Tiêu chuẩn quy trình dập tấm mắt xích ngoài của xích con lăn

Tiêu chuẩn quy trình dập tấm mắt xích ngoài của xích con lăn

Trong các hệ thống truyền động công nghiệp, xích con lăn là thành phần truyền động cốt lõi, và hiệu suất của chúng quyết định trực tiếp đến hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của thiết bị. Các tấm liên kết ngoài, "khung xương" củaxích con lănCác tấm mắt xích ngoài đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải tải trọng và kết nối các mắt xích. Việc tiêu chuẩn hóa và độ chính xác của quy trình sản xuất là những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể của xích con lăn. Dập khuôn, phương pháp chính để sản xuất các tấm mắt xích ngoài, đòi hỏi các tiêu chuẩn nghiêm ngặt ở mọi bước, từ khâu lựa chọn nguyên liệu thô đến khâu giao hàng thành phẩm, để đảm bảo các tấm mắt xích ngoài có đủ độ bền, độ dẻo dai và độ chính xác về kích thước. Bài viết này sẽ phân tích chuyên sâu về các tiêu chuẩn quy trình đầy đủ cho việc dập khuôn các tấm mắt xích ngoài của xích con lăn, cung cấp cho các chuyên gia trong ngành một tài liệu tham khảo chuyên nghiệp và giúp người dùng cuối hiểu rõ hơn về logic quy trình đằng sau các loại xích con lăn chất lượng cao.

I. Những đảm bảo cơ bản trước khi dập khuôn: Lựa chọn nguyên liệu thô và tiêu chuẩn xử lý sơ bộ

Hiệu suất của các tấm mắt xích ngoài bắt đầu từ nguyên liệu thô chất lượng cao. Quá trình dập đặt ra các yêu cầu rõ ràng về tính chất cơ học và thành phần hóa học của vật liệu, đây là những điều kiện tiên quyết để các quy trình tiếp theo diễn ra suôn sẻ. Hiện nay, các vật liệu chủ đạo cho các tấm mắt xích ngoài trong ngành công nghiệp là thép kết cấu hợp kim cacbon thấp (như 20Mn2 và 20CrMnTi) và thép kết cấu cacbon chất lượng cao (như thép 45). Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào ứng dụng của xích con lăn (ví dụ: tải trọng nặng, tốc độ cao và môi trường ăn mòn). Tuy nhiên, bất kể vật liệu được chọn là gì, nó đều phải đáp ứng các tiêu chuẩn cốt lõi sau:

1. Tiêu chuẩn thành phần hóa học nguyên liệu thô
Kiểm soát hàm lượng cacbon (C): Đối với thép 45, hàm lượng cacbon phải nằm trong khoảng từ 0,42% đến 0,50%. Hàm lượng cacbon cao hơn có thể làm tăng độ giòn và nứt của vật liệu trong quá trình dập, trong khi hàm lượng cacbon thấp hơn có thể ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu sau khi xử lý nhiệt. Hàm lượng mangan (Mn) của thép 20Mn2 phải được duy trì trong khoảng từ 1,40% đến 1,80% để cải thiện khả năng tôi cứng và độ dẻo dai của vật liệu, đảm bảo các tấm liên kết ngoài chống gãy vỡ dưới tải trọng va đập. Giới hạn các nguyên tố có hại: Hàm lượng lưu huỳnh (S) và phốt pho (P) phải được kiểm soát nghiêm ngặt dưới 0,035%. Hai nguyên tố này có thể tạo thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp, khiến vật liệu trở nên “giòn nóng” hoặc “giòn lạnh” trong quá trình dập, ảnh hưởng đến năng suất sản phẩm hoàn thiện.

2. Tiêu chuẩn xử lý sơ bộ nguyên liệu thô

Trước khi bước vào quy trình dập, nguyên liệu thô trải qua ba bước xử lý sơ bộ: tẩy gỉ, phốt phát hóa và bôi dầu. Mỗi bước đều có các yêu cầu chất lượng rõ ràng:

Tẩy gỉ: Sử dụng dung dịch axit clohydric 15%-20%, ngâm ở nhiệt độ phòng trong 15-20 phút để loại bỏ lớp gỉ và cặn bám trên bề mặt thép. Sau khi tẩy gỉ, bề mặt thép phải không còn cặn bám nhìn thấy được và không bị ăn mòn quá mức (rỗ), vì điều này có thể ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ phosphat tiếp theo.

Xử lý bằng phốt phát: Sử dụng dung dịch phốt phát gốc kẽm, xử lý ở nhiệt độ 50-60°C trong 10-15 phút để tạo lớp phủ phốt phát có độ dày 5-8μm. Lớp phủ phốt phát phải đồng nhất và đặc, có độ bám dính đạt cấp độ 1 (không bong tróc) khi kiểm tra bằng phương pháp cắt ngang. Điều này giúp giảm ma sát giữa khuôn dập và tấm thép, kéo dài tuổi thọ khuôn và tăng cường khả năng chống gỉ của tấm liên kết ngoài.

Ứng dụng dầu: Phun một lớp dầu chống gỉ mỏng (độ dày ≤ 3μm) lên bề mặt lớp phủ phốt phát. Lớp dầu phải được phủ đều, không có khoảng trống hoặc tích tụ. Điều này giúp ngăn ngừa sự gỉ sét của tấm thép trong quá trình bảo quản đồng thời duy trì độ chính xác của các thao tác dập tiếp theo.

II. Tiêu chuẩn cho các quy trình dập lõi: Kiểm soát chính xác từ khâu cắt phôi đến khâu tạo hình

Quy trình dập khuôn mắt xích ngoài cho xích con lăn chủ yếu bao gồm bốn bước cốt lõi: cắt phôi, đột lỗ, tạo hình và cắt gọt. Các thông số thiết bị, độ chính xác của khuôn và quy trình vận hành của mỗi bước ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác về kích thước và các đặc tính cơ học của mắt xích ngoài. Các tiêu chuẩn sau đây phải được tuân thủ nghiêm ngặt:

1. Tiêu chuẩn quy trình dập lỗ
Công đoạn dập phôi bao gồm việc đột các tấm thép thô thành các phôi có kích thước phù hợp với kích thước khi trải phẳng của các mắt xích bên ngoài. Đảm bảo độ chính xác về kích thước và chất lượng cạnh của phôi là rất quan trọng đối với quy trình này.

Lựa chọn thiết bị: Cần một máy ép một điểm kín (lực ép thay đổi tùy thuộc vào kích thước mắt xích ngoài, thường là 63-160kN). Độ chính xác hành trình trượt của máy ép phải được kiểm soát trong phạm vi ±0,02mm để đảm bảo hành trình nhất quán cho mỗi lần ép và tránh sai lệch kích thước.

Độ chính xác của khuôn dập: Khe hở giữa chày và khuôn dập phải được xác định dựa trên độ dày vật liệu, thông thường là 5%-8% độ dày vật liệu (ví dụ, với độ dày vật liệu 3mm, khe hở là 0,15-0,24mm). Độ nhám của cạnh cắt khuôn phải nhỏ hơn Ra0,8μm. Nếu cạnh bị mòn vượt quá 0,1mm thì cần phải mài lại ngay để tránh tạo gờ trên cạnh phôi (chiều cao gờ ≤ 0,05mm).

Yêu cầu về kích thước: Độ lệch chiều dài phôi phải được kiểm soát trong phạm vi ±0,03mm, độ lệch chiều rộng trong phạm vi ±0,02mm và độ lệch đường chéo trong phạm vi 0,04mm sau khi cắt để đảm bảo các mốc chuẩn chính xác cho các bước gia công tiếp theo.

2. Tiêu chuẩn quy trình đột dập

Công đoạn dập lỗ là quá trình dập các lỗ bắt bu lông và lỗ con lăn cho các tấm liên kết ngoài vào phôi sau khi đã dập khuôn. Độ chính xác về vị trí lỗ và đường kính lỗ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất lắp ráp của xích con lăn.

Phương pháp định vị: Sử dụng phương pháp định vị kép (sử dụng hai cạnh liền kề của phôi làm điểm tham chiếu). Các chốt định vị phải đạt độ chính xác IT6 để đảm bảo vị trí phôi nhất quán trong mỗi lần đột dập. Độ lệch vị trí lỗ phải ≤ 0,02mm (so với bề mặt tham chiếu của tấm liên kết ngoài). Độ chính xác đường kính lỗ: Độ lệch đường kính giữa lỗ bu lông và lỗ con lăn phải đáp ứng yêu cầu dung sai IT9 (ví dụ: đối với lỗ 10mm, độ lệch là +0,036mm/-0mm). Dung sai độ tròn của lỗ phải ≤0,01mm, và độ nhám thành lỗ phải nhỏ hơn Ra1,6μm. Điều này giúp ngăn ngừa các mắt xích bị quá lỏng hoặc quá chặt do độ lệch đường kính lỗ, có thể ảnh hưởng đến độ ổn định truyền động.

Thứ tự đột lỗ: Đột lỗ bu lông trước, sau đó là lỗ con lăn. Sai lệch khoảng cách tâm giữa hai lỗ phải nằm trong khoảng ±0,02mm. Sai lệch khoảng cách tâm tích lũy sẽ trực tiếp dẫn đến sai lệch bước răng trong xích con lăn, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác truyền động.

3. Tiêu chuẩn quy trình tạo hình

Quá trình tạo hình bao gồm việc ép phôi đã được dập qua khuôn để tạo thành hình dạng cuối cùng của tấm liên kết ngoài (ví dụ: cong hoặc bậc thang). Quá trình này đòi hỏi phải đảm bảo độ chính xác về hình dạng và kiểm soát độ đàn hồi của tấm liên kết ngoài.

Thiết kế khuôn: Khuôn dập phải có cấu trúc phân đoạn, với hai trạm, tạo hình sơ bộ và tạo hình cuối cùng, được cấu hình theo hình dạng của tấm liên kết ngoài. Trạm tạo hình sơ bộ ban đầu ép phôi vào hình dạng sơ bộ để giảm ứng suất biến dạng trong quá trình tạo hình cuối cùng. Độ nhám bề mặt khoang khuôn tạo hình cuối cùng phải đạt Ra0,8μm để đảm bảo bề mặt tấm liên kết ngoài nhẵn, không có vết lõm.

Kiểm soát áp suất: Áp suất tạo hình cần được tính toán dựa trên giới hạn chảy của vật liệu và thường bằng 1,2-1,5 lần giới hạn chảy của vật liệu (ví dụ: giới hạn chảy của thép 20Mn2 là 345MPa; áp suất tạo hình cần được kiểm soát trong khoảng 414-517MPa). Áp suất quá thấp sẽ dẫn đến tạo hình không hoàn chỉnh, trong khi áp suất quá cao sẽ gây ra biến dạng dẻo quá mức, ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nhiệt tiếp theo. Kiểm soát độ đàn hồi: Sau khi tạo hình, độ đàn hồi của tấm liên kết ngoài phải được kiểm soát trong phạm vi 0,5°. Điều này có thể được khắc phục bằng cách thiết lập một góc bù trong khoang khuôn (được xác định dựa trên đặc tính đàn hồi của vật liệu, thường là 0,3°-0,5°) để đảm bảo sản phẩm hoàn thiện đáp ứng các yêu cầu thiết kế.

4. Tiêu chuẩn quy trình cắt tỉa
Cắt tỉa là quá trình loại bỏ bavia và vật liệu thừa sinh ra trong quá trình tạo hình để đảm bảo các cạnh của tấm liên kết ngoài được thẳng.

Độ chính xác của khuôn cắt: Khe hở giữa chày và khuôn của khuôn cắt phải được kiểm soát trong khoảng 0,01-0,02mm, và độ sắc bén của cạnh cắt phải dưới Ra0,4μm. Đảm bảo các cạnh của tấm liên kết ngoài sau khi cắt không có gờ (chiều cao gờ ≤ 0,03mm) và sai số độ thẳng của cạnh ≤ 0,02mm/m.

Trình tự cắt: Cắt các cạnh dài trước, sau đó cắt các cạnh ngắn. Điều này giúp ngăn ngừa biến dạng của tấm liên kết ngoài do cắt sai trình tự. Sau khi cắt, tấm liên kết ngoài phải được kiểm tra bằng mắt thường để đảm bảo không có khuyết tật nào như sứt góc hoặc nứt.

III. Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sau khi dập: Kiểm soát toàn diện hiệu suất sản phẩm hoàn thiện

Sau khi dập khuôn, các tấm liên kết ngoài trải qua ba quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt: kiểm tra kích thước, kiểm tra tính chất cơ học và kiểm tra ngoại quan. Chỉ những sản phẩm đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn mới được tiếp tục đến các quy trình xử lý nhiệt và lắp ráp tiếp theo. Các tiêu chuẩn kiểm tra cụ thể như sau:

1. Tiêu chuẩn kiểm tra kích thước
Kiểm tra kích thước sử dụng máy đo tọa độ ba chiều (độ chính xác ≤ 0,001mm) kết hợp với các dụng cụ đo chuyên dụng, tập trung vào các kích thước chính sau:

Bước răng: Bước răng của tấm liên kết ngoài (khoảng cách giữa hai lỗ bu lông) phải có dung sai ±0,02mm, với sai số bước răng tích lũy ≤0,05mm trên 10 chi tiết. Sai lệch bước răng quá lớn có thể gây rung động và tiếng ồn trong quá trình truyền động xích con lăn.

Độ dày: Độ lệch độ dày của tấm liên kết ngoài phải đáp ứng yêu cầu dung sai IT10 (ví dụ: với độ dày 3mm, độ lệch là +0,12mm/-0mm). Sự biến đổi độ dày trong cùng một lô phải ≤0,05mm để tránh tải trọng không đều lên các mắt xích do độ dày không đồng đều. Dung sai vị trí lỗ: Độ lệch vị trí giữa lỗ bu lông và lỗ con lăn phải ≤0,02mm, và sai số đồng trục của lỗ phải ≤0,01mm. Đảm bảo khe hở giữa chốt và con lăn đáp ứng yêu cầu thiết kế (khe hở thường là 0,01-0,03mm).

2. Tiêu chuẩn kiểm tra tính chất cơ học

Kiểm tra tính chất cơ học yêu cầu chọn ngẫu nhiên 3-5 mẫu từ mỗi lô sản phẩm để kiểm tra độ bền kéo, độ cứng và độ uốn.

Độ bền kéo: Được kiểm tra bằng máy kiểm tra vật liệu đa năng, độ bền kéo của tấm liên kết ngoài phải đạt ≥600MPa (sau khi xử lý nhiệt thép 45) hoặc ≥800MPa (sau khi xử lý nhiệt thép 20Mn2). Vết gãy phải xảy ra ở vùng không có lỗ của tấm liên kết ngoài. Hỏng gần lỗ cho thấy sự tập trung ứng suất trong quá trình đột dập, và các thông số của khuôn phải được điều chỉnh. Kiểm tra độ cứng: Sử dụng máy đo độ cứng Rockwell để đo độ cứng bề mặt của các tấm liên kết ngoài. Độ cứng phải được kiểm soát trong khoảng HRB80-90 (trạng thái ủ) hoặc HRC35-40 (trạng thái tôi và ram). Độ cứng quá cao sẽ làm tăng tính giòn và dễ gãy của vật liệu; độ cứng quá thấp sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn.

Thử nghiệm uốn: Uốn các tấm liên kết ngoài 90° dọc theo chiều dài của chúng. Không được xuất hiện vết nứt hoặc gãy trên bề mặt sau khi uốn. Độ đàn hồi sau khi dỡ tải phải ≤5°. Điều này đảm bảo các tấm liên kết ngoài có đủ độ dẻo dai để chịu được tải trọng va đập trong quá trình truyền động.

3. Tiêu chuẩn kiểm tra ngoại quan

Kiểm tra ngoại quan sử dụng kết hợp kiểm tra bằng mắt thường và kiểm tra bằng kính lúp (độ phóng đại 10x). Các yêu cầu cụ thể như sau:

Chất lượng bề mặt: Bề mặt tấm nối ngoài phải nhẵn và phẳng, không có vết xước (độ sâu ≤ 0,02mm), vết lõm hoặc các khuyết tật khác. Lớp phủ phosphat phải đồng đều và không bị bong tróc, ố vàng hoặc nứt vỡ. Chất lượng cạnh: Các cạnh phải không có gờ (chiều cao ≤ 0,03mm), sứt mẻ (kích thước sứt mẻ ≤ 0,1mm), nứt hoặc các khuyết tật khác. Các gờ nhỏ phải được loại bỏ bằng phương pháp thụ động hóa (ngâm trong dung dịch thụ động hóa từ 5-10 phút) để tránh làm xước người vận hành hoặc các bộ phận khác trong quá trình lắp ráp.
Chất lượng thành lỗ: Thành lỗ phải nhẵn, không có bậc thang, vết xước, biến dạng hoặc các khuyết tật khác. Khi kiểm tra bằng thước đo đạt/không đạt, thước đo đạt phải đi qua trơn tru, trong khi thước đo không đạt không được đi qua, đảm bảo lỗ đáp ứng yêu cầu độ chính xác lắp ráp.

IV. Hướng dẫn tối ưu hóa quy trình dập khuôn: Từ tiêu chuẩn hóa đến thông minh

Cùng với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ sản xuất công nghiệp, các tiêu chuẩn cho quy trình dập mắt xích ngoài của xích con lăn cũng liên tục được nâng cấp. Sự phát triển trong tương lai sẽ hướng tới các quy trình thông minh, thân thiện với môi trường và có độ chính xác cao. Các hướng tối ưu hóa cụ thể như sau:

1. Ứng dụng thiết bị sản xuất thông minh

Giới thiệu máy dập CNC và robot công nghiệp để đạt được sự điều khiển tự động và thông minh trong quá trình dập:

Máy dập CNC: Được trang bị hệ thống servo độ chính xác cao, cho phép điều chỉnh các thông số như áp suất dập và tốc độ hành trình theo thời gian thực, với độ chính xác điều khiển ±0,001mm. Chúng cũng có khả năng tự chẩn đoán, giúp phát hiện kịp thời các vấn đề như mòn khuôn và bất thường vật liệu, giảm số lượng sản phẩm lỗi.

Robot công nghiệp: Được sử dụng trong việc nạp nguyên liệu thô, vận chuyển các bộ phận dập khuôn và phân loại thành phẩm, chúng thay thế các thao tác thủ công. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả sản xuất (cho phép sản xuất liên tục 24 giờ), mà còn loại bỏ các sai lệch về kích thước do thao tác thủ công gây ra, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định.

2. Thúc đẩy các quy trình xanh

Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường trong khi vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn quy trình:

Tối ưu hóa vật liệu khuôn: Sử dụng khuôn composite làm từ thép tốc độ cao (HSS) và cacbua xi măng (WC) giúp tăng tuổi thọ khuôn (có thể kéo dài gấp 3-5 lần), giảm tần suất thay thế khuôn và giảm lãng phí vật liệu.

Cải tiến quy trình tiền xử lý: Thúc đẩy công nghệ phosphat hóa không sử dụng phốt pho và sử dụng dung dịch phosphat hóa thân thiện với môi trường giúp giảm ô nhiễm phốt pho. Hơn nữa, phun tĩnh điện dầu chống gỉ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng dầu chống gỉ (tỷ lệ sử dụng có thể tăng lên hơn 95%) và giảm lượng khí thải dạng sương dầu.

3. Nâng cấp công nghệ kiểm tra độ chính xác cao

Hệ thống kiểm tra bằng thị giác máy tính đã được đưa vào sử dụng để cho phép kiểm tra chất lượng nhanh chóng và chính xác các tấm liên kết ngoài.

Được trang bị camera độ phân giải cao (≥ 20 megapixel) và phần mềm xử lý hình ảnh, hệ thống kiểm tra thị giác máy có thể đồng thời kiểm tra các tấm liên kết ngoài về độ chính xác kích thước, khuyết tật ngoại quan, độ lệch vị trí lỗ và các thông số khác. Hệ thống này có tốc độ kiểm tra 100 chi tiết mỗi phút, đạt độ chính xác cao hơn gấp 10 lần so với kiểm tra thủ công. Nó cũng cho phép lưu trữ và phân tích dữ liệu kiểm tra theo thời gian thực, cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho việc tối ưu hóa quy trình.

Kết luận: Tiêu chuẩn là yếu tố sống còn của chất lượng, và các chi tiết nhỏ quyết định độ tin cậy của quá trình truyền tải.

Quy trình dập khuôn các tấm mắt xích ngoài của xích con lăn có vẻ đơn giản, nhưng phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt ở mọi giai đoạn—từ việc kiểm soát thành phần hóa học của nguyên liệu thô, đến việc đảm bảo độ chính xác về kích thước trong quá trình dập khuôn, đến việc kiểm tra chất lượng toàn diện sản phẩm hoàn thiện. Bất kỳ sự sơ suất nào về chi tiết đều có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất của tấm mắt xích ngoài, và do đó, ảnh hưởng đến độ tin cậy truyền động của toàn bộ xích con lăn.