Precīzijas veltņi: izplatītas celšanas ķēžu termiskās apstrādes metodes

Precīzijas veltņi: izplatītas celšanas ķēžu termiskās apstrādes metodes

Celšanas iekārtu nozarē ķēdes uzticamība ir tieši saistīta ar personāla drošību un darbības efektivitāti, un termiskās apstrādes procesi ir izšķiroši svarīgi, lai noteiktu pacelšanas ķēžu pamatveidību, tostarp izturību, stingrību un nodilumizturību. Kā ķēdes "skelets",precīzijas veltņi, kā arī tādām sastāvdaļām kā ķēdes plāksnes un tapas, ir nepieciešama atbilstoša termiskā apstrāde, lai saglabātu stabilu veiktspēju sarežģītos apstākļos, piemēram, smagajā celšanā un biežā ekspluatācijā. Šajā rakstā tiks sniegta padziļināta analīze par bieži izmantotajām celšanas ķēžu termiskās apstrādes metodēm, izpētot to procesa principus, veiktspējas priekšrocības un piemērojamos scenārijus, sniedzot nozares praktiķiem atsauci uz izvēli un pielietojumu.

1. Termiskā apstrāde: celšanas ķēdes veiktspējas “veidotājs”
Celšanas ķēdes bieži tiek ražotas no augstas kvalitātes leģētiem strukturālajiem tēraudiem (piemēram, 20Mn2, 23MnNiMoCr54 utt.), un termiskā apstrāde ir ļoti svarīga, lai optimizētu šo izejvielu mehāniskās īpašības. Ķēdes komponentiem, kas nav termiski apstrādāti, ir zema cietība un slikta nodilumizturība, un tie ir pakļauti plastiskai deformācijai vai lūzumiem, ja tiek pakļauti spriegumam. Zinātniski izstrādāta termiskā apstrāde, kontrolējot sildīšanas, noturēšanas un dzesēšanas procesus, maina materiāla iekšējo mikrostruktūru, panākot "izturības un sīkstuma līdzsvaru" — augstu izturību, lai izturētu stiepes un trieciena spriegumus, tomēr pietiekamu izturību, lai izvairītos no trausla lūzuma, vienlaikus uzlabojot virsmas nodilumizturību un korozijas izturību.

Precīziem veltņiem termiskā apstrāde prasa vēl lielāku precizitāti: kā galvenajiem ķēdes un zobrata savienojuma komponentiem, veltņiem ir jānodrošina precīza atbilstība starp virsmas cietību un serdes izturību. Pretējā gadījumā var rasties priekšlaicīga nodiluma un plaisāšanas, kas apdraud visas ķēdes pārvades stabilitāti. Tāpēc atbilstoša termiskās apstrādes procesa izvēle ir priekšnoteikums, lai nodrošinātu celšanas ķēžu drošu nestspēju un ilgstošu kalpošanu.

II. Piecu izplatītāko celšanas ķēžu termiskās apstrādes metožu analīze

(I) Kopējā rūdīšana + augsta rūdīšana (rūdīšana un rūdīšana): pamata veiktspējas “zelta standarts”

Procesa princips: Ķēdes komponenti (posmu plāksnes, tapas, rullīši utt.) tiek uzkarsēti līdz temperatūrai, kas pārsniedz Ac3 (hipoeutektoidālais tērauds) vai Ac1 (hipereutektoidālais tērauds). Pēc tam, kad temperatūra kādu laiku ir noturēta, lai materiāls pilnībā austenitizētos, ķēde tiek ātri rūdīta dzesēšanas vidē, piemēram, ūdenī vai eļļā, lai iegūtu augstas cietības, bet trauslu martensīta struktūru. Pēc tam ķēde tiek atkārtoti uzkarsēta līdz 500–650 °C augstas temperatūras atlaidināšanai, kas sadala martensītu vienmērīgā sorbīta struktūrā, galu galā panākot līdzsvaru starp “augstu izturību + augstu sīkstumu”.

Veiktspējas priekšrocības: Pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ķēdes komponentiem ir lieliskas vispārējās mehāniskās īpašības, stiepes izturība 800–1200 MPa un labi sabalansēta tecēšanas robeža un pagarinājums, kas spēj izturēt celšanas operāciju laikā radušās dinamiskās un trieciena slodzes. Turklāt sorbīta struktūras vienmērīgums nodrošina izcilu komponentu apstrādes veiktspēju, atvieglojot sekojošu precīzu formēšanu (piemēram, veltņu velmēšanu).

Pielietojums: Plaši izmanto, lai optimizētu vidējas un augstas stiprības celšanas ķēžu (piemēram, 80. un 100. klases ķēžu) kopējo veiktspēju, jo īpaši attiecībā uz galvenajām slodzi nesošajām sastāvdaļām, piemēram, ķēžu plāksnēm un tapām. Šis ir visfundamentālākais un kodolīgākais celšanas ķēžu termiskās apstrādes process. (II) Ogļhidrātizēšana un rūdīšana + zema atlaidināšana: “pastiprināts vairogs” virsmas nodilumizturībai

Procesa princips: Ķēdes komponenti (koncentrējoties uz sazobes un berzes komponentiem, piemēram, veltņiem un tapām) tiek ievietoti carburizēšanas vidē (piemēram, dabasgāzē vai petrolejas krekinga gāzē) un vairākas stundas tiek turēti 900–950 °C temperatūrā, ļaujot oglekļa atomiem iekļūt komponenta virsmā (carburizētā slāņa biezums parasti ir 0,8–2,0 mm). Pēc tam seko rūdīšana (parasti izmantojot eļļu kā dzesēšanas vidi), kas uz virsmas veido augstas cietības martensīta struktūru, vienlaikus saglabājot relatīvi izturīgu perlīta vai sorbīta struktūru serdē. Visbeidzot, zemas temperatūras atlaidīšana 150–200 °C temperatūrā novērš rūdīšanas spriegumus un stabilizē virsmas cietību. Veiktspējas priekšrocības: Pēc carburizēšanas un rūdīšanas komponentiem ir gradienta veiktspējas raksturlielums “ciets ārpusē, izturīgs iekšpusē” — virsmas cietība var sasniegt HRC58–62, ievērojami uzlabojot nodilumizturību un izturību pret ieķīlēšanos, efektīvi novēršot berzi un nodilumu ķēdes rata sazobes laikā. Serdes cietība saglabājas HRC30–45, nodrošinot pietiekamu izturību, lai novērstu komponenta lūzumu trieciena slodzes ietekmē.

Pielietojums: Augstas nodilumizturības precīzijas veltņiem un tapām celšanas ķēdēs, īpaši tām, kas pakļautas biežai iedarbināšanai un apturēšanai, kā arī lielas slodzes sazobei (piemēram, ostu celtņu un raktuvju pacēlāju ķēdēm). Piemēram, 120. klases augstas stiprības celšanas ķēžu veltņi parasti tiek cementēti un rūdīti, pagarinot to kalpošanas laiku par vairāk nekā 30% salīdzinājumā ar parasto termisko apstrādi. (III) Indukcijas rūdīšana + zema atlaidināšana: efektīva un precīza “lokālā stiprināšana”

Procesa princips: Izmantojot maiņstrāvas magnētisko lauku, ko ģenerē augstfrekvences vai vidējas frekvences indukcijas spole, lokāli tiek uzkarsētas noteiktas ķēdes komponentu zonas (piemēram, veltņu ārējais diametrs un tapu virsmas). Sildīšana ir ātra (parasti no dažām sekundēm līdz desmitiem sekunžu), ļaujot tikai virsmai ātri sasniegt austenitizācijas temperatūru, kamēr serdes temperatūra paliek gandrīz nemainīga. Pēc tam tiek ievadīts dzesēšanas ūdens ātrai rūdīšanai, kam seko zemas temperatūras atlaidināšana. Šis process ļauj precīzi kontrolēt uzkarsēto zonu un sacietētā slāņa biezumu (parasti 0,3–1,5 mm).

Veiktspējas priekšrocības: ① Augsta efektivitāte un enerģijas taupīšana: Lokalizēta sildīšana novērš kopējās sildīšanas enerģijas izšķērdēšanu, palielinot ražošanas efektivitāti par vairāk nekā 50% salīdzinājumā ar kopējo rūdīšanu. ② Zema deformācija: Īss sildīšanas laiks samazina detaļu termisko deformāciju, novēršot nepieciešamību pēc plašas sekojošas taisnošanas, padarot to īpaši piemērotu precīzijas veltņu izmēru kontrolei. ③ Kontrolējama veiktspēja: Pielāgojot indukcijas frekvenci un sildīšanas laiku, var elastīgi regulēt sacietētā slāņa dziļumu un cietības sadalījumu.
Pielietojums: Piemērots masveidā ražotu precīzijas veltņu, īsu tapu un citu komponentu lokālai stiprināšanai, īpaši celšanas ķēdēm, kurām nepieciešama augsta izmēru precizitāte (piemēram, precīzās transmisijas celšanas ķēdes). Indukcijas rūdīšanu var izmantot arī ķēžu remontam un atjaunošanai, nodilušu virsmu atkārtotai stiprināšanai.

(IV) Austemperēšana: “triecienaizsardzība”, prioritāri izvirzot izturību

Procesa princips: Pēc ķēdes komponenta uzsildīšanas līdz austenitizācijas temperatūrai to ātri ievieto sāls vai sārmainā vannā, kas ir nedaudz virs Ms punkta (martensīta transformācijas sākuma temperatūra). Vannu tur šādā vannā kādu laiku, lai austenīts varētu pārveidoties par bainītu, pēc tam to atdzesē ar gaisu. Bainīts, struktūra starp martensītu un perlītu, apvieno augstu izturību ar izcilu sīkstumu.

Veiktspējas priekšrocības: Austemperētiem komponentiem ir ievērojami lielāka izturība nekā parastajām rūdītajām un atlaidinātajām detaļām, sasniedzot trieciena absorbcijas enerģiju 60–100 J, kas spēj izturēt lielas trieciena slodzes bez lūzuma. Turklāt cietība var sasniegt HRC 40–50, kas atbilst vidējas un lielas slodzes celšanas pielietojumu izturības prasībām, vienlaikus samazinot rūdīšanas deformāciju un samazinot iekšējos spriegumus. Pielietojums: Galvenokārt izmanto celšanas ķēžu komponentiem, kas pakļauti lielām trieciena slodzēm, piemēram, tiem, ko bieži izmanto neregulāras formas priekšmetu celšanai kalnrūpniecības un būvniecības nozarēs, vai celšanas ķēdēm, ko izmanto zemas temperatūras vidē (piemēram, aukstuma noliktavās un polārajās operācijās). Bainītam ir daudz pārāka izturība un stabilitāte nekā martensītam zemā temperatūrā, samazinot zemas temperatūras trausla lūzuma risku.

(V) Nitridēšana: “ilgstošs pārklājums” korozijas un nodilumizturības nodrošināšanai
Procesa princips: Ķēdes komponenti tiek ievietoti slāpekli saturošā vidē, piemēram, amonjakā, 500–580 °C temperatūrā uz 10–50 stundām. Tas ļauj slāpekļa atomiem iekļūt komponenta virsmā, veidojot nitrīda slāni (galvenokārt sastāv no Fe₄N un Fe₂N). Nitridēšanai nav nepieciešama sekojoša rūdīšana, un tā ir “zemas temperatūras ķīmiska termiskā apstrāde” ar minimālu ietekmi uz komponenta kopējo veiktspēju. Veiktspējas priekšrocības: ① Augsta virsmas cietība (HV800–1200) nodrošina izcilu nodilumizturību salīdzinājumā ar cementētu un rūdītu tēraudu, vienlaikus piedāvājot arī zemu berzes koeficientu, samazinot enerģijas zudumus sasaistes laikā. ② Blīvais nitrīda slānis nodrošina izcilu izturību pret koroziju, samazinot rūsas risku mitrā un putekļainā vidē. ③ Zema apstrādes temperatūra samazina komponenta deformāciju, padarot to piemērotu iepriekš sagatavotiem precīzijas veltņiem vai saliktām mazām ķēdēm.

Pielietojums: Piemērots celšanas ķēdēm, kurām nepieciešama gan nodilumizturība, gan izturība pret koroziju, piemēram, tām, ko izmanto pārtikas pārstrādes rūpniecībā (tīra vide) un kuģu būvniecībā (vide ar augstu sālsūdens saturu), vai mazām celšanas iekārtām, kurām nepieciešamas ķēdes, kurām nav nepieciešama apkope.

III. Termiskās apstrādes procesa izvēle: darbības apstākļu saskaņošana ir galvenais

Izvēloties celšanas ķēdes termiskās apstrādes metodi, ņemiet vērā trīs galvenos faktorus: slodzes novērtējumu, darba vidi un komponentu funkciju. Izvairieties no aklas tiekšanās pēc augstas izturības vai pārmērīgiem izmaksu ietaupījumiem:

Izvēlieties pēc slodzes novērtējuma: Vieglas slodzes ķēdes (≤ 50. klase) var tikt pakļautas pilnīgai rūdīšanai un atlaidināšanai. Vidējas un lielas slodzes ķēdēm (80–100) ir nepieciešama kombinēta cementēšana un rūdīšana, lai nostiprinātu neaizsargātās detaļas. Lielas slodzes ķēdēm (virs 120. klases) ir nepieciešams kombinēts rūdīšanas un atlaidināšanas process vai indukcijas sacietēšana, lai nodrošinātu precizitāti.

Izvēlieties atbilstoši darba videi: Nitridēšana ir ieteicama mitrā un korozīvā vidē; austemperēšana ir ieteicama lietojumos ar lielu trieciena slodzi. Bieži veicot savienojumus ar sietu, prioritāte ir veltņu cementēšana vai indukcijas rūdīšana. Izvēlieties komponentus, pamatojoties uz to funkciju: Ķēdes plāksnēm un tapām prioritāte ir izturība un sīkstums, prioritāte ir rūdīšana un atlaidināšana. Veltņiem prioritāte ir nodilumizturība un sīkstums, prioritāte ir cementēšana vai indukcijas rūdīšana. Palīgierīces, piemēram, bukses, var izmantot lētu, integrētu rūdīšanu un atlaidināšanu.

IV. Secinājums: Termiskā apstrāde ir ķēdes drošības “neredzamā aizsardzības līnija”
Celšanas ķēžu termiskās apstrādes process nav viena metode; drīzāk tā ir sistemātiska pieeja, kas integrē materiālu īpašības, komponentu funkcijas un ekspluatācijas prasības. Sākot ar precīzijas veltņu cementēšanu un rūdīšanu un beidzot ar ķēdes plākšņu rūdīšanu un atlaidināšanu, precizitātes kontrole katrā procesā tieši nosaka ķēdes drošību celšanas darbību laikā. Nākotnē, plaši ieviešot intelektiskas termiskās apstrādes iekārtas (piemēram, pilnībā automatizētas cementēšanas līnijas un tiešsaistes cietības pārbaudes sistēmas), celšanas ķēžu veiktspēja un stabilitāte tiks vēl vairāk uzlabota, nodrošinot uzticamāku garantiju speciālā aprīkojuma drošai darbībai.