Температура та час гартування роликового ланцюга: аналіз ключових параметрів процесу
У галузі механічної передачі,роликовий ланцюгє ключовим компонентом, а його продуктивність безпосередньо впливає на ефективність роботи та надійність механічного обладнання. Гартування, як основний процес термічної обробки у виробництві роликових ланцюгів, відіграє життєво важливу роль у підвищенні їх міцності, твердості, зносостійкості та довговічності. У цій статті детально досліджено принципи визначення температури та часу гартування роликових ланцюгів, параметри процесу для поширених матеріалів, управління процесом та останні розробки, з метою надання детальних технічних довідників виробникам роликових ланцюгів та міжнародним оптовим покупцям, щоб допомогти їм глибоко зрозуміти вплив процесу гартування на продуктивність роликових ланцюгів та приймати більш обґрунтовані рішення щодо виробництва та закупівель.
1. Основні концепції гартування роликових ланцюгів
Гартування – це процес термічної обробки, під час якого роликовий ланцюг нагрівається до певної температури, підтримується в теплі протягом певного періоду часу, а потім швидко охолоджується. Його метою є покращення механічних властивостей роликового ланцюга, таких як твердість і міцність, шляхом зміни металографічної структури матеріалу. Швидке охолодження перетворює аустеніт на мартенсит або бейніт, надаючи роликовому ланцюгу чудові комплексні властивості.
2. Основи для визначення температури гартування
Критична точка матеріалів: Роликові ланцюги з різних матеріалів мають різні критичні точки, такі як Ac1 та Ac3. Ac1 – це найвища температура двофазної області перліту та фериту, а Ac3 – найнижча температура для повної аустенітизації. Температура гартування зазвичай вибирається вище Ac3 або Ac1, щоб забезпечити повну аустенітизацію матеріалу. Наприклад, для роликових ланцюгів, виготовлених зі сталі 45, Ac1 становить близько 727 ℃, Ac3 – близько 780 ℃, а температура гартування часто вибирається близько 800 ℃.
Вимоги до складу матеріалу та експлуатаційних характеристик: Вміст легуючих елементів впливає на загартовуваність та експлуатаційні характеристики роликових ланцюгів. Для роликових ланцюгів з високим вмістом легуючих елементів, таких як роликові ланцюги з легованої сталі, температуру гартування можна відповідно підвищити, щоб збільшити загартовуваність та забезпечити добру твердість та міцність сердечника. Для роликових ланцюгів з низьковуглецевої сталі температура гартування не може бути занадто високою, щоб уникнути сильного окислення та зневуглецювання, що впливає на якість поверхні.
Контроль розміру зерен аустеніту: дрібні зерна аустеніту після гартування можуть набути дрібної мартенситної структури, завдяки чому роликовий ланцюг має вищу міцність і в'язкість. Тому температуру гартування слід вибирати в діапазоні, який дозволяє отримати дрібні зерна аустеніту. Загалом, з підвищенням температури зерна аустеніту мають тенденцію до зростання, але відповідне збільшення швидкості охолодження або вжиття технологічних заходів для подрібнення зерен може певною мірою пригнічувати ріст зерен.
3. Фактори, що визначають час гартування
Розмір та форма роликового ланцюга: більші роликові ланцюги потребують тривалішого часу ізоляції, щоб забезпечити повну передачу тепла всередину та рівномірну аустенізацію всього поперечного перерізу. Наприклад, для пластин роликових ланцюгів більшого діаметра час ізоляції можна відповідно подовжити.
Спосіб завантаження печі та штабелювання: Занадто велике завантаження печі або занадто щільне штабелювання призведе до нерівномірного нагрівання роликового ланцюга, що призведе до нерівномірної аустенізації. Тому, визначаючи час гартування, необхідно враховувати вплив завантаження печі та способу штабелювання на теплопередачу, відповідно збільшити час витримки та забезпечити ідеальний ефект гартування кожного роликового ланцюга.
Рівномірність температури печі та швидкість нагрівання: Нагрівальне обладнання з гарною рівномірністю температури печі може забезпечити рівномірний нагрів усіх частин роликового ланцюга, що скорочує час досягнення однакової температури та відповідно зменшує час витримки. Швидкість нагрівання також впливає на ступінь аустенітизації. Швидке нагрівання може скоротити час досягнення температури гартування, але час витримки має забезпечити повну гомогенізацію аустеніту.
4. Температура та час гартування поширених матеріалів роликових ланцюгів
Роликовий ланцюг з вуглецевої сталі
Сталь 45: Температура гартування зазвичай становить 800℃-850℃, а час витримки визначається залежно від розміру роликового ланцюга та завантаження печі, зазвичай близько 30-60 хв. Наприклад, для малих роликових ланцюгів зі сталі 45 температуру гартування можна обрати на рівні 820℃, а час ізоляції – 30 хв; для великих роликових ланцюгів температуру гартування можна збільшити до 840℃, а час ізоляції – 60 хв.
Сталь T8: Температура гартування становить приблизно 780℃-820℃, а час ізоляції зазвичай становить 20-50 хв. Роликовий ланцюг зі сталі T8 має вищу твердість після гартування та може використовуватися в трансмісіях з великими ударними навантаженнями.
Роликовий ланцюг з легованої сталі
Сталь 20CrMnTi: Температура гартування зазвичай становить 860℃-900℃, а час ізоляції — 40-70 хв. Цей матеріал має добру прогартовуваність та зносостійкість і широко використовується в роликових ланцюгах в автомобільній, мотоциклетній та інших галузях промисловості.
Сталь 40Cr: Температура гартування становить 830℃-860℃, а час ізоляції – 30-60 хв. Роликовий ланцюг зі сталі 40Cr має високу міцність і жорсткість і широко використовується в галузі промислових трансмісій.
Роликовий ланцюг з нержавіючої сталі: Візьмемо, наприклад, нержавіючу сталь 304, її температура гартування зазвичай становить 1050℃-1150℃, а час ізоляції — 30-60 хв. Роликовий ланцюг з нержавіючої сталі має добру стійкість до корозії та підходить для хімічної, харчової та інших галузей промисловості.
5. Контроль процесу гартування
Контроль процесу нагрівання: Використовуйте сучасне нагрівальне обладнання, таке як піч з контрольованою атмосферою, для точного контролю швидкості нагрівання та атмосфери в печі, щоб зменшити окислення та зневуглецювання. Під час процесу нагрівання контролюйте швидкість нагрівання поетапно, щоб уникнути деформації роликового ланцюга або термічного напруження, спричиненого раптовим підвищенням температури.
Вибір гартуючого середовища та керування процесом охолодження: Виберіть відповідне гартуюче середовище відповідно до матеріалу та розміру роликового ланцюга, таке як вода, олія, полімерна гартівна рідина тощо. Вода має швидку швидкість охолодження та підходить для роликових ланцюгів з вуглецевої сталі малого розміру; олія має відносно повільну швидкість охолодження та підходить для роликових ланцюгів великого розміру або з легованої сталі. Під час процесу охолодження контролюйте температуру, швидкість перемішування та інші параметри гартуючого середовища, щоб забезпечити рівномірне охолодження та уникнути тріщин при гартуванні.
Відпуск: Роликовий ланцюг після гартування слід своєчасно відпускати, щоб усунути гартівне напруження, стабілізувати структуру та покращити в'язкість. Температура відпуску зазвичай становить 150℃-300℃, а час витримки - 1-3 години. Вибір температури відпуску слід визначати залежно від вимог до використання та твердості роликового ланцюга. Наприклад, для роликових ланцюгів, що потребують високої твердості, температуру відпуску можна відповідно знизити.
6. Найновіша розробка технології гартування
Процес ізотермічного гартування: Контролюючи температуру гартуючого середовища, роликовий ланцюг ізотермічно підтримується в діапазоні температур перетворення аустеніту та бейніту для отримання бейнітної структури. Ізотермічне гартування може зменшити деформацію гартування, покращити точність розмірів та механічні властивості роликового ланцюга, і підходить для виробництва деяких високоточних роликових ланцюгів. Наприклад, параметри процесу ізотермічного гартування сталевої пластини ланцюга C55E: температура гартування 850℃, ізотермічна температура 310℃, ізотермічний час 25 хвилин. Після гартування твердість пластини ланцюга відповідає технічним вимогам, а міцність, втома та інші властивості ланцюга близькі до властивостей матеріалів 50CrV, оброблених тим самим процесом.
Поступове гартування: Роликовий ланцюг спочатку охолоджують у середовищі з вищою температурою, а потім охолоджують у середовищі з нижчою температурою, завдяки чому внутрішня та зовнішня структури роликового ланцюга рівномірно трансформуються. Поступове гартування може ефективно зменшити напруження гартування, зменшити дефекти гартування та покращити якість і продуктивність роликового ланцюга.
Технологія комп'ютерного моделювання та оптимізації: Використовуйте програмне забезпечення для комп'ютерного моделювання, таке як JMatPro, для моделювання процесу гартування роликового ланцюга, прогнозування змін в організації та продуктивності, а також оптимізації параметрів процесу гартування. За допомогою моделювання можна заздалегідь зрозуміти вплив різних температур і часу гартування на продуктивність роликового ланцюга, зменшити кількість випробувань і підвищити ефективність проектування процесу.
Підсумовуючи, температура та час гартування роликового ланцюга є ключовими параметрами процесу, що впливають на його продуктивність. У реальному виробництві необхідно розумно вибирати температуру та час гартування відповідно до матеріалу, розміру, вимог до використання та інших факторів роликового ланцюга, а також суворо контролювати процес гартування для отримання високоякісних та високопродуктивних виробів з роликових ланцюгів. Водночас, завдяки постійному розвитку та впровадженню інновацій у технології гартування, такій як ізотермічне гартування, поступове гартування та застосування технології комп'ютерного моделювання, якість виробництва та ефективність роликових ланцюгів будуть ще більше покращуватися для задоволення зростаючого ринкового попиту.
Час публікації: 09 травня 2025 р.