Стандарти процесу штампування зовнішньої ланки роликового ланцюга

Стандарти процесу штампування зовнішньої ланки роликового ланцюга

У промислових системах передач роликові ланцюги є основними компонентами передачі, а їхня продуктивність безпосередньо визначає ефективність роботи та термін служби обладнання. Зовнішні ланкові пластини, «скелет»роликовий ланцюг, відіграють вирішальну роль у передачі навантажень та з'єднанні ланок ланцюга. Стандартизація та точність їхнього виробничого процесу є вирішальними факторами, що впливають на загальну якість роликового ланцюга. Штампування, основний метод виготовлення зовнішніх ланок, вимагає суворих стандартів на кожному етапі, від вибору сировини до поставки готової продукції, щоб забезпечити достатню міцність, жорсткість та точність розмірів зовнішніх ланок. У цій статті буде надано поглиблений аналіз усіх стандартів процесу штампування зовнішніх ланок роликових ланцюгів, що надає фахівцям галузі професійну інформацію та дозволяє кінцевим користувачам чіткіше зрозуміти логіку процесу виробництва високоякісних роликових ланцюгів.

I. Основні гарантії перед штампуванням: вибір сировини та стандарти попередньої обробки

Продуктивність зовнішніх ланкових пластин починається з високоякісної сировини. Процес штампування встановлює чіткі вимоги до механічних властивостей та хімічного складу матеріалу, що є передумовами для безперебійного виконання наступних процесів. Наразі основними матеріалами для зовнішніх ланкових пластин у промисловості є низьковуглецеві леговані конструкційні сталі (такі як 20Mn2 та 20CrMnTi) та високоякісні вуглецеві конструкційні сталі (такі як сталь 45). Вибір матеріалу залежить від застосування роликового ланцюга (наприклад, великі навантаження, високі швидкості та агресивне середовище). Однак, незалежно від обраного матеріалу, він повинен відповідати наступним основним стандартам:

1. Стандарти хімічного складу сировини
Контроль вмісту вуглецю (C): Для сталі 45 вміст вуглецю повинен бути від 0,42% до 0,50%. Вищий вміст вуглецю може збільшити крихкість та розтріскування матеріалу під час штампування, тоді як нижчий вміст вуглецю може вплинути на його міцність після подальшої термічної обробки. Вміст марганцю (Mn) у сталі 20Mn2 повинен підтримуватися в межах від 1,40% до 1,80%, щоб покращити прогартовуваність та в'язкість матеріалу, забезпечуючи стійкість зовнішніх з'єднувальних пластин до руйнування під ударними навантаженнями. Обмеження шкідливих елементів: Вміст сірки (S) та фосфору (P) повинен суворо контролюватися нижче 0,035%. Ці два елементи можуть утворювати сполуки з низькою температурою плавлення, що призводить до того, що матеріал стає «гарячокрихким» або «холоднокрихким» під час процесу штампування, що впливає на вихід готової продукції.

2. Стандарти попередньої обробки сировини

Перед тим, як потрапити на процес штампування, сировина проходить три етапи попередньої обробки: травлення, фосфатування та обробку маслом. Кожен етап має чіткі вимоги до якості:

Травлення: Використовуючи 15%-20% розчин соляної кислоти, замочіть при кімнатній температурі протягом 15-20 хвилин, щоб видалити окалину та іржу зі сталевої поверхні. Після травлення сталева поверхня повинна бути без видимої окалини та надмірної корозії (точкової корозі), яка може вплинути на адгезію наступного фосфатного покриття.

Фосфатування: Використовуючи розчин фосфатування на основі цинку, обробіть при температурі 50-60°C протягом 10-15 хвилин для утворення фосфатного покриття товщиною 5-8 мкм. Фосфатне покриття має бути рівномірним і щільним, з адгезією, що досягає 1-го рівня (без відшаровування) за допомогою тесту поперечного надрізу. Це зменшує тертя між штампувальним штампом і сталевою пластиною, подовжуючи термін служби штампа та підвищуючи стійкість до іржі зовнішньої ланки.

Нанесення олії: Розпиліть тонкий шар антикорозійної олії (товщиною ≤ 3 мкм) на поверхню фосфатного покриття. Плівка олії повинна бути рівномірно нанесена без прогалин та накопичень. Це запобігає іржавінню сталевого листа під час зберігання, зберігаючи при цьому точність наступних операцій штампування.

II. Стандарти для процесів штампування стрижнів: контроль точності від заготовки до формування

Процес штампування зовнішніх ланок роликового ланцюга складається з чотирьох основних етапів: вирубки, штампування, формування та обрізки. Параметри обладнання, точність штампу та робочі процедури кожного етапу безпосередньо впливають на точність розмірів та механічні властивості зовнішніх ланок. Необхідно суворо дотримуватися наступних стандартів:

1. Стандарти процесу бланкування
Вирубка передбачає штампування необроблених сталевих листів у заготовки, які відповідають розгорнутим розмірам зовнішніх ланок. Забезпечення точності розмірів та якості кромки заготовок має вирішальне значення для цього процесу.

Вибір обладнання: Потрібен закритий одноточечний прес (тоннаж варіюється залежно від розміру зовнішньої ланки, зазвичай 63-160 кН). Точність ходу ковзання преса повинна контролюватися в межах ±0,02 мм, щоб забезпечити рівномірний хід для кожного преса та уникнути відхилень розмірів.

Точність штампа: Зазор між пуансоном та штампом заготовки слід визначати на основі товщини матеріалу, зазвичай 5%-8% від товщини матеріалу (наприклад, для товщини матеріалу 3 мм зазор становить 0,15-0,24 мм). Шорсткість ріжучої кромки штампа повинна бути менше Ra 0,8 мкм. Знос кромки, що перевищує 0,1 мм, вимагає негайного перешліфування, щоб запобігти утворенню задирок на кромці заготовки (висота задирок ≤ 0,05 мм).

Вимоги до розмірів: Відхилення довжини заготовки повинно контролюватися в межах ±0,03 мм, відхилення ширини в межах ±0,02 мм, а відхилення діагоналі в межах 0,04 мм після заготовки, щоб забезпечити точні опорні точки для наступних етапів обробки.

2. Стандарти процесу штампування

Штампування – це процес пробивання отворів для болтів та роликів для зовнішніх ланкових пластин у заготовці після штампування. Точність положення отвору та точність діаметра безпосередньо впливають на якість складання роликового ланцюга.

Метод позиціонування: Використовується подвійне позиціонування за даними (використання двох суміжних країв заготовки як опорної точки). Фіксуючі штифти повинні відповідати точності IT6, щоб забезпечити однакове положення заготовки під час кожного пробивання. Відхилення положення отвору має бути ≤ 0,02 мм (відносно опорної поверхні зовнішньої ланки). Точність діаметра отвору: Відхилення діаметра між отворами для болта та ролика має відповідати вимогам допуску IT9 (наприклад, для отвору 10 мм відхилення становить +0,036 мм/-0 мм). Допуск круглості отвору повинен бути ≤0,01 мм, а шорсткість стінки отвору повинна бути нижче Ra1,6 мкм. Це запобігає надмірному ослабленню або надмірному натягу ланок ланцюга через відхилення діаметра отвору, що може вплинути на стабільність передачі.

Порядок пробивання: Спочатку пробийте отвори для болтів, а потім для роликів. Відхилення міжцентрової відстані між двома отворами має бути в межах ±0,02 мм. Сукупне відхилення міжцентрової відстані безпосередньо призведе до відхилення кроку роликового ланцюга, що, у свою чергу, вплине на точність передачі.

3. Формування стандартів процесу

Формування включає продавлювання вибитої заготовки через матрицю, надавши їй остаточної форми зовнішньої з'єднувальної пластини (наприклад, криволінійної або ступінчастої). Цей процес вимагає забезпечення точності форми зовнішньої з'єднувальної пластини та контролю пружинного зворотного зв'язку.

Конструкція прес-форми: Формувальна матриця повинна мати сегментовану структуру з двома станціями, попереднього формування та остаточного формування, сконфігурованими відповідно до форми зовнішньої з'єднувальної пластини. Станція попереднього формування спочатку пресує заготовку в попередню форму, щоб зменшити деформаційне напруження під час остаточного формування. Шорсткість поверхні порожнини остаточної формувальної матриці повинна досягати Ra0,8 мкм, щоб забезпечити гладку поверхню зовнішньої з'єднувальної пластини без вм'ятин.

Контроль тиску: Тиск формування слід розраховувати на основі межі плинності матеріалу та, як правило, в 1,2-1,5 раза перевищує межу плинності матеріалу (наприклад, межа плинності сталі 20Mn2 становить 345 МПа; тиск формування слід контролювати в межах 414-517 МПа). Занадто малий тиск призведе до неповного формування, тоді як занадто великий тиск спричинить надмірну пластичну деформацію, що вплине на подальшу термічну обробку. Контроль пружності: Після формування пружність зовнішньої з'єднувальної пластини необхідно контролювати в межах 0,5°. Цьому можна протидіяти, встановивши кут компенсації в порожнині форми (визначений на основі характеристик пружності матеріалу, як правило, 0,3°-0,5°), щоб забезпечити відповідність готового виробу проектним вимогам.

4. Стандарти процесу обрізки
Обрізка – це процес видалення залишків та надлишків матеріалу, що утворюються під час формування, щоб забезпечити прямі краї зовнішньої з'єднувальної пластини.

Точність обрізного штампа: Зазор між пуансоном та штампом обрізного штампа повинен контролюватися в межах 0,01-0,02 мм, а гострота ріжучої кромки повинна бути менше Ra0,4 мкм. Переконайтеся, що краї зовнішньої з'єднувальної пластини після обрізки не мають задирок (висота задирок ≤ 0,03 мм), а похибка прямолінійності краю ≤ 0,02 мм/м.

Послідовність обрізки: Спочатку обріжте довгі краї, потім короткі. Це запобігає деформації зовнішньої з’єднувальної пластини через неправильну послідовність обрізки. Після обрізки зовнішню з’єднувальну пластину необхідно візуально оглянути, щоб переконатися у відсутності дефектів, таких як відколи або тріщини.

III. Стандарти контролю якості після штампування: комплексний контроль характеристик готової продукції

Після штампування зовнішні ланки проходять три ретельні процеси контролю якості: контроль розмірів, контроль механічних властивостей та контроль зовнішнього вигляду. Тільки вироби, що відповідають усім стандартам, можуть проходити подальшу термічну обробку та складання. Конкретні стандарти контролю такі:

1. Стандарти перевірки розмірів
Для контролю розмірів використовується тривимірна координатно-вимірювальна машина (точність ≤ 0,001 мм) у поєднанні зі спеціалізованими калібрами, зосереджуючись на таких ключових розмірах:

Крок: Крок зовнішньої ланки (відстань між двома отворами для болтів) повинен мати допуск ±0,02 мм, із сукупною похибкою кроку ≤0,05 мм на 10 деталей. Надмірне відхилення кроку може спричинити вібрацію та шум під час передачі роликового ланцюга.

Товщина: Відхилення товщини зовнішньої ланки ланцюга повинно відповідати вимогам допуску IT10 (наприклад, для товщини 3 мм відхилення становить +0,12 мм/-0 мм). Варіації товщини в межах партії повинні бути ≤0,05 мм, щоб запобігти нерівномірному навантаженню на ланки ланцюга через нерівномірну товщину. Допуск положення отвору: Відхилення положення між отвором для болта та отвором для ролика має бути ≤0,02 мм, а похибка співвісності отвору має бути ≤0,01 мм. Переконайтеся, що зазор між штифтом та роликом відповідає конструктивним вимогам (зазор зазвичай становить 0,01-0,03 мм).

2. Стандарти випробувань механічних властивостей

Випробування механічних властивостей вимагає випадкового відбору 3-5 зразків з кожної партії продукції для випробувань на міцність на розтяг, твердість та вигин.

Міцність на розтяг: Випробувана за допомогою універсальної машини для випробування матеріалів, міцність на розтяг зовнішньої ланки повинна бути ≥600 МПа (після термічної обробки сталі 45) або ≥800 МПа (після термічної обробки 20Mn2). Руйнування має відбуватися в зоні без отвору зовнішньої ланки. Руйнування поблизу отвору свідчить про концентрацію напружень під час процесу штампування, тому параметри штампа необхідно скоригувати. Випробування на твердість: Використовуйте твердомір за Роквеллом для вимірювання твердості поверхні зовнішніх ланок. Твердість повинна контролюватися в межах HRB80-90 (відпалений стан) або HRC35-40 (загартований та відпущений стан). Надмірно висока твердість збільшить крихкість матеріалу та схильність до поломки; надмірно низька твердість вплине на зносостійкість.

Випробування на згинання: Зігніть зовнішні ланки на 90° вздовж їхньої довжини. Після згинання на поверхні не повинно бути тріщин або розривів. Пружинний зворотний зв'язок після розвантаження повинен бути ≤5°. Це гарантує, що зовнішні ланки мають достатню міцність, щоб витримувати ударні навантаження під час передачі.

3. Стандарти перевірки зовнішнього вигляду

Перевірка зовнішнього вигляду використовує комбінацію візуального огляду та огляду за допомогою лупи (10-кратне збільшення). Конкретні вимоги такі:

Якість поверхні: Зовнішня поверхня з'єднувальної пластини повинна бути гладкою та рівною, без подряпин (глибина ≤ 0,02 мм), вм'ятин або інших дефектів. Фосфатне покриття має бути рівномірним та без відсутності покриття, пожовтіння або відшаровування. Якість кромки: Краї повинні бути без задирок (висота ≤ 0,03 мм), сколів (розмір сколу ≤ 0,1 мм), тріщин або інших дефектів. Незначні задирки необхідно видалити за допомогою пасивації (занурення в пасиваційний розчин на 5-10 хвилин), щоб запобігти подряпинам на приводі або інших компонентах під час складання.
Якість стінки отвору: Стінка отвору повинна бути гладкою, без сходинок, подряпин, деформацій або інших дефектів. Під час перевірки калібром для перевірки правильності/неправильності калібр повинен проходити гладко, тоді як калібр для перевірки правильності не повинен проходити, що гарантує відповідність отвору вимогам точності складання.

IV. Напрямки оптимізації процесу штампування: від стандартизації до інтелекту

З постійним розвитком технологій промислового виробництва, стандарти для процесів штампування зовнішніх ланок роликових ланцюгів також постійно вдосконалюються. Майбутній розвиток буде орієнтований на інтелектуальні, екологічні та високоточні процеси. Конкретні напрямки оптимізації такі:

1. Застосування інтелектуального виробничого обладнання

Впровадження штампувальних верстатів з ЧПК та промислових роботів для досягнення автоматизованого та інтелектуального керування процесом штампування:

Штампувальні верстати з ЧПК: оснащені високоточною сервосистемою, вони дозволяють регулювати параметри в режимі реального часу, такі як тиск штампування та швидкість ходу, з точністю керування ±0,001 мм. Вони також мають функції самодіагностики, що дозволяє своєчасно виявляти такі проблеми, як знос штампів та аномалії матеріалу, зменшуючи кількість бракованих виробів.

Промислові роботи: Використовувані для завантаження сировини, переміщення деталей під час штампування та сортування готової продукції, вони замінюють ручні операції. Це не тільки підвищує ефективність виробництва (забезпечуючи цілодобове безперервне виробництво), але й усуває відхилення розмірів, спричинені ручним керуванням, забезпечуючи стабільну якість продукції.

2. Просування зелених процесів

Зменшення споживання енергії та забруднення навколишнього середовища при дотриманні технологічних стандартів:

Оптимізація матеріалу прес-форми: використання композитної прес-форми з швидкорізальної сталі (HSS) та твердого сплаву (WC) збільшує термін служби прес-форми (термін служби може бути подовжений у 3-5 разів), зменшує частоту заміни прес-форми та зменшує відходи матеріалу.

Удосконалення процесу попередньої обробки: просування технології фосфатування без фосфору та використання екологічно чистих розчинів для фосфатування зменшує забруднення фосфором. Крім того, електростатичне напилення антикорозійної оливи покращує її використання (коефіцієнт використання може бути збільшений до понад 95%) та зменшує викиди масляного туману.

3. Модернізація технології високоточної інспекції

Було впроваджено систему машинного зору для швидкої та точної перевірки якості зовнішніх ланкових пластин.

Оснащена камерою високої чіткості (роздільна здатність ≥ 20 мегапікселів) та програмним забезпеченням для обробки зображень, система машинного зору може одночасно перевіряти зовнішні ланки на точність розмірів, дефекти зовнішнього вигляду, відхилення положення отворів та інші параметри. Система може похвалитися швидкістю перевірки 100 деталей за хвилину, що досягає більш ніж у 10 разів точності ручної перевірки. Вона також дозволяє зберігати та аналізувати дані перевірки в режимі реального часу, забезпечуючи підтримку даних для оптимізації процесу.

Висновок: Стандарти – це рятівний круг якості, а деталі визначають надійність передачі.

Процес штампування зовнішніх ланок роликового ланцюга може здатися простим, але на кожному етапі необхідно дотримуватися суворих стандартів — від контролю хімічного складу сировини до забезпечення точності розмірів під час процесу штампування та комплексної перевірки якості готового виробу. Недогляд будь-якої деталі може призвести до погіршення характеристик зовнішньої ланки та, як наслідок, вплинути на надійність передачі всього роликового ланцюга.