Processo di produzione dei collegamenti a catena

Essendo il componente portante del sistema di binari delle macchine edili, la maglia della catena di binari integra tecnologie in molti campi come la scienza dei materiali, la lavorazione di precisione e il controllo dell'automazione. Basandosi su decenni di accumulo di tecnologia di brocciatura,

Soluzioni Ubright ha costruito un sistema di processo completo che comprende la preparazione dei pezzi grezzi, la lavorazione di precisione, il rafforzamento del trattamento termico, il rilevamento intelligente e la logistica automatizzata. Questo articolo analizzerà a fondo i dettagli tecnici di ciascun collegamento e si concentrerà sulla spiegazione dei vantaggi significativi di questo flusso di processo in termini di controllo di precisione, efficienza produttiva, adattamento alla flessibilità, garanzia di qualità, ecc.

Processo di produzione dei collegamenti a catena

1.Fresatura su entrambi i lati (lavorazione della superficie dell'origine)

• Scopo del processo: Fresatura di superfici di riferimento, come i piani superiore e inferiore dei giunti della guida della catena, le superfici dei fori dei bulloni e così via, per stabilire il sistema di coordinate di lavorazione.
• Attrezzature: Fresatrice bilaterale a passo 135-280 (1 set per ogni sezione sinistra/destra).
• Parametri chiave:
  • Ritmo di lavorazione: 50 secondi / coppia (passo 190), precisione di fresatura a secco ≤ 0,05 mm di fluttuazione;
  • Metodo di posizionamento: posizionamento tramite foro della boccola, foro del perno e faccia terminale, bloccaggio idraulico;
  • Configurazione utensile: fresa frontale in metallo duro, velocità 1500-2000r/min, avanzamento 0,2mm/z.

• Bloccaggio del posizionamento:
  • Posizionamento principale: posizionamento a tre punti con foro del manicotto vuoto, foro del perno e faccia terminale (principio di posizionamento di un lato, due perni);
  • Metodo di serraggio: la piastra di pressione idraulica viene premuta dalla superficie di posizionamento principale superiore, il supporto ausiliario inferiore adotta chiodi di supporto rigidi regolabili e la forza di serraggio è controllata a 5-8kN per evitare la deformazione del pezzo.

2. Tempra e rinvenimento (trattamento termico di rafforzamento)

• Scopo del processo: Per migliorare la durezza superficiale e la resistenza all'usura mediante riscaldamento a induzione e per eliminare le tensioni interne mediante rinvenimento.
• Sistema di riscaldamento:Forno di tempra passante a induzione Hengjin (potenza 200-250kW) + forno di tempra a nastro.
  • Alimentazione: Alimentazione a media frequenza HKTP200kW/4-15kHz, con tecnologia ad anello ad aggancio di fase completamente digitale, precisione di inseguimento della frequenza ±1%;
  • Induttore: personalizzato in base alle dimensioni della sezione del binario della catena, realizzato in tubo di rame viola (spessore della parete 2-3 mm), cromatura dura sulla superficie (spessore 0,05-0,1 mm), acqua di raffreddamento attraverso l'interno (pressione 0,3-0,5 MPa).
• Parametri di processo:
  • Temperatura di tempra: 850-900℃, profondità dello strato indurito 2-3 mm;
  • Temperatura di tempra: 200-250°C, tempo di mantenimento 10-15 minuti;
  • Battito: 40 secondi/coppia (passo 190), supporta il trattamento sincronizzato delle sezioni destra e sinistra.

3. Alesatura grossolana e fine (elaborazione delle dimensioni della chiave)

La macchina all-in-one per la sgrossatura e l'alesatura di finitura adotta la tecnologia composita di maschiatura e alesatura rigida a sei mandrini, realizzando “un serraggio, formazione di fori multipli”.”

• Scopo del processo: Elaborazione dei fori chiave di assemblaggio, quali fori per alberi, fori per boccole, fori per bulloni, ecc. per garantire la precisione di accoppiamento.
• Sistema di mandrini:
  • Dotato di 6 mandrini di precisione (diametro Φ60-Φ80 mm), il cuscinetto anteriore adotta la combinazione di cuscinetti a rulli cilindrici a due corone della serie NN30 + cuscinetti a contatto angolare reggispinta della serie 2344, con un'oscillazione radiale ≤ 0,005 mm e assiale ≤ 0,003 mm;
  • Potenza del motore del mandrino 11-15kW, gamma di velocità 500-3000r/min, supporto del cambio di velocità continuo.
    
• Configurazione dello strumento:
  • Utensile di alesatura grezzo: utensile di alesatura saldato in metallo duro, angolo dell'inserto γo=10°, αo=6°, angolo di offset principale κr=75°, tolleranza di alesatura 2-3 mm;
  • Utensili per alesatura fine: Utensili di alesatura microregolabili (precisione ±0,002 mm), materiale dell'inserto PCBN (adatto per acciaio temprato) o carburo rivestito (adatto per ghisa), tolleranza di alesatura 0,2-0,5 mm;
  • Punta: punta elicoidale in acciaio ad alta velocità (diametro Φ10-Φ30 mm), angolo superiore 2φ=118°, angolo elicoidale β=30°, avanzamento 0,1-0,3 mm/r.
    
• Parametri di taglio:
  • Alesatura grossolana: velocità di taglio Vc=40-60m/min, avanzamento f=0,2-0,4mm/r, tiraggio ap=1-2mm;
  • Alesatura fine: Vc=60-80m/min (parti in acciaio)/30-50m/min (ghisa), f=0,08-0,2mm/r, ap=0,2-0,5mm;
  • Perforazione: Vc=20-30m/min, f=0,15-0,3mm/r, metodo di foratura a becco d'arancia per la lavorazione di fori profondi (frequenza di back-off 5-8 volte/foro).
• Tecnologia in evidenza:
  • La lavorazione sincrona a sei mandrini ha un'efficienza pari a 2-3 volte quella del centro di lavoro;
  • Precisione di lavorazione: tolleranza foro albero 0~+0,05 mm (grado H7), interasse ±0,1 mm;
  • Cambio utensile automatico: durata dell'utensile preimpostata (ad es. utensile di alesatura 2000 pezzi / volte), allarme di scadenza.

4.Brocciatura / Superficie di spinta (lavorazione della superficie del dente e della superficie di posizionamento)

La brocciatrice speciale per giunti di catene ferroviarie adotta la brocciatura verticale + l'azionamento idraulico per la lavorazione di superfici complesse come la superficie del dente e del dado.

• Scopo del processo: Lavorazione di superfici complesse come la superficie del dente e del dado dei giunti della guida della catena per garantire la precisione della trasmissione.
• Design della broccia:
  • Materiale: acciaio ad alta velocità (W18Cr4V) o carburo cementato (YT15), lunghezza complessiva della broccia 1500-2500 mm, durezza del bordo HRC62-65;
  • Parametri della forma del dente: angolo anteriore γo=10°-15°, angolo posteriore αo=3°-5°, aumento del dente 0,05-0,15 mm/dente, numero di denti calibrati 3-5.
• Processo di brocciatura:
  • Forza di trazione: In base al calcolo del materiale e delle quote, la forza di trazione delle parti in acciaio è di circa 150-200kN (passo 190), la pressione del sistema idraulico è di 16-20MPa;
  • Velocità: corsa di lavoro 1-10 m/min (regolabile), corsa di ritorno 15-20 m/min, riduzione del tempo di non lavorazione;
  • Raffreddamento: la concentrazione di 10-15% dell'emulsione a pressione estrema, attraverso il sistema di raffreddamento incorporato dal foro centrale della broccia a spruzzo, flusso ≥ 20L/min.
• Indicatori chiave:
  • Battuta di brocciatura: 40-56 secondi / coppia, rugosità superficiale Ra <12,5μm;
  • Metodo di posizionamento: posizionamento tramite il foro dell'albero dopo l'alesaggio, compressione idraulica per evitare la deformazione.Brocciatura / Superficie di spinta (lavorazione della superficie del dente e della superficie di posizionamento)

5. Rettifica e smussatura di bave

• Scopo del processo: Rimuovere le bave dai fori e dai bordi per evitare graffi di montaggio e concentrazione di tensioni.
• Attrezzatura: Robot FANUC + unità di smussatura automatica, con testa di rettifica importata (come la tedesca Jinshibo).
• Automazione: Il robot afferra il pezzo alla tavola di smussatura e controlla la traiettoria della testa di rettifica attraverso il modulo servo, con un ritmo di 30-40 secondi per pezzo.

6. Tecnologia dei sensori per l'ispezione in linea

Apparecchiatura di ispezione in linea con sensori di spostamento laser integrati + sonde di contatto per misure multiparametriche simultanee:

• Rilevamento del foro:
  • Un totale di 4 serie di sensori di spostamento laser T1-T4, distribuiti a 90°, sono utilizzati per calcolare il diametro del foro mediante triangolazione (precisione ±0,005 mm);
  • La velocità di spostamento della sonda è di 5-10 mm/s, la frequenza di campionamento è di 1000 Hz e la curva del profilo del diametro del foro viene tracciata in tempo reale.
• Rilevamento delle tolleranze di forma e posizione:
  • Planarità: attraverso la scansione laser 2D, calcolare la deviazione massima della superficie misurata dal piano ideale (risoluzione 0,001 mm);
  • Parallelismo: prendere come riferimento la superficie inferiore, misurare la differenza di altezza di ciascun punto della superficie superiore, banda di tolleranza ≤ 0,2 mm.
• Elaborazione dei dati:
  • Utilizzando il software statistico SPC, il calcolo in tempo reale del valore Cp, Cpk (richiesto ≥ 1,33), quando 5 dati consecutivi superano ±1σ, si attiva automaticamente la richiesta di regolazione delle apparecchiature.

7. Rilevamento dei difetti delle particelle magnetiche (rilevamento dei difetti)

• Scopo del processo: Rilevare cricche superficiali e quasi superficiali, intrappolamento di scorie e altri difetti per garantire la sicurezza del prodotto.
• Attrezzatura: Macchina per il rilevamento dei difetti con particelle magnetiche fluorescenti KODAK CJW-3000, con design a doppia stazione.
• Processo: Caricamento manuale/robot → spruzzo magnetizzante → osservazione con lampada UV → smagnetizzazione e scaricamento, battuta 22 secondi/coppia, precisione di riconoscimento dei difetti 0,02 mm.

Sintesi dei vantaggi del processo completo

Colli di bottiglia tecnici e soluzioni

1.Limitazioni delle prestazioni dei materiali

• Prestazioni specifiche
  • Attualmente, i materiali d'acciaio comunemente utilizzati per i giunti delle catene, come il 50, il 50mn, il 40mn2, il 40mnb, ecc. sono soggetti alla rottura delle catene nelle difficili condizioni di lavoro delle macchine da costruzione ad alta potenza. È difficile per questi materiali combinare alta resistenza, alta resistenza all'usura e alta tenacità all'impatto, il che non può soddisfare le crescenti esigenze ingegneristiche.
• Soluzioni
  • Ricerca e sviluppo di nuove leghe: Studio approfondito dell'impatto degli elementi di lega sulle prestazioni del meccanismo dell'acciaio, nel processo di fusione si mira ad aggiungere una percentuale specifica di elementi di lega. Ad esempio, aggiungere mn, co per migliorare la temprabilità e la resistenza; aggiungere nb, y, sc, b per purificare e affinare la granulometria e migliorare la tenacità; utilizzare al, ti per ottimizzare la resistenza e la tenacità; utilizzare w, v per aumentare la resistenza, la tenacità e inibire la granulometria, in modo da migliorare le prestazioni complessive del materiale.
  • Fornitura di acciaio su misura: Stabilire una cooperazione approfondita con i fornitori di acciaio per personalizzare l'acciaio in base ai requisiti speciali di prestazione dei giunti per catene ferroviarie. Controlliamo la composizione, l'organizzazione e altri indici chiave dalla fonte di produzione dell'acciaio per garantire la qualità stabile dei materiali e soddisfare i requisiti di produzione.

2. Sezioni della catena a passo largo Sfide del trattamento termico

• Prestazioni specifiche
  • A causa dell'ampio passo, del volume e dello spessore delle giunzioni a catena a passo largo, il trattamento termico convenzionale può facilmente causare la grossolanità dei grani, con gravi ripercussioni sulle prestazioni del prodotto. Inoltre, i requisiti di durezza e tenacità delle diverse parti sono diversi e un unico processo di trattamento termico difficilmente può soddisfare le complesse esigenze.
• Soluzione
  • Progettazione speciale del processo: il trattamento della soluzione solida in condizioni di campo elettrico pulsato viene adottato per aumentare la temperatura in fasi successive, al fine di promuovere la completa dissoluzione dei componenti e ottimizzare la struttura organizzativa. Successivamente, si procede alla tempra in acqua e al raffreddamento in olio, al trattamento di invecchiamento, alla tempra in soluzione specifica, al rinvenimento e infine al raffreddamento in aria in condizioni di campo magnetico pulsato, per affinare efficacemente la granulometria e migliorare le proprietà.
  • Simulazione e controllo preciso: Utilizzo di un software di simulazione per simulare e analizzare con precisione il campo di temperatura e di sollecitazione del processo di trattamento termico. In base ai requisiti di prestazione dei diversi pezzi, i parametri di processo vengono regolati con precisione per realizzare un trattamento termico differenziato e garantire prestazioni complessive equilibrate.

3.Usura dell'utensile e breve durata dell'utensile

• Prestazioni specifiche
  • Nella lavorazione di materiali per giunzioni a catena ad alta resistenza e durezza, l'usura degli utensili è rapida. Soprattutto nella lavorazione della superficie del dente, del dado e di altre superfici complesse, la durata dell'utensile è estremamente ridotta, e la sostituzione frequente dell'utensile non solo riduce la produttività, ma influisce anche sulla stabilità della precisione di lavorazione.
    
• Soluzione
  • Aggiornamento dei materiali degli utensili: utilizzo attivo di materiali ad alte prestazioni, come gli utensili in carburo rivestito, grazie a uno speciale rivestimento che migliora la resistenza all'usura e alla corrosione; utensili in CBN (nitruro di boro cubico), che sfruttano la loro elevatissima durezza e resistenza all'abrasione, in modo da aumentare la durata dell'utensile di 3 - 5 volte.
    Ottimizzazione dei parametri di processo: Con l'aiuto di un software di simulazione di taglio, il processo di taglio viene simulato in tutti i suoi aspetti. Analizzando la forza di taglio, la temperatura, l'usura e altri fattori, si cerca la migliore combinazione di parametri geometrici dell'utensile (come l'angolo di taglio, la forma del bordo) e di parametri del processo di taglio (come la velocità di taglio, l'avanzamento, il backdraft) per ridurre al minimo l'usura dell'utensile.
  • Monitoraggio intelligente del cambio utensile: I sensori di monitoraggio dell'usura degli utensili sono installati per raccogliere dati sull'usura in tempo reale. Combinati con algoritmi intelligenti, analizzano e prevedono con precisione lo stato di usura dell'utensile, emettono un avviso precoce ed eseguono automaticamente le operazioni di cambio utensile per evitare un'usura eccessiva con conseguenti scarti.

4. Bassa produttività

• Prestazioni specifiche
  • La produzione tradizionale di giunti per catene ferroviarie si basa principalmente sulla lavorazione a macchina singola, con una scarsa connessione tra i processi di lavoro e molti collegamenti artificiali. Il ritmo di produzione è lungo, ad esempio il turno di produzione dei giunti per catene a passo 190 è di soli 150 - 200 set, ed è difficile adattarsi alle esigenze della produzione su larga scala e ad alta efficienza.
• Soluzione
  • Costruzione di una linea di produzione automatizzata: i robot sono stati introdotti per partecipare al carico e allo scarico, alla movimentazione e ad altre operazioni. In base alle caratteristiche dei diversi processi, vengono utilizzati robot a traliccio e robot SCARA, insieme a dispositivi automatizzati, per migliorare notevolmente la precisione e l'efficienza delle operazioni e realizzare il flusso rapido e la connessione senza soluzione di continuità tra i processi.
  • Applicazione di attrezzature per la lavorazione di materiali compositi: introduzione di centri di lavoro con collegamento multiasse e attrezzature per la lavorazione di materiali compositi per realizzare una lavorazione centralizzata multiprocesso. Ad esempio, l'utilizzo di un'alesatrice a sei mandrini per la sgrossatura e la finitura può lavorare simultaneamente più fori, con un aumento dell'efficienza di lavorazione rispetto a quella tradizionale di 2-3 volte, riducendo in modo efficace il numero di serraggi e i tempi di lavorazione.
  • Gestione intelligente della produzione: Il sistema MES (Manufacturing Execution System) viene utilizzato per ottimizzare in modo intelligente la programmazione della produzione e monitorare in tempo reale lo stato di funzionamento delle apparecchiature. Regola dinamicamente il piano di produzione in base al programma di produzione, alle prestazioni delle apparecchiature e ad altri fattori per migliorare l'utilizzo delle apparecchiature e l'efficienza produttiva complessiva.