Rullīšu ķēdes rūdīšanas process: galvenā sastāvdaļa, kas nosaka pārraides uzticamību
Rūpnieciskās pārvades nozarērullīšu ķēdesir galvenās sastāvdaļas jaudas un kustības pārraidei, un to veiktspēja tieši ietekmē visas tehnikas darbības efektivitāti un drošību. Sākot ar lieljaudas transmisiju kalnrūpniecības mašīnās un beidzot ar precīzu darbgaldu vadīšanu, sākot ar lauka darbiem lauksaimniecības mašīnās un beidzot ar jaudas pārvadi automašīnu dzinējos, rullīšu ķēdes vienmēr spēlē “spēka tilta” lomu. Rullīšu ķēžu ražošanā rūdīšana, kas ir galvenais solis termiskās apstrādes procesā, ir kā izšķirošais solis, kas “pārvērš akmeni zeltā”, tieši nosakot ķēdes izturību, stingrību, nodilumizturību un kalpošanas laiku.
1. Kāpēc rūdīšana ir “obligāts kurss” rullīšu ķēžu ražošanā?
Pirms rūdīšanas procesa apspriešanas mums vispirms jānoskaidro: kāpēc rullīšu ķēdes rūdīšana ir būtiska? Tas sākas ar ķēdes galveno sastāvdaļu: rullīšu, bukses, tapu un posmu plākšņu, apstrādi. Pēc formēšanas galvenās rullīšu ķēdes sastāvdaļas parasti tiek pakļautas rūdīšanas procesam: sagatave tiek uzkarsēta virs kritiskās temperatūras (parasti 820–860 °C), noteiktu laiku turēta šajā temperatūrā un pēc tam ātri atdzesēta (piemēram, ūdenī vai eļļā), lai pārveidotu metāla iekšējo struktūru par martensītu. Lai gan rūdīšana ievērojami palielina sagataves cietību (sasniedzot HRC 58–62), tai ir arī būtisks trūkums: ārkārtīgi lieli iekšējie spriegumi un trauslums, padarot to viegli lūzt trieciena vai vibrācijas ietekmē. Iedomājieties, ka rūdīta rullīšu ķēde tiek izmantota tieši transmisijai. Sākotnējās slodzes laikā var rasties tādi bojājumi kā tapu lūzums un rullīšu plaisāšana, kam ir postošas sekas.
Atlaidināšanas process risina "cietuma, bet trausluma" problēmu pēc rūdīšanas. Rūdītā sagatave tiek atkārtoti uzkarsēta līdz temperatūrai, kas ir zemāka par kritisko temperatūru (parasti 150–350 °C), kādu laiku turēta šajā temperatūrā un pēc tam lēnām atdzesēta. Šis process pielāgo metāla iekšējo struktūru, lai sasniegtu optimālu līdzsvaru starp cietību un izturību. Rullīšu ķēdēm rūdīšanai ir galvenā loma trīs galvenajās jomās:
Iekšējā sprieguma mazināšana: mazina strukturālos un termiskos spriegumus, kas rodas rūdīšanas laikā, novēršot deformāciju un plaisāšanu sagatavē, ko rada sprieguma koncentrācija lietošanas laikā;
Optimizēt mehāniskās īpašības: Pielāgot cietības, stiprības un sīkstuma attiecību atkarībā no pielietojuma prasībām — piemēram, celtniecības tehnikas ķēdēm nepieciešama lielāka izturība, savukārt precīzijas transmisijas ķēdēm nepieciešama lielāka cietība;
Mikrostruktūras un izmēru stabilizēšana: stabilizējiet metāla iekšējo mikrostruktūru, lai novērstu ķēdes izmēru deformāciju, ko izraisa mikrostruktūras izmaiņas lietošanas laikā un kas varētu ietekmēt pārraides precizitāti.
II. Rullīšu ķēdes atlaidināšanas procesa galvenie parametri un kontroles punkti
Rūdīšanas procesa efektivitāte ir atkarīga no trīs galveno parametru precīzas kontroles: temperatūras, laika un dzesēšanas ātruma. Dažādas parametru kombinācijas var radīt ievērojami atšķirīgus veiktspējas rezultātus. Rūdīšanas process ir jāpielāgo dažādiem veltņu ķēdes komponentiem (veltņiem, buksēm, tapām un plāksnēm) to atšķirīgo slodzes raksturlielumu un veiktspējas prasību dēļ.
1. Atlaidināšanas temperatūra: “galvenais regulators” veiktspējas kontrolei
Atlaidināšanas temperatūra ir vissvarīgākais faktors, kas nosaka sagataves galīgo veiktspēju. Pieaugot temperatūrai, sagataves cietība samazinās un tās izturība palielinās. Atkarībā no veltņu ķēdes pielietojuma, atlaidināšanas temperatūras parasti tiek iedalītas šādi:
Zemas temperatūras atlaidīšana (150–250 °C): galvenokārt izmanto detaļām, kurām nepieciešama augsta cietība un nodilumizturība, piemēram, veltņiem un buksēm. Zemas temperatūras atlaidīšana uztur sagataves cietību HRC 55–60, vienlaikus novēršot zināmu iekšējo spriegumu, padarot to piemērotu augstfrekvences, mazas ietekmes pārraides lietojumprogrammām (piemēram, darbgaldu vārpstas piedziņām).
Vidējas temperatūras atlaidīšana (300–450 °C): piemērota detaļām, kurām nepieciešama augsta izturība un elastība, piemēram, tapām un ķēdes plāksnēm. Pēc vidējas temperatūras atlaidināšanas sagataves cietība samazinās līdz HRC 35–45, ievērojami uzlabojot tās tecēšanas robežu un elastības robežu, ļaujot tai izturēt lielas trieciena slodzes (piemēram, celtniecības mašīnās un kalnrūpniecības iekārtās).
Augstas temperatūras atlaidīšana (500–650 °C): Reti izmanto rullīšu ķēžu serdeņu komponentiem, to izmanto tikai specializētos pielietojumos palīgkomponentēm, kurām nepieciešama augsta izturība. Šajā temperatūrā cietība vēl vairāk samazinās (HRC 25–35), bet triecienizturība ievērojami uzlabojas.
Galvenie kontroles punkti: Temperatūras vienmērīgums rūdīšanas krāsnī ir ļoti svarīgs, un temperatūras atšķirības var kontrolēt ±5 °C robežās. Nevienmērīga temperatūra var izraisīt ievērojamas veiktspējas atšķirības vienas un tās pašas sagataves partijas ietvaros. Piemēram, pārāk augsta lokālā temperatūra uz veltņiem var radīt "mīkstos punktus", samazinot nodilumizturību. Pārāk zema temperatūra var nepilnīgi novērst iekšējos spriegumus, izraisot plaisāšanu.
2. Atlaidināšanas laiks: “pietiekams nosacījums” mikrostruktūras transformācijai
Atlaidināšanas laikam ir jānodrošina pietiekama sagataves mikrostruktūras transformācija, vienlaikus izvairoties no pāratlaidības izraisītas veiktspējas pasliktināšanās. Pārāk īss laiks novērš pilnīgu iekšējā sprieguma atbrīvošanos, kā rezultātā mikrostruktūras transformācija notiek nepilnīgi un izturība ir nepietiekama. Pārāk ilgs laiks palielina ražošanas izmaksas un var izraisīt arī pārmērīgu cietības samazināšanos. Rullīšu ķēdes komponentu atlaidināšanas laiku parasti nosaka sagataves biezums un krāsns slodze:
Plānsienu komponenti (piemēram, ķēdes plāksnes, 3–8 mm biezas): atlaidināšanas laiks parasti ir 1–2 stundas;
Biezsienu komponenti (piemēram, veltņi un tapas, 10–30 mm diametrs): rūdīšanas laiks jāpagarina līdz 2–4 stundām;
Lielākām krāsns slodzēm atlaidināšanas laiks jāpalielina par 10–20 %, lai nodrošinātu vienmērīgu siltuma pārnesi uz sagataves serdi.
Galvenie kontroles punkti: Izmantojot "pakāpeniskas temperatūras paaugstināšanas" metodi, var optimizēt atlaidināšanas efektivitāti — vispirms paceliet krāsns temperatūru līdz 80% no mērķa temperatūras, turiet to 30 minūtes un pēc tam paceliet to līdz mērķa temperatūrai, lai izvairītos no jauniem termiskajiem spriegumiem sagatavē straujas temperatūras paaugstināšanās dēļ.
3. Dzesēšanas ātrums: “pēdējā aizsardzības līnija” stabilai veiktspējai
Dzesēšanas ātrumam pēc atlaidināšanas ir relatīvi maza ietekme uz sagataves veiktspēju, taču tas joprojām ir pienācīgi jākontrolē. Parasti tiek izmantota gaisa dzesēšana (dabiskā dzesēšana) vai krāsns dzesēšana (krāsns dzesēšana):
Pēc zemas temperatūras atlaidināšanas parasti izmanto gaisa dzesēšanu, lai ātri samazinātu temperatūru līdz istabas temperatūrai un izvairītos no ilgstošas iedarbības vidējas temperatūras ietekmē, kas var izraisīt cietības zudumu.
Ja pēc vidējas temperatūras atlaidināšanas ir nepieciešama lielāka izturība, var izmantot krāsns dzesēšanu. Lēnais dzesēšanas process vēl vairāk samazina graudu izmēru un uzlabo triecienizturību.
Galvenie kontroles punkti: Dzesēšanas procesa laikā ir svarīgi izvairīties no nevienmērīga kontakta starp sagataves virsmu un gaisu, kas var izraisīt oksidēšanos vai dekarburizāciju. Lai nodrošinātu virsmas kvalitāti, rūdīšanas krāsnī var ievadīt aizsarggāzes, piemēram, slāpekli, vai uz sagataves virsmas var uzklāt antioksidācijas pārklājumus.
III. Biežāk sastopamās rullīšu ķēžu rūdīšanas problēmas un risinājumi
Pat ja galvenie parametri ir saprotami, atlaidināšanas kvalitātes problēmas joprojām var rasties faktiskajā ražošanā tādu faktoru dēļ kā aprīkojums, darbība vai materiāli. Tālāk ir norādītas četras visbiežāk sastopamās problēmas, ar kurām saskaras veltņu ķēžu atlaidināšanas laikā, un to atbilstošie risinājumi:
1. Nepietiekama vai nevienmērīga cietība
Simptomi: Sagataves cietība ir zemāka par projektēšanas prasību (piemēram, veltņa cietība nesasniedz HRC 55) vai cietības atšķirība starp dažādām vienas un tās pašas sagataves daļām pārsniedz HRC 3. Cēloņi:
Rūdīšanas temperatūra ir pārāk augsta vai izturēšanas laiks ir pārāk ilgs;
Rūdīšanas krāsns temperatūras sadalījums ir nevienmērīgs;
Sagataves dzesēšanas ātrums pēc rūdīšanas ir nepietiekams, kā rezultātā martensīts veidojas nepilnīgi.
Risinājumi:
Kalibrēt rūdīšanas krāsns termoelementu, regulāri uzraudzīt temperatūras sadalījumu krāsnī un nomainīt novecojušās sildīšanas caurules;
Stingri kontrolējiet temperatūru un laiku saskaņā ar procesa lapu un izmantojiet pakāpenisku izturēšanu;
Optimizējiet rūdīšanas un dzesēšanas procesu, lai nodrošinātu sagataves ātru un vienmērīgu dzesēšanu.
2. Iekšējais spriegums netiek novērsts, kā rezultātā lietošanas laikā rodas plaisas
Simptomi: Ķēdes sākotnējās uzstādīšanas un lietošanas laikā tapa vai ķēdes plāksne var bez brīdinājuma salūzt, radot trauslu lūzumu.
Cēloņi:
Atlaidināšanas temperatūra ir pārāk zema vai izturēšanas laiks ir pārāk īss, kā rezultātā iekšējais spriegums netiek pietiekami atbrīvots;
Sagatave netiek ātri atlaidināta pēc rūdīšanas (ilgāk par 24 stundām), kā rezultātā rodas iekšēja sprieguma uzkrāšanās. Risinājums:
Atbilstoši palieliniet atlaidināšanas temperatūru, pamatojoties uz sagataves biezumu (piemēram, no 300 °C līdz 320 °C tapām) un pagariniet turēšanas laiku.
Pēc rūdīšanas sagatave jāatkvēlina 4 stundu laikā, lai izvairītos no ilgstošas sprieguma uzkrāšanās.
Galvenajām sastāvdaļām izmantojiet “otrreizējās atlaidināšanas” procesu (pēc sākotnējās atlaidināšanas atdzesējiet līdz istabas temperatūrai un pēc tam atlaidiet vēlreiz paaugstinātā temperatūrā), lai vēl vairāk novērstu atlikušo spriegumu.
3. Virsmas oksidēšana un dekarburizācija
Simptomi: Uz sagataves virsmas parādās pelēkmelna oksīda plāksne vai cietības testeris norāda, ka virsmas cietība ir zemāka par serdes cietību (dekarburizācijas slānis ir biezāks par 0,1 mm).
Iemesls:
Pārmērīgs gaisa saturs rūdīšanas krāsnī izraisa reakciju starp sagatavi un skābekli.
Pārāk ilgs atlaidināšanas laiks izraisa oglekļa difundēšanu un izkliedi no virsmas. Risinājums: Izmantojiet noslēgtu atlaidināšanas krāsni ar slāpekļa vai ūdeņraža aizsargatmosfēru, lai kontrolētu skābekļa saturu krāsnī zem 0,5%. Samaziniet nevajadzīgo atlaidināšanas laiku un optimizējiet krāsns ielādes metodi, lai izvairītos no sagataves pārslodzes. Nedaudz oksidētām sagatavēm pēc atlaidināšanas veiciet lodveida tīrīšanu, lai noņemtu virsmas kaļķakmeni.
4. Izmēru deformācija
Simptomi: Pārmērīgs veltņu ovālums (virs 0,05 mm) vai nepareizi izlīdzināti ķēdes plāksnes caurumi.
Iemesls: Pārāk strauja rūdīšanas vai dzesēšanas temperatūra rada termisko spriegumu, kas noved pie deformācijas.
Nepareiza sagatavju izvietošana krāsns ielādes laikā rada nevienmērīgu spriegumu.
Risinājums: Lai samazinātu termisko spriegumu, izmantojiet lēnu sildīšanu (50°C/stundā) un lēnu dzesēšanu.
Izstrādājiet specializētas ierīces, lai nodrošinātu, ka sagatave atlaidīšanas laikā paliek brīva, lai izvairītos no saspiešanas deformācijas.
Augstas precizitātes detaļām pēc atlaidināšanas pievienojiet iztaisnošanas soli, izmantojot spiediena iztaisnošanu vai termisko apstrādi, lai koriģētu izmērus.
IV. Rūdīšanas procesa kvalitātes pārbaudes un pieņemšanas kritēriji
Lai nodrošinātu, ka rullīšu ķēdes komponenti pēc atlaidināšanas atbilst veiktspējas prasībām, ir jāizveido visaptveroša kvalitātes pārbaudes sistēma, veicot visaptverošas pārbaudes četrās dimensijās: izskats, cietība, mehāniskās īpašības un mikrostruktūra.
1. Izskata pārbaude
Pārbaudes saturs: virsmas defekti, piemēram, zvīņas, plaisas un iespiedumi.
Pārbaudes metode: Vizuāla pārbaude vai pārbaude ar palielināmo stiklu (10x palielinājums).
Pieņemšanas kritēriji: Uz virsmas nav redzamu zvīņu, plaisu vai raupjumu, un krāsa ir vienmērīga.
2. Cietības pārbaude
Pārbaudes saturs: virsmas cietība un cietības vienmērīgums.
Pārbaudes metode: Izmantojiet Rokvela cietības testeri (HRC), lai pārbaudītu veltņu un tapu virsmas cietību. No katras partijas nejauši tiek ņemti 5% sagatavju paraugi, un tiek pārbaudītas trīs dažādas vietas uz katras sagataves.
Pieņemšanas kritēriji:
Rullīši un bukses: HRC 55–60, ar cietības starpību ≤ HRC3 vienas partijas ietvaros.
Tapas un ķēdes plāksne: HRC 35–45, ar cietības starpību ≤ HRC2 vienas partijas ietvaros. 3. Mehānisko īpašību pārbaude
Testa saturs: stiepes izturība, triecienizturība;
Testa metode: Standarta paraugi tiek sagatavoti no vienas sagatavju partijas katru ceturksni stiepes pārbaudei (GB/T 228.1) un trieciena pārbaudei (GB/T 229);
Pieņemšanas kritēriji:
Stiepes izturība: tapas ≥ 800 MPa, ķēdes ≥ 600 MPa;
Triecienizturība: tapas ≥ 30 J/cm², ķēdes ≥ 25 J/cm².
4. Mikrostruktūras testēšana
Testa saturs: Iekšējā struktūra ir vienmērīgi rūdīts martensīts un rūdīts bainīts;
Testa metode: Sagataves šķērsgriezumi tiek izgriezti, pulēti un kodināti, un pēc tam novēroti, izmantojot metalogrāfisko mikroskopu (400x palielinājums);
Pieņemšanas kritēriji: Vienmērīga struktūra bez tīkla karbīdiem vai rupjiem graudiem, un dekarburizētā slāņa biezums ≤ 0,05 mm.
V. Nozares tendences: intelektuālo rūdīšanas procesu attīstības virziens
Līdz ar 4. rūpnieciskās revolūcijas tehnoloģiju plašu ieviešanu, rullīšu ķēžu rūdīšanas procesi attīstās, virzoties uz inteliģentiem, precīziem un videi draudzīgiem procesiem. Jāatzīmē trīs galvenās tendences:
1. Inteliģenta temperatūras kontroles sistēma
Izmantojot lietu interneta (IoT) tehnoloģiju, rūdīšanas krāsnī tiek ievietoti vairāki augstas precizitātes termoelementu un infrasarkano temperatūras sensoru komplekti, lai apkopotu temperatūras datus reāllaikā. Izmantojot mākslīgā intelekta algoritmus, sildīšanas jauda tiek automātiski pielāgota, lai sasniegtu temperatūras kontroles precizitāti ±2°C robežās. Turklāt sistēma reģistrē rūdīšanas līkni katrai sagataves partijai, izveidojot izsekojamu kvalitātes reģistru.
2. Digitālā procesa simulācija
Izmantojot galīgo elementu analīzes programmatūru (piemēram, ANSYS), sagataves temperatūras un sprieguma lauki atlaidināšanas laikā tiek simulēti, lai prognozētu iespējamo deformāciju un nevienmērīgu veiktspēju, tādējādi optimizējot procesa parametrus. Piemēram, simulācija var noteikt optimālo atlaidināšanas laiku konkrētam veltņa modelim, palielinot efektivitāti par 30 % salīdzinājumā ar tradicionālajām izmēģinājumu un kļūdu metodēm.
3. Zaļie un enerģiju taupošie procesi
Izstrādājot zemas temperatūras, īslaicīgas rūdīšanas tehnoloģiju, tiek samazināta rūdīšanas temperatūra un enerģijas patēriņš, pievienojot katalizatoru. Ieviešot siltuma atgūšanas sistēmu, lai pārstrādātu siltumu no rūdīšanas krāsns izvadītajām augstas temperatūras dūmgāzēm sagatavju iepriekšējai uzsildīšanai, tiek panākts enerģijas ietaupījums vairāk nekā 20%. Turklāt, veicinot ūdenī šķīstošu antioksidācijas pārklājumu izmantošanu kā alternatīvu tradicionālajiem uz eļļas bāzes veidotajiem pārklājumiem, tiek samazinātas GOS emisijas.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 8. septembris