Pilnīga rullīšu ķēdes precīzās kalšanas procesa analīze

Pilnīga rullīšu ķēdes precīzās kalšanas procesa analīze: kvalitātes noslēpums no izejvielām līdz gatavam produktam

Rūpniecisko pārvades sistēmu nozarē uzticamībarullīšu ķēdestieši nosaka ražošanas līnijas darbības efektivitāti un iekārtu kalpošanas laiku. Kā galvenā veltņu ķēžu komponentu ražošanas tehnoloģija, precīzā kalšana ar tās gandrīz tīrās formas priekšrocību panāk perfektu līdzsvaru starp komponentu izmēru precizitāti, mehāniskajām īpašībām un ražošanas efektivitāti. Šajā rakstā tiks iedziļināti aplūkots viss veltņu ķēžu precīzās kalšanas process, atklājot augstas kvalitātes veltņu ķēžu noslēpumus.

1. Priekšapstrāde: izejvielu atlase un pirmapstrāde – kvalitātes kontrole pie avota

Precīzās kalšanas kvalitātes pamatā ir stingra izejvielu izvēle un zinātniska pirmapstrāde. Rullīšu ķēžu galvenajām slodzi nesošajām sastāvdaļām (ruļļiem, buksēm, ķēdes plāksnēm utt.) jāiztur mainīgas slodzes, triecieni un nodilums. Tāpēc izejvielu izvēle un apstrāde tieši ietekmē gala produkta veiktspēju.

1. Izejvielu izvēle: tērauda izvēle atbilstoši veiktspējas prasībām
Atkarībā no veltņu ķēdes pielietojuma (piemēram, celtniecības mašīnās, automobiļu transmisijās un precīzijas darbgaldos) parasti izmantotās izejvielas ir augstas kvalitātes oglekļa strukturālais tērauds vai leģētais strukturālais tērauds. Piemēram, veltņiem un buksēm ir nepieciešama augsta nodilumizturība un sīkstums, bieži izmantojot leģētos cementēšanas tēraudus, piemēram, 20CrMnTi. Ķēdes plāksnēm ir nepieciešams izturības un noguruma izturības līdzsvars, bieži izmantojot vidēja oglekļa strukturālos tēraudus, piemēram, 40Mn un 50Mn. Materiālu izvēles laikā tērauda ķīmiskais sastāvs tiek pārbaudīts, izmantojot spektrālo analīzi, lai nodrošinātu, ka tādu elementu kā oglekļa, mangāna un hroma saturs atbilst valsts standartiem, piemēram, GB/T 3077, tādējādi novēršot kalšanas plaisāšanu vai veiktspējas trūkumus, ko izraisa sastāva novirzes.

2. Priekšapstrādes process: kalšanas “iesildīšana”

Pēc nonākšanas rūpnīcā izejvielas tiek pakļautas trim galvenajiem pirmapstrādes posmiem:

Virsmas tīrīšana: ar lodveida strūklu no tērauda virsmas tiek noņemta mērogs, rūsa un eļļa, lai kalšanas laikā piemaisījumi neiespiestos sagatavē un neradītu defektus.

Griešana: Tērauda sagriešanai fiksēta svara sagatavēs tiek izmantoti precīzi zāģi vai CNC šķēres, kuru griešanas precizitātes kļūda tiek kontrolēta ±0,5% robežās, lai pēc kalšanas nodrošinātu vienādus sagataves izmērus.

Sildīšana: Sagatave tiek padota vidējas frekvences indukcijas sildīšanas krāsnī. Sildīšanas ātrums un galīgā kalšanas temperatūra tiek kontrolēta atkarībā no tērauda veida (piemēram, oglekļa tērauds parasti tiek uzkarsēts līdz 1100–1250 °C), lai sasniegtu ideālu kalšanas stāvokli ar “labu plastiskumu un zemu deformācijas izturību”, vienlaikus izvairoties no pārkaršanas vai pārdegšanas, kas varētu pasliktināt materiāla īpašības.

II. Serdes kalšana: precīza formēšana gandrīz tīrai formai

Serdes kalšanas process ir galvenais, lai panāktu rullīšu ķēžu komponentu ražošanu ar zemu griezuma pakāpi vai bez tā. Atkarībā no komponenta struktūras galvenokārt tiek izmantota kalšana ar presformu un kalšana ar sānu kalšanas metodi, izmantojot precīzas veidnes un intelektiskas iekārtas, lai pabeigtu formēšanas procesu.

1. Veidnes sagatavošana: precīzas pārraides “galvenais līdzeklis”

Precīzas kalšanas veidnes tiek izgatavotas no H13 karstās apstrādes tērauda. Izmantojot CNC frēzēšanu, EDM apstrādi un pulēšanu, veidnes dobums sasniedz IT7 izmēru precizitāti un virsmas raupjumu Ra ≤ 1,6 μm. Veidne ir jāuzkarsē līdz 200–300 °C un jāapsmidzina ar grafīta smērvielu. Tas ne tikai samazina berzi un nodilumu starp sagatavi un veidni, bet arī atvieglo ātru izņemšanu no veidnes un novērš salipšanas defektus. Simetriskām detaļām, piemēram, veltņiem, veidnei jābūt konstruētai arī ar novirzīšanas rievām un ventilācijas atverēm, lai nodrošinātu, ka izkausētais metāls (karstā sagatave) vienmērīgi piepilda dobumu un noņem gaisu un piemaisījumus.

2. Kalšana: pielāgota apstrāde, pamatojoties uz komponentu īpašībām

Veltņu kalšana: tiek izmantots divpakāpju "sakraušanas-galīgās kalšanas" process. Uzkarsēto sagatavi vispirms sakrauj priekškalšanas matricā, sākotnēji deformējot materiālu un aizpildot priekškalšanas dobumu. Pēc tam sagatavi ātri pārvieto uz galīgo kalšanas matricu. Zem augsta preses spiediena (parasti karstās kalšanas prese ar spēku 1000–3000 kN) sagatave tiek pilnībā ievietota galīgajā kalšanas dobumā, veidojot veltņa sfērisko virsmu, iekšējo urbumu un citas struktūras. Kalšanas ātrums un spiediens ir jākontrolē visā procesā, lai izvairītos no sagataves plaisāšanas pārmērīgas deformācijas dēļ.

Uzmavas kalšana: tiek izmantots kompozītmateriālu “caurduršanas-izplešanas” process. Vispirms sagataves centrā, izmantojot perforatoru, tiek izdurts akls caurums. Pēc tam, izmantojot izplešanās matricu, caurums tiek paplašināts līdz projektētajiem izmēriem, vienlaikus saglabājot vienmērīgu uzmavas sienas biezuma pielaidi ≤0,1 mm.

Ķēdes plākšņu kalšana: Ķēdes plākšņu plakanās un plānās struktūras dēļ tiek izmantots “daudzstāvu nepārtrauktas presformas kalšanas” process. Pēc karsēšanas sagatave iziet cauri priekšformēšanas, galīgās formēšanas un apgriešanas stacijām, pabeidzot ķēdes plāksnes profila un caurumu apstrādi vienā darbībā ar ražošanas ātrumu 80–120 gabali minūtē.

3. Pēckalšanas apstrāde: veiktspējas un izskata stabilizēšana

Kalto sagatavi nekavējoties pakļauj atlikušā siltuma dzēšanai vai izotermiskai normalizēšanai. Kontrolējot dzesēšanas ātrumu (piemēram, izmantojot ūdens izsmidzināšanas dzesēšanu vai nitrātu vannas dzesēšanu), sagataves metalogrāfiskā struktūra tiek pielāgota, lai panāktu vienmērīgu sorbīta vai perlīta struktūru tādās detaļās kā veltņi un bukses, uzlabojot cietību (veltņu cietībai parasti nepieciešams HRC 58–62) un noguruma izturību. Vienlaikus tiek izmantota ātrgaitas apgriešanas mašīna, lai noņemtu kaluma malu atskabargas un dzirksteles, nodrošinot, ka detaļas izskats atbilst konstrukcijas prasībām.

3. Apdare un stiprināšana: kvalitātes uzlabošana detaļās

Pēc serdes kalšanas sagatavei jau ir pamata izskats, taču, lai vēl vairāk uzlabotu tās precizitāti un veiktspēju un atbilstu stingrajām ātrgaitas veltņu ķēdes transmisijas prasībām, ir nepieciešami apdares un stiprināšanas procesi.

1. Precīza korekcija: nelielu deformāciju korekcija

Saraušanās un sprieguma atbrīvošanās dēļ pēc kalšanas sagatavēm var būt nelielas izmēru novirzes. Apstrādes procesā tiek izmantota precīza korekcijas matrica, lai pieliktu spiedienu uz auksto sagatavi, lai koriģētu izmēru novirzes IT8 robežās. Piemēram, veltņa ārējā diametra apaļuma kļūda ir jākontrolē zem 0,02 mm, un uzmavas iekšējā diametra cilindriskuma kļūda nedrīkst pārsniegt 0,015 mm, lai nodrošinātu vienmērīgu ķēdes pārraidi pēc montāžas.
2. Virsmas sacietēšana: nodilumizturības un korozijas izturības uzlabošana

Atkarībā no pielietojuma vides sagatavēm ir nepieciešama mērķtiecīga virsmas apstrāde:

Oglekļa karburēšana un rūdīšana: Veltņi un bukses tiek oksidēti oksidēšanas krāsnī 900–950 °C temperatūrā 4–6 stundas, lai sasniegtu virsmas oglekļa saturu 0,8–1,2 %. Pēc tam tie tiek rūdīti un atlaidināti zemā temperatūrā, lai izveidotu gradienta mikrostruktūru, kam raksturīga augsta virsmas cietība un augsta serdes izturība. Virsmas cietība var sasniegt vairāk nekā HRC60, un serdes triecienizturība ≥50 J/cm².

Fosfatēšana: Tādas sastāvdaļas kā ķēdes plāksnes tiek fosfatētas, lai uz virsmas izveidotu porainu fosfāta plēvi, kas uzlabo turpmāku tauku saķeri un izturību pret koroziju.

Lodīšu apstrāde: Ķēdes plāksnes virsmas lodīšu apstrāde rada atlikušo spiedes spriegumu ātrgriezējtērauda lodīšu iedarbības rezultātā, samazinot noguruma plaisu rašanos un pagarinot ķēdes noguruma kalpošanas laiku.

IV. Pilna procesa pārbaude: kvalitātes aizsardzība defektu novēršanai

Katrs precīzās kalšanas process tiek stingri pārbaudīts, izveidojot visaptverošu kvalitātes kontroles sistēmu no izejvielām līdz gatavajam produktam, nodrošinot 100% kvalitātes garantiju visām rullīšu ķēdes sastāvdaļām, kas atstāj rūpnīcu.

1. Procesa pārbaude: galveno parametru uzraudzība reāllaikā

Apkures pārbaude: Infrasarkanie termometri tiek izmantoti, lai reāllaikā uzraudzītu sagataves sildīšanas temperatūru, un kļūda tiek kontrolēta ±10°C robežās.

Veidnes pārbaude: Veidnes dobuma nodiluma pārbaude tiek veikta ik pēc 500 saražotajām detaļām. Pulēšanas remonts tiek veikts nekavējoties, ja virsmas raupjums pārsniedz Ra3,2 μm.

Izmēru pārbaude: Kaltu detaļu paraugu ņemšanai un pārbaudei tiek izmantota trīsdimensiju koordinātu mērīšanas iekārta, koncentrējoties uz galvenajiem izmēriem, piemēram, ārējo diametru, iekšējo diametru un sienas biezumu. Paraugu ņemšanas biežums nav mazāks par 5%.

2. Gatavās produkcijas pārbaude: visaptveroša veiktspējas rādītāju pārbaude

Mehāniskās veiktspējas pārbaude: Lai nodrošinātu atbilstību produkta standartiem, nejauši izvēlieties gatavās produkcijas paraugus cietības pārbaudei (Rokvela cietības testeris), triecienizturības pārbaudei (svārsta triecienizturības testeris) un stiepes izturības pārbaudei.

Nesagraujošā testēšana: ultraskaņas testēšanu izmanto, lai noteiktu iekšējos defektus, piemēram, poras un plaisas, savukārt magnētisko daļiņu testēšanu izmanto, lai noteiktu virsmas un zemvirsmas defektus.

Montāžas pārbaude: Kvalificētas sastāvdaļas tiek saliktas rullīšu ķēdē un pakļautas dinamiskai veiktspējas pārbaudei, tostarp transmisijas precizitātei, trokšņa līmenim un noguruma ilgmūžībai. Piemēram, sastāvdaļa tiek uzskatīta par kvalificētu tikai tad, ja tā ir nepārtraukti darbojusies ar ātrumu 1500 apgr./min 1000 stundas bez jebkādām problēmām.

V. Procesa priekšrocības un pielietojuma vērtība: Kāpēc precīzā kalšana ir nozares pirmā izvēle?
Salīdzinot ar tradicionālo “kalšanas + plašas griešanas” procesu, precīzā kalšana piedāvā trīs galvenās priekšrocības rullīšu ķēžu ražošanā:

Augsta materiālu izmantošana: materiālu izmantošana ir palielinājusies no 60–70 % tradicionālajos procesos līdz vairāk nekā 90 %, ievērojami samazinot izejvielu atkritumus;

Augsta ražošanas efektivitāte: Izmantojot daudzstaciju nepārtrauktas kalšanas un automatizētas iekārtas, ražošanas efektivitāte ir 3–5 reizes augstāka nekā tradicionālajos procesos;

Izcila produkta veiktspēja: kalšana sadala metāla šķiedru struktūru pa sagataves kontūru, radot racionalizētu struktūru, kā rezultātā noguruma izturība palielinās par 20–30 % salīdzinājumā ar apstrādātām detaļām.

Šīs priekšrocības ir veicinājušas precīzi kaltu veltņu ķēžu plašu izmantošanu augstas klases iekārtu ražošanā, piemēram, kāpurķēžu piedziņās celtniecības mašīnām, laika noteikšanas sistēmās automobiļu dzinējiem un vārpstas piedziņās precīzijas darbgaldiem. Tās ir kļuvušas par galvenajām jaudas sastāvdaļām, kas nodrošina rūpniecisko iekārtu stabilu darbību.

Secinājums
Rullīšu ķēžu precīzās kalšanas process ir visaptverošas pieejas kulminācija, apvienojot materiālzinātni, veidņu tehnoloģiju, automatizēto kontroli un kvalitātes pārbaudi. Sākot ar stingriem izejvielu izvēles standartiem un beidzot ar milimetru līmeņa precizitātes kontroli serdes kalšanā, līdz pat visaptverošai verifikācijai gatavās produkcijas testēšanā, katrs process iemieso rūpnieciskās ražošanas atjautību un tehnisko spēku.