Standard del processo di stampaggio della piastra di collegamento esterna della catena a rulli

Standard del processo di stampaggio della piastra di collegamento esterna della catena a rulli

Nei sistemi di trasmissione industriali, le catene a rulli sono componenti fondamentali della trasmissione e le loro prestazioni determinano direttamente l'efficienza operativa e la durata utile dell'apparecchiatura. Le piastre di collegamento esterne, lo "scheletro" dila catena a rullisvolgono un ruolo cruciale nella trasmissione dei carichi e nel collegamento delle maglie della catena. La standardizzazione e la precisione del loro processo produttivo sono fattori cruciali che influenzano la qualità complessiva della catena a rulli. Lo stampaggio, il metodo più diffuso per la produzione di piastre di collegamento esterne, richiede standard rigorosi in ogni fase, dalla selezione delle materie prime alla consegna del prodotto finito, per garantire che le piastre di collegamento esterne possiedano resistenza, tenacità e precisione dimensionale sufficienti. Questo articolo fornirà un'analisi approfondita degli standard di processo completi per lo stampaggio delle piastre di collegamento esterne delle catene a rulli, fornendo agli operatori del settore un riferimento professionale e consentendo agli utenti finali di comprendere più chiaramente la logica di processo alla base di catene a rulli di alta qualità.

I. Garanzie di base prima dello stampaggio: selezione delle materie prime e standard di pretrattamento

Le prestazioni delle piastre di collegamento esterne iniziano con materie prime di alta qualità. Il processo di stampaggio stabilisce requisiti chiari per le proprietà meccaniche e la composizione chimica del materiale, che sono prerequisiti per la corretta esecuzione dei processi successivi. Attualmente, i materiali più diffusi per le piastre di collegamento esterne nel settore sono acciai strutturali legati a basso tenore di carbonio (come 20Mn2 e 20CrMnTi) e acciai strutturali al carbonio di alta qualità (come l'acciaio 45). La scelta del materiale dipende dall'applicazione della catena a rulli (ad esempio, carichi pesanti, alte velocità e ambienti corrosivi). Tuttavia, indipendentemente dal materiale scelto, deve soddisfare i seguenti standard fondamentali:

1. Standard di composizione chimica delle materie prime
Controllo del contenuto di carbonio (C): per l'acciaio 45, il contenuto di carbonio deve essere compreso tra lo 0,42% e lo 0,50%. Un contenuto di carbonio più elevato può aumentare la fragilità e la formazione di crepe del materiale durante lo stampaggio, mentre un contenuto di carbonio inferiore può influire sulla sua resistenza dopo il successivo trattamento termico. Il contenuto di manganese (Mn) dell'acciaio 20Mn2 deve essere mantenuto tra l'1,40% e l'1,80% per migliorare la temprabilità e la tenacità del materiale, garantendo che le piastre di collegamento esterne resistano alla frattura sotto carichi d'impatto. Limiti degli elementi nocivi: il contenuto di zolfo (S) e fosforo (P) deve essere rigorosamente controllato al di sotto dello 0,035%. Questi due elementi possono formare composti a basso punto di fusione, rendendo il materiale "fragile a caldo" o "fragile a freddo" durante il processo di stampaggio, influenzando la resa dei prodotti finiti.

2. Standard di pretrattamento delle materie prime

Prima di essere sottoposte al processo di stampaggio, le materie prime vengono sottoposte a tre fasi di pretrattamento: decapaggio, fosfatazione e oliatura. Ogni fase ha requisiti qualitativi ben definiti:

Decapaggio: utilizzando una soluzione di acido cloridrico al 15-20%, immergere a temperatura ambiente per 15-20 minuti per rimuovere incrostazioni e ruggine dalla superficie dell'acciaio. Dopo il decapaggio, la superficie dell'acciaio deve essere priva di incrostazioni visibili e di corrosione eccessiva (pitting), che può compromettere l'adesione del successivo rivestimento fosfatico.

Fosfatazione: utilizzando una soluzione di fosfatazione a base di zinco, trattare a 50-60 °C per 10-15 minuti per formare uno strato di fosfatazione con uno spessore di 5-8 μm. Lo strato di fosfatazione deve essere uniforme e denso, con un'adesione pari al Livello 1 (nessuna sfaldatura) mediante il test di taglio trasversale. Ciò riduce l'attrito tra lo stampo e la piastra in acciaio, prolungando la durata dello stampo e migliorando la resistenza alla ruggine della piastra di collegamento esterna.

Applicazione dell'olio: spruzzare un sottile strato di olio antiruggine (spessore ≤ 3 μm) sulla superficie del rivestimento fosfatico. Il film d'olio deve essere applicato uniformemente, senza spazi vuoti o accumuli. Ciò previene la formazione di ruggine sulla piastra d'acciaio durante lo stoccaggio, mantenendo al contempo la precisione delle successive operazioni di stampaggio.

II. Standard per i processi di stampaggio del nucleo: controllo di precisione dalla tranciatura alla formatura

Il processo di stampaggio delle maglie esterne delle catene a rulli si compone principalmente di quattro fasi principali: tranciatura, punzonatura, formatura e rifilatura. I parametri delle attrezzature, la precisione dello stampo e le procedure operative di ogni fase influiscono direttamente sulla precisione dimensionale e sulle proprietà meccaniche delle maglie esterne. I seguenti standard devono essere rigorosamente rispettati:

1. Standard del processo di tranciatura
La tranciatura consiste nel punzonare lamiere di acciaio grezzo in grezzi che rispettano le dimensioni dispiegate delle maglie esterne. Garantire la precisione dimensionale e la qualità dei bordi dei grezzi è fondamentale per questo processo.

Selezione dell'attrezzatura: è richiesta una pressa chiusa a punto singolo (il tonnellaggio varia a seconda delle dimensioni della maglia esterna, generalmente 63-160 kN). La precisione della corsa della slitta della pressa deve essere controllata entro ±0,02 mm per garantire una corsa costante per ogni pressa ed evitare deviazioni dimensionali.

Precisione della matrice: il gioco tra il punzone e la matrice dello stampo di tranciatura deve essere determinato in base allo spessore del materiale, generalmente pari al 5%-8% dello spessore del materiale (ad esempio, per uno spessore del materiale di 3 mm, il gioco è compreso tra 0,15 e 0,24 mm). La rugosità del tagliente della matrice deve essere inferiore a Ra0,8 μm. Un'usura del tagliente superiore a 0,1 mm richiede una rettifica tempestiva per evitare la formazione di bave sul tagliente (altezza delle bave ≤ 0,05 mm).

Requisiti dimensionali: la deviazione della lunghezza del pezzo grezzo deve essere controllata entro ±0,03 mm, la deviazione della larghezza entro ±0,02 mm e la deviazione diagonale entro 0,04 mm dopo la tranciatura per garantire dati precisi per le fasi di lavorazione successive.

2. Standard del processo di punzonatura

La punzonatura è il processo di punzonatura dei fori per i bulloni e dei fori per i rulli delle piastre di collegamento esterne nel pezzo grezzo dopo la tranciatura. La precisione della posizione dei fori e la precisione del diametro influiscono direttamente sulle prestazioni di assemblaggio della catena a rulli.

Metodo di posizionamento: viene utilizzato un posizionamento a doppio riferimento (utilizzando due bordi adiacenti del pezzo grezzo come riferimento). I perni di posizionamento devono soddisfare la precisione IT6 per garantire una posizione costante del pezzo grezzo durante ogni punzonatura. La deviazione della posizione del foro deve essere ≤ 0,02 mm (rispetto alla superficie di riferimento della piastra di collegamento esterna). Precisione del diametro del foro: la deviazione del diametro tra i fori del bullone e del rullo deve soddisfare i requisiti di tolleranza IT9 (ad esempio, per un foro da 10 mm, la deviazione è +0,036 mm/-0 mm). La tolleranza di rotondità del foro deve essere ≤ 0,01 mm e la rugosità della parete del foro deve essere inferiore a Ra 1,6 μm. Ciò impedisce che le maglie della catena siano troppo allentate o troppo strette a causa della deviazione del diametro del foro, il che potrebbe influire sulla stabilità della trasmissione.

Ordine di punzonatura: punzonare prima i fori per i bulloni, seguiti dai fori per i rulli. La deviazione della distanza tra i due fori deve essere entro ±0,02 mm. La deviazione cumulativa della distanza tra i due fori determinerà direttamente una deviazione del passo nella catena a rulli, che a sua volta inciderà sulla precisione della trasmissione.

3. Standard del processo di formatura

La formatura prevede la pressatura del pezzo grezzo tranciato attraverso uno stampo fino a ottenere la forma finale della piastra di collegamento esterna (ad esempio, curva o a gradini). Questo processo richiede di garantire la precisione della forma della piastra di collegamento esterna e il controllo del ritorno elastico.

Progettazione dello stampo: lo stampo di formatura deve adottare una struttura segmentata, con due stazioni, preformatura e formatura finale, configurate in base alla forma della piastra di collegamento esterna. La stazione di preformatura pressa inizialmente il pezzo grezzo in una forma preliminare per ridurre lo stress da deformazione durante la formatura finale. La rugosità superficiale della cavità dello stampo di formatura finale deve raggiungere Ra0,8 μm per garantire una superficie della piastra di collegamento esterna liscia e priva di intaccature.

Controllo della pressione: la pressione di formatura deve essere calcolata in base al limite di snervamento del materiale ed è generalmente pari a 1,2-1,5 volte il limite di snervamento del materiale (ad esempio, il limite di snervamento dell'acciaio 20Mn2 è 345 MPa; la pressione di formatura deve essere controllata tra 414 e 517 MPa). Una pressione insufficiente comporterà una formatura incompleta, mentre una pressione eccessiva causerà un'eccessiva deformazione plastica, compromettendo le prestazioni del successivo trattamento termico. Controllo del ritorno elastico: dopo la formatura, il ritorno elastico della piastra di collegamento esterna deve essere controllato entro 0,5°. Questo può essere contrastato impostando un angolo di compensazione nella cavità dello stampo (determinato in base alle caratteristiche di ritorno elastico del materiale, generalmente 0,3°-0,5°) per garantire che il prodotto finito soddisfi i requisiti di progettazione.

4. Standard del processo di rifinitura
La rifilatura è il processo di rimozione delle sbavature e del materiale in eccesso generato durante il processo di formatura per garantire che i bordi della piastra di collegamento esterna siano dritti.

Precisione della matrice di rifilatura: la distanza tra il punzone e la matrice della matrice di rifilatura deve essere controllata entro 0,01-0,02 mm e l'affilatura del tagliente deve essere inferiore a Ra0,4 μm. Assicurarsi che i bordi della piastra di collegamento esterna dopo la rifilatura siano privi di bave (altezza delle bave ≤ 0,03 mm) e che l'errore di rettilineità del bordo sia ≤ 0,02 mm/m.

Sequenza di rifinitura: rifinire prima i bordi lunghi, poi quelli corti. Questo previene la deformazione della piastra di collegamento esterna dovuta a una sequenza di rifinitura non corretta. Dopo la rifinitura, la piastra di collegamento esterna deve essere sottoposta a un'ispezione visiva per assicurarsi che non siano presenti difetti come angoli scheggiati o crepe.

III. Standard di ispezione di qualità post-stampaggio: controllo completo delle prestazioni del prodotto finito

Dopo lo stampaggio, le piastre di collegamento esterne vengono sottoposte a tre rigorosi controlli di qualità: ispezione dimensionale, ispezione delle proprietà meccaniche e ispezione estetica. Solo i prodotti che soddisfano tutti gli standard possono procedere ai successivi processi di trattamento termico e assemblaggio. Gli standard di ispezione specifici sono i seguenti:

1. Standard di ispezione dimensionale
L'ispezione dimensionale utilizza una macchina di misura a coordinate tridimensionale (precisione ≤ 0,001 mm) combinata con calibri specializzati, concentrandosi sulle seguenti dimensioni chiave:

Passo: il passo della piastra di collegamento esterna (la distanza tra i due fori dei bulloni) deve avere una tolleranza di ±0,02 mm, con un errore di passo cumulativo di ≤0,05 mm per 10 pezzi. Un'eccessiva deviazione del passo può causare vibrazioni e rumore durante la trasmissione della catena a rulli.

Spessore: la deviazione dello spessore della piastra di collegamento esterna deve soddisfare i requisiti di tolleranza IT10 (ad esempio, per uno spessore di 3 mm, la deviazione è +0,12 mm/-0 mm). Le variazioni di spessore all'interno di un lotto devono essere ≤0,05 mm per evitare carichi non uniformi sulle maglie della catena dovuti a spessori non uniformi. Tolleranza della posizione del foro: la deviazione di posizione tra il foro del bullone e il foro del rullo deve essere ≤0,02 mm e l'errore di coassialità del foro deve essere ≤0,01 mm. Assicurarsi che il gioco con il perno e il rullo soddisfi i requisiti di progettazione (il gioco è generalmente 0,01-0,03 mm).

2. Standard di prova delle proprietà meccaniche

Per testare le proprietà meccaniche è necessario selezionare casualmente 3-5 campioni da ogni lotto di prodotti per sottoporli a prove di resistenza alla trazione, durezza e piegatura.

Resistenza alla trazione: testata utilizzando una macchina universale per prove sui materiali, la resistenza alla trazione della piastra di collegamento esterna deve essere ≥600 MPa (dopo trattamento termico dell'acciaio 45) o ≥800 MPa (dopo trattamento termico di 20 Mn2). La frattura deve verificarsi nell'area non forata della piastra di collegamento esterna. Una rottura in prossimità del foro indica una concentrazione di sollecitazioni durante il processo di punzonatura e i parametri dello stampo devono essere regolati. Prova di durezza: utilizzare un durometro Rockwell per misurare la durezza superficiale delle piastre di collegamento esterne. La durezza deve essere controllata entro HRB80-90 (stato ricotto) o HRC35-40 (stato bonificato). Una durezza eccessivamente elevata aumenterà la fragilità del materiale e la sua suscettibilità alla rottura; una durezza eccessivamente bassa influirà sulla resistenza all'usura.

Prova di flessione: piegare le piastre di collegamento esterne di 90° lungo la loro lunghezza. Dopo la piegatura, non devono apparire crepe o rotture sulla superficie. Il ritorno elastico dopo lo scarico deve essere ≤5°. Ciò garantisce che le piastre di collegamento esterne abbiano una tenacità sufficiente a resistere ai carichi d'urto durante la trasmissione.

3. Standard di ispezione dell'aspetto

L'ispezione estetica utilizza una combinazione di ispezione visiva e ispezione con lente d'ingrandimento (ingrandimento 10x). I requisiti specifici sono i seguenti:

Qualità della superficie: la superficie esterna della piastra di collegamento deve essere liscia e piana, priva di graffi (profondità ≤ 0,02 mm), rientranze o altri difetti. Il rivestimento fosfatico deve essere uniforme e privo di rivestimento mancante, ingiallimento o sfaldamento. Qualità dei bordi: i bordi devono essere privi di bave (altezza ≤ 0,03 mm), scheggiature (dimensione scheggiatura ≤ 0,1 mm), crepe o altri difetti. Le piccole bave devono essere rimosse tramite passivazione (immersione in una soluzione di passivazione per 5-10 minuti) per evitare graffi sull'operatore o su altri componenti durante l'assemblaggio.
Qualità della parete del foro: la parete del foro deve essere liscia, priva di gradini, graffi, deformazioni o altri difetti. Quando ispezionata con un calibro passa/non passa, il calibro passa deve passare senza intoppi, mentre il calibro non passa non deve passare, assicurando che il foro soddisfi i requisiti di precisione di assemblaggio.

IV. Indicazioni per l'ottimizzazione del processo di stampaggio: dalla standardizzazione all'intelligenza

Con il continuo progresso della tecnologia di produzione industriale, anche gli standard per i processi di stampaggio delle maglie esterne delle catene a rulli vengono costantemente aggiornati. Lo sviluppo futuro sarà orientato verso processi intelligenti, ecologici e ad alta precisione. Le direzioni specifiche di ottimizzazione sono le seguenti:

1. Applicazione di apparecchiature di produzione intelligenti

Introduzione di macchine per stampaggio CNC e robot industriali per ottenere un controllo automatizzato e intelligente del processo di stampaggio:

Macchine per stampaggio CNC: dotate di un sistema servo ad alta precisione, consentono la regolazione in tempo reale di parametri come la pressione di stampaggio e la velocità di corsa, con una precisione di controllo di ±0,001 mm. Sono inoltre dotate di funzionalità di autodiagnosi, che consentono il rilevamento tempestivo di problemi come l'usura degli stampi e anomalie dei materiali, riducendo il numero di prodotti difettosi.

Robot industriali: utilizzati nel carico delle materie prime, nel trasferimento dei pezzi stampati e nello smistamento dei prodotti finiti, sostituiscono le operazioni manuali. Ciò non solo migliora l'efficienza produttiva (consentendo una produzione continua 24 ore su 24), ma elimina anche le deviazioni dimensionali causate dalle operazioni manuali, garantendo una qualità costante del prodotto.

2. Promozione dei processi verdi

Riduzione del consumo energetico e dell'inquinamento ambientale nel rispetto degli standard di processo:

Ottimizzazione del materiale dello stampo: l'utilizzo di uno stampo composito in acciaio rapido (HSS) e carburo cementato (WC) aumenta la durata dello stampo (la durata utile può essere estesa da 3 a 5 volte), riduce la frequenza di sostituzione dello stampo e riduce gli sprechi di materiale.

Miglioramenti del processo di pretrattamento: la promozione di tecnologie di fosfatazione prive di fosforo e l'utilizzo di soluzioni di fosfatazione ecocompatibili riducono l'inquinamento da fosforo. Inoltre, la spruzzatura elettrostatica di olio antiruggine ne migliora l'utilizzo (il tasso di utilizzo può essere aumentato fino a oltre il 95%) e riduce le emissioni di nebbia d'olio.

3. Aggiornamento della tecnologia di ispezione ad alta precisione

È stato introdotto un sistema di ispezione mediante visione artificiale per consentire un controllo rapido e accurato della qualità delle piastre di collegamento esterne.

Dotato di una telecamera ad alta definizione (risoluzione ≥ 20 megapixel) e di un software di elaborazione delle immagini, il sistema di ispezione con visione artificiale è in grado di ispezionare simultaneamente le piastre di collegamento esterne per verificarne la precisione dimensionale, i difetti estetici, la deviazione della posizione dei fori e altri parametri. Il sistema vanta una velocità di ispezione di 100 pezzi al minuto, raggiungendo una precisione oltre 10 volte superiore a quella dell'ispezione manuale. Consente inoltre l'archiviazione e l'analisi in tempo reale dei dati di ispezione, fornendo supporto per l'ottimizzazione dei processi.

Conclusione: gli standard sono la linfa vitale della qualità e i dettagli determinano l'affidabilità della trasmissione.

Il processo di stampaggio delle piastre di collegamento esterne delle catene a rulli può sembrare semplice, ma in ogni fase è necessario rispettare standard rigorosi: dal controllo della composizione chimica delle materie prime, alla garanzia della precisione dimensionale durante il processo di stampaggio, fino al controllo qualità completo del prodotto finito. La mancata supervisione di qualsiasi dettaglio può compromettere le prestazioni della piastra di collegamento esterna e, di conseguenza, influire sull'affidabilità della trasmissione dell'intera catena a rulli.