Погодан температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастог ланца
У области индустријске производње и механичког преноса, ваљкасти ланац је кључна компонента преноса, а његове перформансе су директно повезане са ефикасношћу рада и веком трајања механичке опреме. Тврдоћа је важан показатељ перформанси ваљкастог ланца, који утиче на отпорност на хабање, отпорност на замор и укупну чврстоћу ваљкастог ланца. Да би се прецизно проценила тврдоћа ваљкастог ланца и осигурало да може да испуни захтеве употребе у различитим радним условима, испитивање тврдоће је постало неопходна карика у производњи ваљкастих ланаца, контроли квалитета и научним истраживањима. Да би се осигурала тачност и поузданост резултата испитивања тврдоће, веома је важно разјаснити одговарајући температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастог ланца. Полазећи од основних принципа испитивања тврдоће ваљкастог ланца, овај рад ће детаљно истражити утицај температуре на резултате испитивања тврдоће и комбиновати релевантне стандарде и експериментална истраживања како би се анализирао и одредио одговарајући температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастог ланца, са циљем да се пружи вредна референца произвођачима ваљкастих ланаца, агенцијама за контролу квалитета и сродним стручњацима.
1. Основни принципи испитивања тврдоће ваљкастих ланаца
Тврдоћа се односи на способност материјала да се одупре удицању тврдих предмета у његову површину и важан је индикатор за мерење тврдоће материјала. За испитивање тврдоће ваљкастог ланца обично се користи Роквелов тестер тврдоће, који користи дијамантски или карбидни тестер за утискивање тестерa у површину тестираног дела ваљкастог ланца под одређеним оптерећењем и одређује његову вредност тврдоће мерењем дубине удубљења. Роквелов тестер тврдоће има предности једноставног рада, високе ефикасности и малог удубљења, и погодан је за испитивање тврдоће малих и средњих делова произведених у серијама, као што су ваљкасти ланци.
Ваљкасти ланац се углавном састоји од унутрашње плоче ланца, спољашње плоче ланца, клина, чауре и ваљка, а захтеви за тврдоћу сваке компоненте су различити. На пример, клин и чаура, као кључни делови преноса ваљкастог ланца, морају имати већу тврдоћу како би се побољшала њихова отпорност на хабање и отпорност на замор. Генерално, површинска тврдоћа клина и чауре треба да буде између HRC30 и HRC40, док је тврдоћа унутрашње и спољашње плоче ланца релативно ниска, обично између HRC20 и HRC30. Разумним дизајном и контролом тврдоће може се осигурати да ваљкасти ланац има добре перформансе зацепања и дуг век трајања током преноса.
2. Утицај температуре на испитивање тврдоће ваљкастих ланаца
Температура је важан фактор који утиче на тврдоћу материјала. Када се температура промени, микроструктура и физичка својства материјала ваљкастог ланца ће се сходно томе променити, што узрокује промену његове тврдоће. Током испитивања тврдоће, утицај температуре на резултате испитивања тврдоће ваљкастог ланца се углавном огледа у следећим аспектима:
(I) Промене у микроструктури материјала
Тврдоћа металних материјала у великој мери зависи од њихове микроструктуре. Узимајући легирани челик који се обично користи у ваљкастим ланцима као пример, металографска структура легираног челика ће се мењати на различитим температурама. На пример, на нижим температурама, феритне, перлитне и друге структуре у легираном челику су релативно стабилне, а тврдоћа материјала је углавном одређена његовим хемијским саставом и металографском структуром. Међутим, када температура порасте, брзина дифузије атома угљеника и легирајућих елемената у легираном челику се убрзава, што може изазвати раст зрна и структурну трансформацију унутар материјала. Ове промене у микроструктури ће директно утицати на тврдоћу материјала, узрокујући одступања у резултатима испитивања тврдоће. Генерално говорећи, тврдоћа материјала ће се смањивати са порастом температуре. То је зато што повећање температуре слаби силу атомских веза унутар материјала, олакшавајући кретање дислокација, што резултира смањењем способности материјала да се одупре продору тврдих предмета.
(II) Тачност тврдомерног уређаја
Као прецизни мерни инструмент, на тачност тврдомера ће утицати температура околине. Увлакач, опруга, микрометарски механизам и други делови тврдомера направљени су од металних материјала. Промене температуре ће изазвати термичко ширење или скупљање ових делова, чиме се мења геометрија увлакача, крутост опруге и тачност микрометарског механизма. На пример, када температура околине порасте, увлакач тврдомера се може благо проширити, што резултира већом вредношћу мерења дубине удубљења, што смањује измерену вредност тврдоће; обрнуто, када температура околине падне, увлакач се скупља, вредност мерења дубине удубљења је мања, а измерена вредност тврдоће је већа. Поред тога, промене температуре могу такође утицати на стабилност индикације тврдомера, што резултира лошом поновљивошћу и репродуктивношћу резултата испитивања. Стога, када се тврдомер користи за извођење испитивања тврдоће ваљкастих ланаца под различитим температурним условима, тврдомер мора бити калибрисан и подешен како би се осигурала тачност његових резултата мерења.
(III) Термичко ширење компоненти ваљкастог ланца
Промене температуре ће изазвати термичко ширење или скупљање различитих компоненти ланца ваљка, што ће утицати на положај и вредност мерења теста тврдоће. Унутрашња спојна плоча, спољашња спојна плоча, клин, чаура и ваљак ланца ваљка имају различите коефицијенте термичког ширења на различитим температурама. Када температура порасте, величина ових компоненти ће се променити, што може довести до одступања положаја теста тврдоће од захтева пројектовања. На пример, положај где треба тестирати површинску тврдоћу клина може бити померен ка унутрашњости или ивици клина због термичког ширења клина након пораста температуре, што ће утицати на тачност резултата теста тврдоће. Поред тога, термичко ширење ће такође изазвати прерасподелу напона унутар компоненти ланца ваљка, што ће додатно утицати на његове перформансе тврдоће.
3. Погодан температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастог ланца
Према релевантним стандардима и великом броју експерименталних студија, одговарајући температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастих ланаца је генерално 10℃-35℃. Тестирање тврдоће у овом температурном опсегу може минимизирати утицај температуре на резултате испитивања и осигурати тачност и поузданост резултата испитивања тврдоће.
(I) Захтеви за температуру релевантних стандарда
Међународни стандард: ISO 606:2015 „Прецизни ваљкасти ланци, ланчаници и системи ланчаног погона са кратким кораком за пренос“ прописује да се испитивање тврдоће ваљкастих ланаца треба вршити на собној температури, што се обично односи на опсег температуре околине од 20℃±5℃. Овај стандард пружа јединствену спецификацију температуре испитивања тврдоће за међународну производњу и контролу квалитета ваљкастих ланаца, што помаже у обезбеђивању доследности и упоредивости индикатора тврдоће ваљкастих ланаца које производе различити произвођачи.
Национални стандард: Кинески национални стандард GB/T 1243-2006 „Прецизни ваљкасти ланци и ланчаници са кратким кораком за пренос“ такође јасно прописује да се испитивање тврдоће ваљкастих ланаца треба вршити на собној температури, која се генерално контролише између 10℃-35℃. Подешавање овог температурног опсега у потпуности узима у обзир климатске услове и индустријско производно окружење у различитим регионима моје земље и има јаку применљивост и оперативност.
(II) Резултати експерименталних истраживања
Утицај температуре на резултате испитивања тврдоће: Кроз велики број експерименталних студија утврђено је да су у температурном опсегу од 10℃-35℃ вредности тврдоће различитих компоненти ваљкастог ланца релативно стабилне, а утицај промена температуре на резултате испитивања тврдоће је мали. На пример, серија клинова ваљкастог ланца исте спецификације тестирана је на 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃ и 35℃ респективно. Резултати показују да је у температурном опсегу од 10℃-35℃ опсег флуктуације вредности тврдоће клина генерално унутар ±2HRC. Овај опсег флуктуације је унутар прихватљивог опсега грешке и неће имати значајан утицај на процену квалитета и перформанси ваљкастог ланца.
Утицај температуре која прелази одговарајући опсег: Када је температура нижа од 10℃, тврдоћа материјала ланца ће се значајно повећати, што може довести до високог резултата теста тврдоће и погрешне процене степена тврдоће ланца. Истовремено, прениска температура може учинити компоненте ланца крхким и тврдим, смањити њихову жилавост и лако изазвати пукотине или ломове током теста тврдоће, што утиче на нормалан ток теста. Када је температура виша од 35℃, тврдоћа материјала ланца ће бити значајно смањена, а резултати теста ће бити ниски, што не може заиста одражавати стварни ниво тврдоће ланца. Поред тога, више температуре могу убрзати хабање и деформацију компоненти ланца и скратити њихов век трајања.
4. Примена мера контроле температуре код испитивања тврдоће ваљкастих ланаца
Да би се осигурала тачност резултата испитивања тврдоће ваљкастог ланца, треба предузети ефикасне мере контроле температуре током самог процеса испитивања:
(I) Контрола температуре околине
Лабораторија за испитивање тврдоће треба да буде опремљена клима уређајем, опремом за константну температуру итд., како би се стриктно контролисала температура околине у одговарајућем опсегу од 10℃-35℃. Пре испитивања, опрема за контролу температуре треба да се унапред укључи како би се стабилизовала лабораторијска температура и одржала релативно константном, како би се избегао утицај на резултате испитивања услед температурних флуктуација. Истовремено, потребно је избегавати спровођење испитивања тврдоће на директној сунчевој светлости, у близини извора топлоте или вентилационих отвора итд., како би се смањио утицај спољашњих фактора околине на лабораторијску температуру.
(II) Подешавање температуре узорка
Пре него што се узорак ланца ваљкастог типа стави у тестер тврдоће ради испитивања, треба га ставити у лабораторијско окружење на одређено време како би се његова температура уравнотежила са температуром лабораторијске средине. Генерално се препоручује да се узорак стави дуже од 2-3 сата како би се осигурало да је температура узорка уједначена. Код неких узорака ланца ваљкастог типа узетих из окружења са високом или ниском температуром, посебну пажњу треба посветити подешавању температуре како би се избегла кондензација или термички стрес изазван великом разликом између температуре узорка и температуре околине, што ће утицати на резултате испитивања тврдоће.
(III) Калибрација температуре тврдомерa
Тестер тврдоће треба редовно калибрисати током употребе како би се осигурала тачност мерења под различитим температурним условима. Тестер тврдоће се може калибрисати помоћу стандардног блока тврдоће. Вредност тврдоће стандардног блока тврдоће је калибрисала ауторитативна организација и има познату вредност тврдоће на различитим температурама. Приликом калибрације тестера тврдоће, стандардни блок тврдоће и тестер тврдоће треба поставити заједно на исту температуру околине као и тест тврдоће ваљкастог ланца. Након што се температура уравнотежи, треба извршити калибрацију, а механизам микро мерења и индикацију тестера тврдоће треба подесити тако да резултат мерења буде у складу са вредношћу тврдоће стандардног блока тврдоће. Редовном калибрацијом температуре, утицај промена температуре на тачност мерења тестера тврдоће може се ефикасно елиминисати и осигурати поузданост резултата теста тврдоће ваљкастог ланца.
5. Анализа случаја
Када је произвођач ваљкастих ланаца произвео серију ваљкастих ланаца високе чврстоће, строго је термички обрадио и прерадио различите компоненте ваљкастог ланца у складу са захтевима производног процеса. У вези за контролу квалитета тврдоће, пре него што су напустили фабрику, клинови ваљкастог ланца су тестирани на тврдоћу у складу са стандардима контроле квалитета компаније. Међутим, током испитивања утврђено је да су вредности тврдоће неких клинова биле ниже од доње границе захтева дизајна, што је привукло пажњу компаније.
Након детаљне истраге, утврђено је да је на дан испитивања тврдоће, због квара на климатизацији у лабораторији, температура околине била чак 38°C, што је прелазило одговарајући температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастих ланаца. Компанија је одмах предузела мере да премести испитивање тврдоће у другу лабораторију са температуром околине која испуњава захтеве (22°C) ради поновног испитивања. Резултати поновног испитивања показали су да су вредности тврдоће клинова биле у оквиру пројектних захтева и да испуњавају стандарде квалитета. Ово показује да је висока температура окружења изазвала одступање резултата испитивања тврдоће, што је довело до потцењивања вредности тврдоће клинова. Овај случај показује важност контроле температуре у испитивању тврдоће ваљкастих ланаца. Само спровођењем испитивања тврдоће у одговарајућем температурном опсегу може се осигурати аутентичност и поузданост резултата испитивања, избећи погрешна процена квалитета изазвана температурним факторима и гарантовати квалитет и перформансе производа ваљкастих ланаца.
6. Закључак
Одговарајући температурни опсег за испитивања тврдоће ваљкастих ланаца један је од важних фактора за осигуравање тачности и поузданости резултата испитивања. Утицај температуре на испитивања тврдоће ваљкастих ланаца углавном се огледа у променама микроструктуре материјала, тачности тестера тврдоће и термичком ширењу компоненти ваљкастих ланаца. Према одредбама релевантних стандарда и верификацији експерименталних истраживања, 10℃-35℃ се сматра одговарајућим температурним опсегом за испитивања тврдоће ваљкастих ланаца. Спровођење испитивања тврдоће у овом температурном опсегу може минимизирати утицај температуре на резултате испитивања и пружити поуздану основу за инспекцију квалитета и процену перформанси ваљкастих ланаца.
У самом процесу испитивања тврдоће ваљкастих ланаца, предузећа и агенције за инспекцију квалитета треба строго да се придржавају стандардних захтева и предузму ефикасне мере контроле температуре, укључујући контролу температуре околине, подешавање температуре узорка и калибрацију температуре тестера тврдоће, како би се осигурала тачност и поузданост резултата испитивања тврдоће. Истовремено, дубинско разумевање механизма утицаја температуре на испитивање тврдоће ваљкастих ланаца помоћи ће у даљој оптимизацији метода и процеса испитивања тврдоће, побољшању нивоа контроле квалитета производа ваљкастих ланаца и промовисању здравог развоја индустрије ваљкастих ланаца.
Укратко, одговарајући температурни опсег за испитивање тврдоће ваљкастих ланаца је питање које треба високо ценити. Само спровођењем испитивања тврдоће под одговарајућим температурним условима може се заиста одразити перформанса тврдоће ваљкастог ланца и осигурати његова поуздана примена у различитим радним условима. У будућности, са континуираним развојем науке о материјалима и технологије испитивања, имамо разлога да верујемо да ће истраживање температуре испитивања тврдоће ваљкастих ланаца бити детаљније и прецизније, пружајући снажнију техничку подршку за контролу квалитета и побољшање перформанси ваљкастих ланаца.
Време објаве: 28. април 2025.