Ваљкасти ланац је део преносника који се широко користи у индустријској производњи. Његове перформансе у великој мери зависе од производног процеса, а процес наугљеничавања је кључ за побољшање перформанси ваљкастог ланца.
Процес наугљеничавања ваљкастих ланаца: кључ за побољшање перформанси
Ваљкасти ланци обављају важан задатак преноса у разним механичким уређајима. Њихово радно окружење је често сложено и променљиво, суочавајући се са изазовима као што су високо оптерећење, хабање и замор. Да би се ваљкасти ланци боље прилагодили овим тешким условима и продужили њихов век трајања, процес цементизације је постао неопходан део процеса производње ваљкастих ланаца.
Основни принципи процеса карбуризације
Карбуризација је процес термичке обраде који се углавном користи за побољшање тврдоће, отпорности на хабање и отпорности на замор челичне површине, уз одржавање добре жилавости и пластичности језгра. Конкретно, ваљкасти ланац се ставља у медијум богат угљеником, а атоми угљеника се инфилтрирају у површину ваљкастог ланца на високој температури, формирајући слој са високим садржајем угљеника. Како температура опада, овај слој аустенита са високим садржајем угљеника ће се трансформисати у изузетно тврд мартензит, чиме се постиже очвршћавање површине ваљкастог ланца.
Уобичајене методе процеса наугљеничавања ваљкастих ланаца
Гасна наугљеничарење: Ово је једна од најчешће коришћених метода наугљеничарења. Ланац ваљка се ставља у затворену пећ за наугљеничарење и уводи се средство за наугљеничарење које се углавном састоји од угљоводоничних гасова као што су метан и етан. На високим температурама, ови гасови се разлажу и производе активне атоме угљеника, чиме се постиже наугљеничарење. Предности гасне наугљеничарења су једноставан рад, велика брзина загревања, кратак производни циклус и могућност прецизног подешавања дубине и концентрације наугљеничареног слоја контролом параметара као што су састав гаса и брзина протока. Квалитет наугљеничарења је стабилан, што се лако постиже механизованим и аутоматизованим радом, значајно побољшавајући услове рада.
Течно наугљеничавање: Течно наугљеничавање је урањање ваљкастог ланца у течни медијум за наугљеничавање. Уобичајено коришћени медијуми укључују силицијум карбид, средство за наугљеничавање „603“ итд. На одговарајућој температури, атоми угљеника се растварају из течног медијума и продиру у површину ваљкастог ланца. Предност течног наугљеничавања је у томе што је производни циклус релативно кратак, а каљење се може извршити директно након наугљеничавања без бриге о оксидацији и декарбуризацији. Температура и време се лако контролишу, загревање је равномерно, а деформација радног комада се може ефикасно смањити. Опрема је такође релативно једноставна. Међутим, њени радни услови су релативно лоши и обично је погодна за производњу појединачних комада или малих серија.
Чврсто наугљеничавање: Ово је традиционалнија метода наугљеничавања. Ланац ваљка се ставља у затворену кутију за наугљеничавање заједно са чврстим средством за наугљеничавање, а затим се кутија за наугљеничавање ставља у пећ за грејање и загрева до температуре наугљеничавања и држи топлом одређено време, тако да атоми активног угљеника продру у површину ланца ваљка. Чврсто средство за наугљеничавање се генерално састоји од угља и неких промотора. Предности ове методе су једноставан рад, ниски технички захтеви, нема потребе за посебном опремом, широк спектар извора средстава за наугљеничавање и могућност самосталне припреме, као и широк спектар примене. Али и недостаци су очигледни. Квалитет наугљеничавања је тешко прецизно контролисати, услови рада су лоши, чврстоћа је висока, производни циклус је дуг, трошкови су високи, а тенденција раста зрна је озбиљна током процеса наугљеничавања. За неке важне радне комаде, директно каљење се обично не користи.
Кључни елементи процеса наугљеничавања ваљкастих ланаца
Температура и време наугљеничавања: Температура наугљеничавања је генерално између 900℃ и 950℃. Више температуре могу убрзати брзину дифузије атома угљеника и скратити време наугљеничавања, али истовремено могу изазвати и раст зрна и утицати на перформансе ваљкастог ланца. Време наугљеничавања се одређује према потребној дубини слоја наугљеничавања, обично у распону од неколико сати до десетина сати. На пример, за неке ваљкасте ланце којима је потребан плићи слој наугљеничавања, може бити потребно само неколико сати, док за ваљкасте ланце којима је потребан дубљи слој наугљеничавања, може бити потребно десетине сати времена наугљеничавања. У стварној производњи, неопходно је одредити оптималне параметре температуре и времена наугљеничавања кроз експерименте и искуство на основу фактора као што су специфичан материјал, величина и захтеви за перформансе ваљкастог ланца.
Контрола угљеничног потенцијала: Угљенични потенцијал се односи на способност средства за наугљеничавање да обезбеди атоме угљеника на површини радног предмета. Прецизна контрола угљеничног потенцијала је кључ за добијање идеалног наугљеничаног слоја. Превисок угљенични потенцијал ће узроковати појаву мрежних карбида на површини ваљкастог ланца, смањујући његову чврстоћу на замор; пренизак угљенични потенцијал ће узроковати да дубина наугљеничаног слоја буде недовољна и да не може да задовољи захтеве за перформансе. Обично се инструменти попут сонди за кисеоник и инфрацрвених анализатора гаса користе за праћење атмосфере у пећи у реалном времену, а угљенични потенцијал се подешава временом према резултатима праћења како би се осигурало да је градијент угљеничног потенцијала увек у идеалном опсегу, како би се добио уједначен и висококвалитетан наугљеничани слој. Поред тога, уз помоћ напредне технологије компјутерске симулације, може се успоставити модел дифузије угљеничног потенцијала како би се симулирала промена градијента угљеничног потенцијала и еволуција наугљеничаног слоја под различитим параметрима процеса, унапред предвидео ефекат наугљеничавања, обезбедила научна основа за оптимизацију процеса и додатно побољшала тачност и стабилност процеса наугљеничавања.
Хлађење и каљење: Након карбуризације, ланац ваљка обично треба брзо охладити и калити како би се формирала мартензитна структура и побољшала површинска тврдоћа. Уобичајени медији за каљење укључују уље, воду, полимерну течност за каљење итд. Различити медији за каљење имају различите брзине хлађења и карактеристике и треба их разумно одабрати у складу са материјалом и захтевима перформанси ланца ваљка. На пример, за неке мале ланце ваљка може се користити каљење уљем; за велике ланце ваљка или ланце ваљка са већим захтевима тврдоће, може се користити каљење водом или полимерном течношћу за каљење. Након каљења, ланац ваљка такође треба отпустити како би се елиминисао унутрашњи напон настао током процеса каљења и побољшала његова жилавост. Температура отпуштања је генерално између 150℃ и 200℃, а време отпуштања се одређује према факторима као што су величина ланца ваљка и температура отпуштања, обично око 1 до 2 сата.
Избор материјала ваљкастог ланца и прилагођавање процеса наугљеничавања
Материјал ваљкастог ланца је обично нискоугљенични челик или легирани нискоугљенични челик, као што су челик 20, 20CrMnTi итд. Ови материјали имају добру пластичност и жилавост и могу формирати висококвалитетни наугљеничени слој током наугљеничавања. Узимајући 20CrMnTi као пример, он садржи елементе као што су хром, манган и титанијум. Ови легирани елементи не само да могу побољшати чврстоћу и жилавост челика, већ и утицати на његов ефекат очвршћавања током наугљеничавања. Пре наугљеничавања, ваљкасти ланац треба правилно претходно третирати, као што је кисељење или пескарење, како би се уклонили површински оксиди и прљавштина и осигурао гладак ток процеса наугљеничавања.
Процес карбуризације побољшава перформансе ваљкастог ланца
Тврдоћа и отпорност на хабање: Након цементације, површинска тврдоћа ваљкастог ланца може се значајно побољшати, обично до HRC58 до 64. Ово му омогућава да ефикасно одоли проблемима као што су хабање површине зубаца, лепљење и тачкасто крхко ...
Отпорност на замор: Заостали компресивни напон који формира карбуризовани слој и рафинисана структура површинског слоја помажу у побољшању отпорности на замор ваљкастог ланца. Под дејством цикличних оптерећења, ваљкасти ланац може да издржи већу амплитуду напрезања и није склон заморним пукотинама, чиме се повећава његова поузданост у дуготрајном раду. Ово је посебно важно за неку опрему која мора да ради континуирано, као што је ланац развода у аутомобилском мотору, који може да обезбеди безбедан и стабилан рад опреме и смањи ризик од квара.
Свеобухватна механичка својства: Процес наугљеничавања не само да побољшава перформансе површине ваљкастог ланца, већ и одржава добру жилавост језгра. На овај начин, када је ваљкасти ланац изложен ударним оптерећењима, он може боље апсорбовати и распршити енергију и избећи проблеме са кваровима као што је лом услед локалне концентрације напона. Ваљкасти ланац може показати добра свеобухватна механичка својства у различитим сложеним радним окружењима и задовољити потребе преноса различите механичке опреме.
Контрола и инспекција квалитета карбуризованих ваљкастих ланаца
Инспекција дубине карбуризованог слоја: Металографска анализа се обично користи за мерење дубине карбуризованог слоја. Након сечења, полирања и кородирања узорка ваљкастог ланца, структура карбуризованог слоја се посматра под металографским микроскопом и мери се његова дубина. Овај индикатор директно одражава да ли ефекат карбуризације испуњава захтеве дизајна, што је кључно за обезбеђивање перформанси ваљкастог ланца. На пример, за неке ваљкасте ланце који се користе за пренос тешких услова рада, дубина карбуризованог слоја може бити потребна да достигне око 0,8 до 1,2 мм како би се испунили захтеви за отпорност на хабање и отпорност на замор под великим оптерећењима.
Тест тврдоће: Користите тестер тврдоће за испитивање тврдоће површине и језгра ланца ваљка. Тврдоћа површине треба да испуњава наведени стандардни опсег, а тврдоћа језгра такође треба да буде у одговарајућем опсегу како би се осигурало да ланац ваљка има добре свеобухватне перформансе. Тестирање тврдоће се обично врши са одређеном учесталошћу узорковања, а свака произведена серија ланаца ваљка се узоркује како би се осигурала стабилност квалитета производа.
Металографски преглед структуре: Поред детекције дубине наугљениченог слоја, треба прегледати и металографску структуру наугљениченог слоја, укључујући морфологију, расподелу и величину зрна карбида. Добра металографска структура може осигурати перформансе ваљкастог ланца током употребе. На пример, фини и равномерно распоређени карбиди помажу у побољшању отпорности на хабање и отпорности на замор ваљкастог ланца, док прекомерна величина зрна може смањити његову жилавост. Металографским прегледом структуре, проблеми у процесу наугљеничења могу се открити на време и предузети одговарајуће мере за њихово прилагођавање и побољшање ради побољшања квалитета производа.
Закључак
Процес наугљеничавања ваљкастих ланаца је сложена и критична технологија која игра виталну улогу у побољшању перформанси ваљкастих ланаца. Од избора метода процеса до контроле кључних елемената, до прилагођавања материјала и контроле квалитета, све карике морају бити строго контролисане како би се осигурало да ваљкасти ланац може да испуни захтеве употребе у различитим радним условима. Са континуираним напретком науке и технологије, процес наугљеничавања се такође стално унапређује и побољшава. На пример, употреба напредне компјутерске симулације и технологије онлајн праћења у реалном времену помоћи ће у даљој оптимизацији параметара процеса наугљеничавања, побољшању перформанси и квалитета ваљкастих ланаца и обезбеђивању поузданијих и ефикаснијих решења за пренос у индустријској производњи.
Време објаве: 09. јун 2025.