota in enakomerna struktura sta ključna dejavnika za izboljšanje odpornosti proti obrabi. Uporaba medija z enakomernim hlajenjem in dobro kaljivostjo, kot je vodna raztopina kalcijevega klorida, lahko doseže večjo trdoto in dobro enakomernost organizacije valjčne verige iz jekla 45#, s čimer se izboljša njena odpornost proti obrabi. V praktični uporabi se lahko življenjska doba valjčnih verig, obdelanih z ustrezno kalilno tekočino, znatno podaljša pod enakimi delovnimi pogoji.
(III) Utrujajoča življenjska doba
Utrujenostna življenjska doba je zelo pomembna za valjčne verige. Porazdelitev preostalih napetosti in organizacijska struktura, ki nastaneta med postopkom kaljenja, močno vplivata na utrujenostno življenjsko dobo. Kaljenje z vodo lahko povzroči koncentracijo velikih preostalih napetosti na površini obdelovanca, kar zmanjša utrujenostno življenjsko dobo. Kaljenje z oljem in slanico lahko tvorita bolj razumno porazdelitev preostalih napetosti, kar pomaga izboljšati utrujenostno življenjsko dobo. Poleg tega lahko po kaljenju z vodno raztopino kalcijevega klorida, ker lahko učinkovito zmanjša napetost pri kaljenju, obdelovanec doseže bolj enakomerno organizacijo in porazdelitev preostalih napetosti, kar ima tudi pozitiven učinek na izboljšanje utrujenostne življenjske dobe valjčne verige.
4. Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri kalilnega medija
(I) Velikost in oblika obdelovanca
Pri majhnih ali enostavnih delih valjčnih verig iz jekla 45#, kot so majhni valjčki, se lahko kaljenje v vodi hitro ohladi in doseže dobre učinke utrjevanja zaradi njihovega relativno velikega razmerja med površino in prostornino. Pri velikih ali kompleksnih delih, kot so velike verižne plošče, je za zmanjšanje deformacij in nagnjenosti k razpokam primernejše kaljenje v olju ali slanici. Ker je hitrost ohlajanja teh medijev relativno enakomerna, se lahko učinkovito izognemo težavam s koncentracijo napetosti, ki jih povzročajo prekomerne hitrosti ohlajanja.
(II) Materialna sestava in organizacijsko stanje
Kemična sestava in prvotno organizacijsko stanje jekla 45# pomembno vplivata na njegove kalilne lastnosti. Če se na primer spremeni vsebnost ogljika in legirnih elementov v materialu, to vpliva na njegovo kritično hitrost ohlajanja in kaljivost. Pri jeklu 45# z nekoliko slabo kaljivostjo se lahko izbere kalilni medij s hitrejšo hitrostjo ohlajanja, kot je vodna raztopina kalcijevega klorida, da se zagotovi zadostna globina kaljene plasti. Hkrati bo na učinek kaljenja vplivalo tudi prvotno organizacijsko stanje materiala, na primer prisotnost pasovne strukture, Widmanstattenove strukture itd., ki ga je treba prilagoditi glede na specifično situacijo.
(III) Proizvodna serija in stroški
Pri obsežni proizvodnji so stroški pomemben dejavnik. Voda kot kalilni medij je poceni in enostavna za pridobivanje. Je ekonomična izbira za majhne dele valjčnih verig, ki se proizvajajo v velikih količinah. Vendar pa so pri proizvodnji visoko natančnih in kompleksnih delov stroški kaljenja v olju ali slanici sicer relativno visoki, vendar so lahko dolgoročno ugodnejši, saj lahko učinkovito zmanjšajo stopnjo odpadkov in izboljšajo kakovost izdelka. Poleg tega je treba celovito upoštevati tudi stroške vzdrževanja in življenjsko dobo kalilnega medija.
5. Uporaba in vzdrževanje kalilnega medija
(I) Previdnostni ukrepi za uporabo
Pri uporabi vode kot kalilnega medija bodite pozorni na dejavnike, kot so temperatura vode, čistoča in trdota. Previsoka temperatura vode bo zmanjšala hitrost hlajenja in vplivala na učinek kaljenja; nečistoče in previsoka trdota vode lahko povzročijo težave, kot so zmanjšana kakovost površine obdelovanca in nabiranje vodnega kamna na opremi. Pri kaljenju z oljem je treba strogo nadzorovati temperaturo olja, kakovost olja in pogoje mešanja. Prekomerna temperatura olja bo upočasnila hitrost hlajenja in celo povzročila požar; poslabšanje olja pa bo vplivalo na učinkovitost kaljenja, zato ga je treba redno menjati in filtrirati. Pri uporabi slanice in raztopine kalcijevega klorida je treba biti pozoren na koncentracijo, temperaturo in protikorozijske ukrepe raztopine, da se zagotovi stabilnost hladilne učinkovitosti in varno delovanje opreme.
(II) Točke vzdrževanja
Redno testiranje različnih parametrov kalilnega medija, kot so trdota vode, viskoznost olja in plamenišče ter koncentracija raztopine slanice in raztopine kalcijevega klorida, je ključnega pomena za zagotavljanje kakovosti kaljenja. Hkrati je treba kalilni rezervoar vzdrževati čistočo in pravočasno odstraniti usedline in nečistoče. Pri kaljenju z oljem je treba sprejeti tudi protipožarne ukrepe in opremiti z ustrezno protipožarno opremo. Poleg tega lahko uporaba ustreznih hladilnih in krožnih sistemov podaljša življenjsko dobo kalilnega medija ter izboljša njegovo učinkovitost in stabilnost hlajenja.
6. Zaključek
Skratka, izbira ustreznega kalilnega medija igra ključno vlogo pri izboljšanju delovanja in nadzoru kakovosti valjčnih verig iz jekla 45#. Voda, olje, slanica in raztopina kalcijevega klorida imajo svoje značilnosti. V praktični uporabi je treba za doseganje najboljšega učinka kaljenja celovito upoštevati velikost, obliko, sestavo materiala, proizvodno serijo in stroške obdelovanca. Mednarodni veleprodajni kupci in proizvajalci bi morali dobro razumeti značilnosti in uporabno področje različnih kalilnih medijev, okrepiti sodelovanje z dobavitelji toplotne obdelave, optimizirati postopek kaljenja, s čimer bi izboljšali tržno konkurenčnost valjčnih verig iz jekla 45# in zadostili svetovnemu tržnemu povpraševanju po visokokakovostnih menjalnikih.
Čas objave: 19. maj 2025