Вплив полімерної гартівної рідини на характеристики роликового ланцюга
У промисловій сфері,роликовий ланцюгє важливим компонентом трансмісії, а його продуктивність безпосередньо пов'язана з ефективністю роботи та стабільністю механічного обладнання. Як ключова ланка для покращення продуктивності роликового ланцюга, вибір та використання гартівної рідини в процесі термічної обробки відіграє важливу роль. Як поширене гартівне середовище, полімерна гартівна рідина поступово широко використовується в термічній обробці роликових ланцюгів. У цій статті детально досліджено, як полімерна гартівна рідина впливає на продуктивність роликового ланцюга.
1. Матеріали та основні вимоги до експлуатаційних характеристик роликового ланцюга
Роликові ланцюги зазвичай виготовляються з вуглецевої сталі, легованої сталі та інших матеріалів. Після обробки та формування ці матеріали потребують термічної обробки для покращення їхньої твердості, зносостійкості, стійкості до втоми та інших властивостей, що відповідають вимогам використання в різних умовах експлуатації. Наприклад, у високошвидкісних та важконавантажених системах передач роликові ланцюги повинні мати вищу твердість та міцність, щоб витримувати величезні сили натягу та ударів; у деяких обладнаннях, які часто запускаються та зупиняються, хороша стійкість до втоми може забезпечити термін служби роликових ланцюгів.
2. Огляд рідини для гартування полімерів
Полімерна гартівна рідина виготовлена зі спеціального поліефірного неіонного високомолекулярного полімеру (PAG) з додаванням композитної добавки, яка може мати інші допоміжні властивості, та відповідної кількості води. Порівняно з традиційною гартівною олією та водою, полімерна гартівна рідина має багато переваг, таких як регульована швидкість охолодження, захист навколишнього середовища та низька вартість використання. Її охолоджувальні характеристики знаходяться між водою та олією, і вона може ефективно контролювати швидкість охолодження під час процесу гартування заготовки, зменшуючи деформацію та схильність до розтріскування заготовки.
3. Вплив полімерної гартівної рідини на характеристики роликового ланцюга
(I) Твердість і міцність
Коли роликовий ланцюг гартується в полімерній гартівній рідині, полімер у гартівній рідині розчиняється за високої температури та утворює на поверхні роликового ланцюга багате на воду покриття. Це покриття може регулювати швидкість охолодження роликового ланцюга таким чином, щоб швидкість його охолодження в діапазоні мартенситного перетворення була помірною, тим самим отримуючи однорідну та ідеальну мартенситну структуру. Порівняно з гартуванням у воді, полімерна гартівна рідина може знизити швидкість охолодження під час гартування, зменшити гартівні напруги та уникнути тріщин, спричинених надмірною швидкістю охолодження роликового ланцюга; порівняно з гартуванням в олії, швидкість охолодження відносно висока, і він може досягти вищої твердості та міцності. Наприклад, твердість роликового ланцюга, загартованого відповідною концентрацією полімерної гартівної рідини, може досягати діапазону HRC30-HRC40. Порівняно з роликовим ланцюгом, який не гартувався або використовує інші гартівні середовища, твердість та міцність значно покращуються, тим самим покращуючи несучу здатність та зносостійкість роликового ланцюга.
(II) Зносостійкість
Гарна зносостійкість є важливою гарантією нормальної роботи роликового ланцюга. Полімерна плівка, утворена полімерною гартуючою рідиною на поверхні роликового ланцюга, може не тільки регулювати швидкість охолодження, але й певною мірою зменшити окислення та зневуглецювання роликового ланцюга під час процесу гартування, а також підтримувати активність та цілісність металу на поверхні роликового ланцюга. У подальшому процесі використання твердість поверхні роликового ланцюга, загартованого полімерною гартуючою рідиною, підвищується, що дозволяє ефективно протистояти тертю та зносу між роликом та ланцюговою пластиною, валом-штифтом та іншими компонентами, а також подовжує термін служби роликового ланцюга. Водночас рівномірний розподіл мікроструктури гартування також допомагає покращити загальну зносостійкість роликового ланцюга, завдяки чому він може підтримувати хорошу точність передачі та ефективність протягом тривалої експлуатації.
(III) Опір втомі
У реальних робочих умовах роликові ланцюги часто піддаються багаторазовим напруженням згину та розтягу, що вимагає від роликових ланцюгів відмінної стійкості до втоми. Полімерна гартівна рідина може зменшити залишкові напруження всередині роликового ланцюга, контролюючи розподіл напружень під час процесу охолодження гартом, тим самим покращуючи міцність на втому роликового ланцюга. Існування залишкових напружень впливатиме на виникнення втомних тріщин та поведінку розширення роликового ланцюга під циклічним навантаженням, а розумне використання полімерної гартівної рідини може оптимізувати стан залишкових напружень роликового ланцюга, щоб він міг витримувати більше циклів без пошкоджень від втоми під час впливу змінного навантаження. Експериментальні дослідження показали, що термін служби роликових ланцюгів, оброблених полімерною гартівною рідиною, у випробуваннях на втому може бути збільшений у кілька разів або навіть у десятки разів порівняно з необробленими роликовими ланцюгами, що має велике значення для підвищення надійності механічного обладнання та зниження витрат на обслуговування.
(IV) Стабільність розмірів
Під час процесу гартування на точність розмірів роликового ланцюга впливатимуть багато факторів, таких як швидкість охолодження та гартуюче напруження. Оскільки швидкість охолодження полімерною гартуючою рідиною є відносно рівномірною та регульованою, вона може ефективно зменшити термічне напруження та структурне напруження роликового ланцюга під час гартування, тим самим покращуючи розмірну стабільність роликового ланцюга. Порівняно з гартуванням у воді, полімерна гартуюча рідина може зменшити деформацію роликового ланцюга під час гартування та зменшити подальшу корекцію механічної обробки; порівняно з гартуванням в олії, швидкість охолодження вища, що може покращити твердість та міцність роликового ланцюга за умови забезпечення розмірної стабільності. Це дозволяє роликовому ланцюгу краще відповідати вимогам до розмірів конструкції після гартування полімерною гартуючою рідиною, підвищити точність складання та передачі, а також забезпечити нормальну роботу механічного обладнання.
4. Фактори, що впливають на продуктивність полімерної гартівної рідини на роликовому ланцюзі
(I) Концентрація рідини для гасіння
Концентрація полімерної гартівної рідини є одним з ключових факторів, що впливають на її охолоджувальну здатність та ефект гартування роликових ланцюгів. Загалом, чим вища концентрація гартівної рідини, тим більше полімеру в ній, тим товстіше утворене покриття та тим повільніше швидкість охолодження. Для досягнення найкращої гартівної продуктивності для роликових ланцюгів з різних матеріалів та специфікацій необхідно вибирати відповідну концентрацію гартівної рідини. Наприклад, для деяких невеликих, легконавантажених роликових ланцюгів можна використовувати нижчу концентрацію полімерної гартівної рідини, наприклад, 3%-8%; тоді як для великих, важконавантажених роликових ланцюгів концентрацію гартівної рідини необхідно відповідно збільшити до 10%-20% або навіть вище, щоб відповідати вимогам щодо твердості та міцності. У фактичному виробництві концентрацію гартівної рідини необхідно суворо контролювати, а також проводити регулярні перевірки та коригування, щоб забезпечити стабільність якості гартування.
(II) Температура гартування
Температура гартування також має важливий вплив на характеристики роликового ланцюга. Вища температура гартування може призвести до зростання зерен аустеніту всередині роликового ланцюга, але також легко може призвести до зниження твердості та в'язкості після гартування, що збільшує ризик утворення тріщин під час гартування; якщо температура гартування занадто низька, може не бути отримано достатньої твердості та мартенситної структури, що впливає на покращення характеристик роликового ланцюга. Для різних сталей та характеристик роликових ланцюгів необхідно визначити відповідний діапазон температур гартування відповідно до властивостей матеріалу та вимог процесу. Загалом, температура гартування роликового ланцюга з вуглецевої сталі становить від 800℃ до 900℃, тоді як температура гартування роликового ланцюга з легованої сталі трохи вища, зазвичай від 850℃ до 950℃. Під час гартування слід суворо контролювати рівномірність та точність температури нагрівання, щоб уникнути різниці в характеристиках роликового ланцюга через коливання температури.
(III) Циркуляція та перемішування охолоджувального середовища
Під час процесу гартування циркуляція та перемішування охолоджувального середовища суттєво впливають на ефективність теплообміну між полімерною гартуючою рідиною та роликовим ланцюгом. Гарна циркуляція та перемішування можуть забезпечити повний контакт гартуючої рідини з поверхнею роликового ланцюга, прискорити передачу тепла та покращити рівномірність швидкості гартування. Якщо потік охолоджувального середовища не є плавним, температура гартуючої рідини в локальній зоні підвищується занадто швидко, що призводить до нерівномірної швидкості охолодження в різних частинах роликового ланцюга, спричиняючи надмірні гартівні напруги та деформації. Тому під час проектування та використання гартуючого резервуара слід обладнати відповідну систему циркуляційного перемішування, щоб забезпечити хороший стан потоку гартуючої рідини та створити сприятливі умови для рівномірного гартування роликового ланцюга.
(IV) Стан поверхні роликового ланцюга
Стан поверхні роликового ланцюга також матиме певний вплив на охолоджувальний ефект та кінцеву продуктивність полімерної гартівної рідини. Наприклад, якщо на поверхні роликового ланцюга є домішки, такі як олія, залізні стружки, окалина тощо, це вплине на формування та адгезію полімерної плівки, знизить охолоджувальну ефективність гартівної рідини та призведе до нерівномірної твердості гартівного шару або тріщин при гартуванні. Тому перед гартуванням поверхню роликового ланцюга необхідно ретельно очистити, щоб переконатися, що вона чиста та не має дефектів, таких як олія та окалина, щоб полімерна гартівна рідина могла повною мірою виконувати свою функцію та покращити якість гартування роликового ланцюга.
(V) Використання добавок
Для подальшого покращення характеристик полімерної гартівної рідини та покращення гартівного ефекту роликового ланцюга, до гартівної рідини іноді додають спеціальні добавки. Наприклад, додавання інгібітора іржі може запобігти іржі роликового ланцюга після гартування та подовжити термін його служби; додавання піногасника може зменшити піноутворення, що утворюється під час гартування, та покращити характеристики та безпеку гартівної рідини; додавання поверхнево-активної речовини може покращити змочуваність та адгезію полімерної гартівної рідини, посилити її контактний ефект з поверхнею роликового ланцюга та покращити ефективність охолодження. Під час вибору та використання добавок їх слід обґрунтовано підбирати відповідно до конкретного процесу гартування та вимог до характеристик роликового ланцюга, а кількість добавок слід суворо контролювати, щоб уникнути негативного впливу на характеристики гартівної рідини.
5. Обслуговування та управління рідиною для гартування полімерів
Для забезпечення довготривалої стабільності та експлуатаційних характеристик полімерної гартівної рідини під час термічної обробки роликового ланцюга необхідно ефективно її обслуговувати та керувати нею.
Регулярне визначення концентрації: Використовуйте професійні прилади, такі як рефрактометри, для регулярного визначення концентрації рідини для гартування та вчасно коригуйте її відповідно до результатів випробувань. Зазвичай рекомендується перевіряти концентрацію раз на тиждень. Якщо виявлено, що концентрація перевищує вимоги процесу, її слід розбавити або вчасно додати новий розчин полімеру.
Контроль вмісту домішок: Регулярно очищайте дно гартівного резервуара від домішок та плаваючої олії, щоб запобігти впливу надмірних домішок на ефективність охолодження та термін служби гартівної рідини. Для циркуляції та фільтрації гартівної рідини можна встановити систему фільтрації, щоб видалити тверді домішки, такі як залізні стружки та оксидна окалина.
Запобігання росту бактерій: Полімерна гартівна рідина схильна до розмноження бактерій під час використання, що призводить до її псування та погіршення її характеристик. Тому необхідно регулярно додавати бактерициди та підтримувати чистоту гартівної рідини та її добру вентиляцію, щоб запобігти росту бактерій. Як правило, бактерициди додають кожні два тижні, при цьому увага приділяється контролю температури та значення pH гартівної рідини, щоб підтримувати його у відповідному діапазоні.
Зверніть увагу на систему охолодження: регулярно перевіряйте та обслуговуйте систему охолодження гартового резервуара, щоб забезпечити ефективний контроль температури гартової рідини. Несправність системи охолодження може призвести до занадто високої або занадто низької температури гартової рідини, що вплине на її охолоджувальну ефективність та якість гартування роликового ланцюга. Регулярно перевіряйте, чи не засмічена охолоджувальна труба, чи належним чином працює насос охолоджувальної води тощо, та своєчасно проводите ремонт та технічне обслуговування.
6. Висновок
Полімерна гартівна рідина відіграє життєво важливу роль у процесі термічної обробки роликових ланцюгів. Вона значно покращує комплексні властивості роликових ланцюгів, такі як твердість, міцність, зносостійкість, стійкість до втоми та стабільність розмірів, шляхом регулювання швидкості охолодження під час гартування та оптимізації внутрішньої організаційної структури. Однак, щоб повною мірою скористатися перевагами полімерної гартівної рідини та отримати ідеальну продуктивність роликового ланцюга, необхідно всебічно враховувати численні фактори, такі як концентрація гартівної рідини, температура гартування, циркуляція та перемішування охолоджувального середовища, стан поверхні роликового ланцюга та використання добавок, а також суворо підтримувати та керувати гартівною рідиною. Тільки таким чином ми можемо гарантувати, що роликові ланцюги можуть стабільно та надійно працювати в різному механічному обладнанні та відповідати високим вимогам сучасного промислового виробництва до компонентів трансмісії.
Час публікації: 07 травня 2025 р.