Օղակաձև կաղապարի նյութեր և արտադրական գործընթացներ

Օղակաձև մատրիցը գնդիկավոր գործարանի սիրտն է: Դրա նյութական կազմը և արտադրության որակը անմիջականորեն որոշում են գնդիկների որակը, արտադրական հզորությունը, էներգիայի սպառումը և մեկ տոննայի արժեքի ամենակարևոր չափանիշը: Երբ օղակաձև մատրիցը վաղաժամ է մաշվում, հաճախակի խցանվում է կամ անկայուն գնդիկներ է առաջացնում, հիմնական պատճառը հաճախ կապված է նյութի ընտրության կամ արտադրության կարճ ճանապարհների հետ: Այս հոդվածը քննարկում է օղակաձև մատրիցների նյութերի երկու գերիշխող ընտանիքները՝ մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատը (X46Cr13/4Cr13) և համաձուլված պողպատը (20CrMnTi), ինչպես նաև արտադրական գործընթացները, որոնք նյութի հատկությունները վերածում են շահագործման արդյունավետության:
Ինչու է օղակաձև մատրիցի նյութը կարևոր

Պանելների արտադրության ընթացքում օղակաձև կաղապարը գործում է միաժամանակյա բարձր ճնշման, բարձր շփման և ցիկլիկ մեխանիկական լարվածության տակ: Սնուցող խառնուրդը մղվում է կաղապարի անցքերի միջով՝ սեղմող գլանների միջոցով, մինչդեռ գոլորշին, խոնավությունը, հանքանյութերը և հղկող բաղադրիչները անընդհատ ազդում են աշխատանքային մակերեսի և անցքերի պատերի վրա: Նյութի վատ ընտրությունը կարող է հանգեցնել բազմաթիվ խնդիրների՝ անցքերի ավելի արագ մաշվածության, սեղմման կայունության անկման, կաղապարի կարծրության նվազման, կաղապարի հաճախակի խցանման, ներքին մակերեսի ծակոտիների և ճաքերի ռիսկի բարձրացման [1]:

Տնտեսական շահավետությունը զգալի է։ Ավելի էժան մատրիցը, որը պահանջում է ավելի հաճախակի փոխարինում, առաջացնում է ավելի շատ անսարքություններ կամ վատթարացնում է գնդիկների որակը, շատ ավելի թանկ է սեփականության ընդհանուր արժեքի առումով, քան ավելի երկար ծառայության ժամկետ ունեցող պրեմիում մատրիցը։
Նյութական ընտանիքներ. համեմատական ​​​​ակնարկ

Օղակաձև կաղապարների արդյունաբերությունը հիմնականում օգտագործում է նյութերի երկու կատեգորիա, որոնց ընտրությունը պայմանավորված է սնուցման բաղադրատոմսով, շահագործման պայմաններով և կոռոզիայի ռիսկով:

Առաջին կատեգորիան մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատն է, որի բնորոշ տեսակներն են X46Cr13-ը և 4Cr13-ը, որոնք հասնում են HRC 52 60 կարծրության: Հիմնական ուժեղ կողմերից են բարձր կարծրությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը և երկար սպասարկման ժամկետը: Հիմնական սահմանափակումը միավորի բարձր արժեքն է: Ընդհանուր կիրառությունները ներառում են թռչնամսի, ջրային կերերի և բարձր մաշվածության դիմացկուն բանաձևերի մեջ:

Երկրորդ կատեգորիան համաձուլված պողպատն է, որի բնորոշ տեսակներն են 20CrMnTi, 40Cr և 42CrMo, որոնք հասնում են HRC 55 60 կարծրության: Հիմնական ուժեղ կողմերից են լավ ամրությունը, մատչելի գինը և գերազանց մեխանիկական ամրությունը: Հիմնական սահմանափակումը կոռոզիոն ցածր դիմադրությունն է: Ընդհանուր կիրառությունները ներառում են թռչնաբուծությունը, անասնապահությունը և ստանդարտ կենսազանգվածը: Աղբյուրներ՝ [1], [2]:
X46Cr13 / 4Cr13: Բարձրակարգ օղակաձև մամլիչների արդյունաբերության ստանդարտ

X46Cr13-ը (DIN 1.4034, չինական նշում՝ 4Cr13) մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատ է և ամենատարածված նյութը մասնագիտական ​​օղակաձև կաղապարների համար: Դրա գերիշխանությունը պատահական չէ, այլ բխում է հատկությունների բարենպաստ հավասարակշռությունից:

Կարծրություն։ Վակուումային ջերմային մշակումից հետո X46Cr13-ը աշխատանքային մակերեսի վրա հասնում է HRC 52 60-ի՝ պահպանելով միջուկի բավարար ամրությունը։ Օրինակ, Shanbao-ի արտադրական սպեցիֆիկացիան նպատակ ունի հասնել HRC 52 55-ի, մինչդեռ Hongyang-ի պրեմիում դասի կաղապարները հասնում են HRC 58 60-ի՝ օպտիմալացված վակուումային կարծրացման միջոցով [2], [3]։

Կոռոզիայի դիմադրություն։ Քրոմի պարունակությունը (մոտավորապես 13%) զգալիորեն ավելի լավ դիմադրություն է ապահովում խոնավության, գոլորշու և թեթևակի կոռոզիոն հումքի բաղադրիչների նկատմամբ, քան համաձուլված պողպատները։ Ավելի բարձր խոնավության պարունակությամբ ջրային հումքի բանաձևերի կամ խոնավ կլիմայական պայմաններում գործող գործարանների համար այս կոռոզիոն դիմադրությունը ուղղակիորեն երկարացնում է մատրիցայի կյանքը [1]:

Մաշվածության դիմադրություն։ Բարձր ածխածնի պարունակության և ջերմային մշակման ընթացքում առաջացած քրոմի կարբիդների համադրությունը ստեղծում է մաշվածությանը դիմացկուն մակերես, որը պահպանում է անցքի երկրաչափությունը երկարատև արտադրական ցիկլերի ընթացքում։ Համեմատական ​​փորձարկումներում X46Cr13 օղակաձև կաղապարները մշտապես գերազանցում են համաձուլված պողպատե կաղապարներին բարձր մաշվածության թռչնաբուծության և ջրային կերերի կիրառման մեջ [1]:

Գործնական ընտրության կանոն։ Կերակրման գործարանների համար, որտեղ հիմնական խափանման եղանակը անցքերի մաշվածությունն է, ներքին մակերեսի վատթարացումը կամ հզորության կորուստը, այլ ոչ թե քիմիական կոռոզիան, X46Cr13-ը ներկայացնում է ամենաուժեղ համընդհանուր նյութական տարբերակը։ Ղազախստանի Հոնգյանգ քաղաքում անցկացված ուսումնասիրությունը ցույց է տվել օղակաձև կաղապարի 880 ժամ ծառայության ժամկետ (փոխարինված մեքենայի 600 ժամից ավելի) X46Cr13-ին համարժեք կաղապարներով, ինչը կազմում է 46.7% բարելավում [3]:
20CrMnTi համաձուլված պողպատ. տնտեսող աշխատուժ։

20CrMnTi-ը ածխացնող համաձուլվածքային պողպատ է, որը լայնորեն օգտագործվում է օղակաձև մատրիցների համար ստանդարտ թռչնաբուծության, անասնապահության և որոշ կենսազանգվածի կիրառություններում, որտեղ կոռոզիայի ռիսկը ցածր է, և ծախս-արդյունավետություն հարաբերակցությունը հիմնական նկատառումն է։

Ամրություն։ 20CrMnTi-ն ապահովում է գերազանց ամրություն, որը արժեքավոր է, երբ գնդիկավոր գործարանն աշխատում է փոփոխական բեռի տակ, երբ կերակրման բանաձևերը պարունակում են խոշոր մասնիկներ, կամ երբ գլանների կարգավորումը միշտ չէ, որ կարող է պահպանվել օպտիմալ ճշգրտությամբ [1]:

Կարծրություն։ Կարբուրացումից և մարումից հետո 20CrMnTi-ն մակերեսին հասնում է HRC 55 60-ի՝ ունենալով ամուր միջուկ։ Այս համադրությունը դիմադրում է մակերեսային մաշվածությանը, միաժամանակ կլանելով հարվածային բեռները, որոնք կարող են ճաքել ավելի փխրուն նյութը [2]:

Ծառայության ժամկետի տվյալներ։ Դաշտային շահագործման պայմաններում 20CrMnTi օղակաձև կաղապարները հասնում են 2000-3000 ժամի՝ ստանդարտ հացահատիկային թռչնակերերի և 1200-1800 ժամի՝ միջին մաշվածության կարծր փայտանյութի գնդիկների արտադրության դեպքում։ Բարձր մաշվածության նյութերի, ինչպիսիք են բրնձի կեղևը (Մոհսի կարծրություն 7՝ սիլիցիումի պարունակության պատճառով), ծառայության ժամկետը կարող է նվազել մինչև 800-1500 ժամ [4]:

Սահմանափակումներ։ Հիմնական թուլությունը կոռոզիայի նկատմամբ դիմադրությունն է։ Բարձր խոնավություն, աղ կամ թթվային բաղադրիչներ պարունակող բանաձևերում 20CrMnTi-ն ենթակա է ժանգի և քիմիական ազդեցության, որոնք կոպտացնում են կաղապարի անցքերի մակերեսները, մեծացնում շփումը, նվազեցնում թողունակությունը և կրճատում արդյունավետ ծառայության ժամկետը՝ անկախ մեխանիկական մաշվածության ցուցանիշներից [1]:
Նյութեր, որոնք հարմար չեն մասնագիտական ​​​​մատուցվող օղակաձև մամլիչների համար

Կարևոր է պարզաբանել տարածված սխալ պատկերացումը։ Մինչ որոշ ընդհանուր գնդիկավոր գործարաններ որպես օղակաձև մատրիցների նյութեր առաջնորդվում են կրող պողպատներով (օրինակ՝ GCr15 / 52100), դրանք հիմնականում հարմար են փոքրածավալ կենսազանգվածային գործողություններում հարթ մատրիցների համար։ GCr15-ը ունի տարբեր ջերմային ընդարձակման բնութագրեր և չունի կոռոզիայի դիմադրություն և հարվածային դիմադրություն, որոնք անհրաժեշտ են կայուն արդյունաբերական պայմաններում աշխատող պրոֆեսիոնալ սնուցող օղակաձև մատրիցների համար։ Մասնագիտական ​​սնուցող գնդիկավոր գործարանները պետք է օգտագործեն կամ X46Cr13/4Cr13 մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատ, կամ 20CrMnTi համաձուլվածքային պողպատ օղակաձև մատրիցների համար [1]:
Արտադրական գործընթաց. որտեղ նյութը հանդիպում է ճշգրտությանը

Նյութի ընտրությունը անհրաժեշտ է, բայց ոչ բավարար։ Արտադրական գործընթացն է որոշում, թե արդյոք նյութի տեսական հատկությունները կարող են արտացոլվել շահագործման արդյունավետության մեջ։

Կռում։ Որակյալ օղակաձև կաղապարի արտադրությունը սկսվում է հում նախշից։ Բարձրակարգ արտադրողները օգտագործում են բարձր քրոմի պարունակությամբ և վերահսկվող նախշերի կարծրությամբ (HB 180 220) պատվերով պատրաստված նախշեր։ Ճիշտ կռումը կատարելագործում է հատիկի կառուցվածքը, վերացնում ներքին խոռոչները և կարող է մոտ 15%-ով երկարացնել նախշի օգտագործման ժամկետը՝ համեմատած չկռված այլընտրանքների հետ [5]:

Հորատման սարք։ Մաղով անցքերը պատրաստվում են ավտոմատացված CNC հորատման մեքենաներով, որոնք աշխատում են մինչև 15,000 պտ/րոպե արագությամբ։ Անցքերի հարթությունը որակի կարևորագույն պարամետր է. ավելի կոպիտ անցքերը մեծացնում են շփումը, նվազեցնում են թողունակությունը և արագացնում մաշվածությունը։ Բարձրակարգ արտադրողները անցքի ներքին պատի վրա հասնում են Ra 0.4 0.8 մկմ մակերեսային մշակման, որը մոտենում է հայելու փայլեցման որակին [5]:

Վակուումային ջերմային մշակում։ Ջերմային մշակումը մշակման ամենակարևոր քայլն է։ Վակուումային կարծրացումը, ի տարբերություն մթնոլորտային կամ աղային լոգանքի մեթոդների, ապահովում է միատարր կարծրություն՝ առանց մակերեսային օքսիդացման կամ դեկարբուրացման։ Գործընթացը նպատակ ունի աշխատանքային մակերեսի վրա HRC 52 60-ը կուտակել՝ միաժամանակ պահպանելով միջուկի ամրությունը՝ բարձր մանրաթելային պարունակությամբ սննդակարգերի ցիկլիկ բեռնման բնութագրի ներքո կոտրմանը դիմակայելու համար [5], [3]։

Համակարգչային թվային մշակման մշակում: Ջերմային մշակումից հետո, կաղապարը ենթարկվում է համակարգչային թվային մշակման, խորասուզման և ներքին անցքի հղկման: Հորատումը կատարվում է ավտոմատ համակարգչային թվային մշակման մեքենաներով՝ անցքերի մուտքի միատարր պրոֆիլներ ապահովելու համար, մինչդեռ ներքին անցքը հղկվում է ճշգրիտ չափսերի թույլատրելի շեղումներով, որոնք ապահովում են գլանաձև կաղապարի միջև հաստատուն բացը ամբողջ շրջագծով [5]:

Որակի ստուգում։ Բարձրակարգ արտադրողները ստուգում են կարծրությունը, անցքի տրամագծի հանդուրժողականությունը (±0.15 մմ բարձր ճշգրտության մատրիցների համար), մակերեսի մշակումը և սեղմման հարաբերակցությունը առաքումից առաջ։ Որոշ արտադրողներ լազերային փորագրում են սեղմման հարաբերակցությունը և նյութը գնահատում անմիջապես մատրիցայի վրա՝ օպերատորի համար հղման համար [3]:
Ճիշտ նյութի ընտրություն. Որոշման շրջանակ

Նյութի ընտրության որոշման շրջանակը հետևյալն է։ Չոր միջավայրում թռչնաբուծության կամ անասունների ստանդարտ կերերի համար խորհուրդ է տրվում 20CrMnTi-ն որպես ծախսարդյունավետ ընտրություն։ Խոնավ կամ փոփոխական խոնավության պայմաններում թռչնաբուծության կամ անասունների կերերի համար խորհուրդ է տրվում X46Cr13 կամ 4Cr13։ Բարձր խոնավությամբ ջրային կերերի (ձուկ/ծովախեցգետին) համար խորհուրդ է տրվում X46Cr13 կամ 4Cr13։ Կոռոզիայի ցածր ռիսկ ունեցող փայտե գնդիկների համար խորհուրդ է տրվում 20CrMnTi։ Հանքանյութեր կամ սիլիցիում պարունակող բարձր հղկող բանաձևերի համար խորհուրդ է տրվում X46Cr13 կամ 4Cr13։ Առավելագույն ծառայության ժամկետի առաջնահերթության համար խորհուրդ է տրվում X46Cr13 կամ 4Cr13՝ HRC 58 60 ստանդարտին համապատասխան վակուումային ջերմային մշակմամբ։ Բյուջետային սահմանափակումներով ստանդարտ բանաձևերի կիրառման համար խորհուրդ է տրվում 20CrMnTi։
Եզրակացություն

Օղակաձև մատրիցայի նյութի ընտրությունը ինժեներական որոշում է՝ անմիջական ֆինանսական հետևանքներով: X46Cr13 մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատը՝ իր հավասարակշռված կարծրությամբ, մաշվածության դիմադրությամբ և կոռոզիայի դիմադրությամբ, ներկայացնում է պրեմիում սնուցող գնդիկավոր գործարանի օղակաձև մատրիցների արդյունաբերության ստանդարտը: 20CrMnTi համաձուլված պողպատը առաջարկում է ծախսարդյունավետ այլընտրանք ստանդարտ կիրառությունների համար՝ ցածր կոռոզիայի ռիսկով: Արտադրական գործընթացը, մասնավորապես վակուումային ջերմային մշակումը և ատրճանակային հորատման ճշգրտությունը, նույնքան կարևոր են նյութական հատկությունները գործառնական կատարողականության վերածելու համար: Գործարանների համար, որոնք ձգտում են կրճատել մեկ տոննայի արժեքը և երկարացնել մատրիցների փոխարինման ժամանակահատվածները, նյութի որակի և արտադրական ճշգրտության մեջ ներդրումներ կատարելը սովորաբար ապահովում է եկամուտ, որը զգալիորեն գերազանցում է գնման լրացուցիչ արժեքը: