Processo de produção de elos de carris de corrente

Como componente central de suporte de carga do sistema de carris das máquinas de construção, o elo do carril de corrente integra tecnologias em muitos domínios, como a ciência dos materiais, a maquinagem de precisão e o controlo da automatização. Baseando-se em décadas de acumulação de tecnologia de brochagem,

Soluções Ubright construiu um sistema de processo completo que abrange a preparação de peças em bruto, a maquinagem de precisão, o reforço do tratamento térmico, a deteção inteligente e a logística automatizada. Este artigo analisará em profundidade os detalhes técnicos de cada ligação e centrar-se-á na explicação das vantagens significativas deste fluxo de processo em termos de controlo de precisão, eficiência de produção, adaptação da flexibilidade, garantia de qualidade, etc.

Processo de produção de elos de carris de corrente

1. fresagem de dupla face (processamento da superfície do ponto de referência)

• Objetivo do processo: Fresagem das superfícies de referência, tais como os planos superior e inferior das juntas das calhas das correntes, as superfícies dos furos dos parafusos, etc., para estabelecer o sistema de coordenadas de maquinagem.
• Equipamentos: Fresadora de dupla face de passo 135-280 (1 conjunto para cada secção esquerda/direita).
• Parâmetros-chave:
  • Ritmo de processamento: 50 segundos / par (190 passos), precisão de fresagem a seco ≤ 0,05 mm de flutuação;
  • Método de posicionamento: posicionamento por furo de bucha, furo de pino e face final, fixação hidráulica;
  • Configuração da ferramenta: fresa de faceamento em metal duro, velocidade 1500-2000r/min, avanço 0,2mm/z.

• Fixação de posicionamento:
  • Posicionamento principal: posicionamento de três pontos com furo de manga em branco, furo de pino e face final (um lado, princípio de posicionamento de dois pinos);
  • Método de fixação: a placa de pressão hidráulica é pressionada a partir da superfície de posicionamento principal superior, o suporte auxiliar inferior adopta pregos de suporte rígidos ajustáveis e a força de fixação é controlada a 5-8kN para evitar a deformação da peça de trabalho.

2. Endurecimento e Revenimento (Tratamento Térmico de Reforço)

• Objetivo do processo: Melhorar a dureza da superfície e a resistência ao desgaste através do aquecimento por indução e eliminar as tensões internas através da têmpera.
• Sistema de aquecimento:Forno de têmpera de passagem por indução Hengjin (potência 200-250kW) + forno de têmpera de cinta de malha.
  • Fonte de alimentação: Fonte de alimentação de média frequência HKTP200kW/4-15kHz, adoptando a tecnologia de circuito fechado de fase totalmente digital, precisão de rastreio de frequência ±1%;
  • Indutor: personalizado de acordo com o tamanho da secção da via da corrente, feito de tubo de cobre roxo (espessura da parede 2-3mm), cromagem dura na superfície (espessura 0,05-0,1mm), água de arrefecimento através do interior (pressão 0,3-0,5MPa).
• Parâmetros do processo:
  • Temperatura de têmpera: 850-900 ℃, profundidade da camada endurecida 2-3mm;
  • Temperatura de têmpera: 200-250°C, tempo de espera 10-15 minutos;
  • Batida: 40 segundos/par (190 pitch), suporta o tratamento sincronizado das secções esquerda e direita.

3. perfuração grosseira e fina (processamento de tamanho de chave)

A máquina de desbaste e acabamento de perfuração tudo-em-um adopta a tecnologia composta de perfuração rígida + perfuração de seis fusos, realizando “uma fixação, formação de múltiplos furos”

• Objetivo do processo: Processamento dos principais orifícios de montagem, tais como orifícios de eixos, orifícios de casquilhos, orifícios de parafusos, etc., para garantir a precisão da correspondência.
• Sistema de fuso:
  • Equipado com 6 fusos de precisão (diâmetro Φ60-Φ80mm), o rolamento dianteiro adota a combinação de rolamentos de rolos cilíndricos de duas carreiras da série NN30 + rolamentos de contato angular axial da série 2344, com desvio radial ≤ 0,005mm e desvio axial ≤ 0,003mm;
  • Potência do motor do eixo 11-15kW, gama de velocidades 500-3000r/min, suporte de mudança de velocidade contínua.
    
• Configuração da ferramenta:
  • Ferramenta de perfuração em desbaste: ferramenta de perfuração soldada em carboneto, ângulo de inserção γo=10°, αo=6°, ângulo de desvio principal κr=75°, margem de perfuração 2-3mm;
  • Ferramentas de mandrilamento fino: Ferramentas de mandrilar micro-ajustáveis (precisão ±0,002mm), material da pastilha PCBN (adequado para aço endurecido) ou carboneto revestido (adequado para ferro fundido), tolerância de mandrilamento 0,2-0,5mm;
  • Broca: broca helicoidal de aço de alta velocidade (diâmetro Φ10-Φ30mm), ângulo superior 2φ=118°, ângulo de hélice β=30°, avanço 0,1-0,3mm/r.
    
• Parâmetros de corte:
  • Mandrilamento em desbaste: velocidade de corte Vc=40-60m/min, avanço f=0,2-0,4mm/r, calado posterior ap=1-2mm;
  • Perfuração fina: Vc=60-80m/min (peças de aço)/30-50m/min (ferro fundido), f=0,08-0,2mm/r, ap=0,2-0,5mm;
  • Perfuração: Vc=20-30m/min, f=0,15-0,3mm/r, método de perfuração por picagem para processamento de furos profundos (frequência de recuo 5-8 vezes/furo).
• Destaques tecnológicos:
  • Maquinação síncrona de seis fusos, a eficiência é 2-3 vezes superior à do centro de maquinação;
  • Precisão de maquinação: tolerância do furo do eixo 0~+0,05mm (grau H7), distância do centro ±0,1mm;
  • Mudança automática de ferramenta: vida útil predefinida da ferramenta (por exemplo, ferramenta de perfuração 2000 peças / vezes), avisos de alarme de expiração.

4. brochar / superfície de empurrar (superfície do dente e processamento da superfície de posicionamento)

A máquina de brochar especial para juntas de carris de corrente adopta a brocha vertical + acionamento hidráulico para maquinar superfícies complexas, como a superfície do dente e a superfície da porca

• Objetivo do processo: Processamento de superfícies complexas, como a superfície do dente e a superfície da porca das juntas de carril da corrente, para garantir a precisão da transmissão.
• Desenho de broches:
  • Material: aço rápido (W18Cr4V) ou carboneto cimentado (YT15), comprimento total da brocha 1500-2500mm, dureza da aresta HRC62-65;
  • Parâmetros da forma do dente: ângulo frontal γo=10°-15°, ângulo posterior αo=3°-5°, altura do dente 0,05-0,15mm/dente, número de dentes calibrados 3-5.
• Processo de brochagem:
  • Força de tração: De acordo com o cálculo do material e do subsídio, a força de tração das peças de aço é de cerca de 150-200kN (190 pitch), a pressão do sistema hidráulico é de 16-20MPa;
  • Velocidade: curso de trabalho 1-10m/min (ajustável), curso de retorno 15-20m/min, encurta o tempo de não processamento;
  • Arrefecimento: a concentração de 10-15% da emulsão de extrema pressão, através do sistema de arrefecimento incorporado a partir do orifício central do spray de brocha, fluxo ≥ 20L/min.
• Indicadores-chave:
  • Batimento de brochagem: 40-56 segundos / par, rugosidade da superfície Ra <12,5μm;
  • Método de posicionamento: posicionamento pelo furo do eixo após a perfuração, compressão hidráulica para evitar a deformação.

5. Retificação de rebarbas e chanfragem

• Objetivo do processo: Remover as rebarbas dos orifícios e dos bordos para evitar riscos de montagem e concentração de tensões.
• Equipamento: Robô FANUC + unidade de chanfragem automática, utilizando cabeça de retificação importada (como a alemã Jinshibo).
• Automatização: O robô agarra a peça de trabalho na mesa de chanfragem e controla a trajetória da cabeça de retificação através do módulo servo, com um ritmo de 30-40 segundos por peça.

6. Tecnologia de sensores para inspeção em linha

Equipamento de inspeção em linha com sensores de deslocamento laser integrados + sondas de contacto para medições simultâneas de múltiplos parâmetros:

• Deteção de furos:
  • Um total de 4 conjuntos de sensores de deslocamento laser T1-T4, distribuídos a 90°, são utilizados para calcular o diâmetro do furo por triangulação (precisão ±0,005mm);
  • A velocidade de movimento da sonda é de 5-10mm/s, a frequência de amostragem é de 1000Hz, e a curva do perfil do diâmetro do furo é desenhada em tempo real.
• Deteção de tolerância de forma e posição:
  • Planicidade: através de varrimento laser 2D, calcular o desvio máximo da superfície medida em relação ao plano ideal (resolução de 0,001 mm);
  • Paralelismo: tomar a superfície inferior como referência, medir a diferença de altura de cada ponto da superfície superior, banda de tolerância ≤ 0,2 mm.
• Processamento de dados:
  • Usando o software estatístico SPC, cálculo em tempo real do valor Cp, Cpk (necessário ≥ 1,33), quando 5 dados consecutivos acima de ± 1σ, acionou automaticamente o prompt de ajuste do equipamento.

7. Deteção de falhas por partículas magnéticas (deteção de defeitos)

• Objetivo do processo: Detetar fissuras superficiais e próximas da superfície, retenção de escória e outros defeitos para garantir a segurança do produto.
• Equipamento: Máquina de deteção de defeitos por partículas magnéticas fluorescentes KODAK CJW-3000, design de estação dupla.
• Processo: Carregamento manual/robot → pulverização magnetizante → observação com lâmpada UV → desmagnetização e descarga, batimento 22 segundos/par, precisão de reconhecimento de defeitos 0,02 mm.

Resumo das vantagens do processo global

Gargalos técnicos e soluções

1. limitações do desempenho dos materiais

• Desempenho específico
  • Atualmente, os materiais de aço habitualmente utilizados para as juntas de correntes de carris, tais como 50, 50mn, 40mn2, 40mnb, etc., são susceptíveis de se partir nas duras condições de trabalho enfrentadas pelas máquinas de construção de alta potência. É difícil para estes materiais combinar alta resistência, alta resistência ao desgaste e alta resistência ao impacto, o que não pode satisfazer as crescentes necessidades de engenharia.
• Soluções
  • Investigação e desenvolvimento de novas ligas: Estudo aprofundado do impacto dos elementos de liga no desempenho do mecanismo do aço, no processo de fundição, com o objetivo de adicionar uma proporção específica de elementos de liga. Por exemplo, adicionar mn, co para melhorar a temperabilidade e a resistência; adicionar nb, y, sc, b para purificar e refinar a dimensão do grão e melhorar a tenacidade; utilizar al, ti para otimizar a resistência e a tenacidade; utilizar w, v para aumentar a resistência, a tenacidade e inibir a dimensão do grão, de modo a melhorar o desempenho global do material.
  • Fornecimento de aço personalizado: Estabelecer uma cooperação aprofundada com fornecedores de aço para personalizar o aço de acordo com os requisitos especiais de desempenho das juntas de carris de corrente. Controlamos a composição, a organização e outros índices-chave da fonte de produção de aço para garantir a qualidade estável dos materiais e cumprir os requisitos de produção.

2. Secções de vias de correntes de passo largo Desafios do tratamento térmico

• Desempenho específico
  • Devido ao grande passo, volume e espessura das juntas de carris de corrente de grande passo, o tratamento térmico convencional é fácil de provocar uma granulação grosseira, o que afecta seriamente o desempenho do produto. Além disso, as diferentes partes dos requisitos de dureza e tenacidade são diferentes, um único processo de tratamento térmico é difícil de satisfazer as necessidades complexas.
• Solução
  • Conceção especial do processo: o tratamento de soluções sólidas em condições de campo elétrico pulsado é adotado para aumentar a temperatura por fases, a fim de promover a dissolução total dos componentes e otimizar a estrutura organizacional. Subsequentemente, é efectuada a têmpera em água e o arrefecimento em óleo, o tratamento de envelhecimento, a têmpera em solução de têmpera específica, a têmpera e, finalmente, o arrefecimento ao ar sob condições de campo magnético pulsado, de modo a refinar eficazmente o tamanho do grão e a melhorar as propriedades.
  • Simulação e controlo preciso: Utilização de software de simulação para simular e analisar com precisão o campo de temperatura e o campo de tensão do processo de tratamento térmico. De acordo com os requisitos de desempenho das diferentes peças, os parâmetros do processo são ajustados com precisão para efetuar um tratamento térmico diferenciado e garantir um desempenho global equilibrado.

3. desgaste da ferramenta e vida curta da ferramenta

• Desempenho específico
  • Ao processar material de junta de carril de corrente de alta resistência e alta dureza, o desgaste da ferramenta é rápido. Especialmente no processamento da superfície do dente, da superfície da porca e de outras superfícies complexas, a vida útil da ferramenta é extremamente curta, a mudança frequente da ferramenta não só reduz a produtividade, como também afecta a estabilidade da precisão da maquinagem.
    
• Solução
  • Atualização dos materiais das ferramentas: utilizar ativamente materiais de ferramentas de elevado desempenho, tais como ferramentas de carboneto revestidas, através de um revestimento especial para melhorar a resistência ao desgaste e a resistência à corrosão; ferramentas de CBN (nitreto de boro cúbico), utilizando a sua dureza e resistência à abrasão ultra-altas, de modo a que a vida útil da ferramenta aumente 3 a 5 vezes.
    Otimização dos parâmetros do processo: Com a ajuda de um software de simulação de corte, o processo de corte é simulado em todos os aspectos. Ao analisar a força de corte, a temperatura, o desgaste e outros factores, procuramos a melhor combinação de parâmetros de geometria da ferramenta (como o ângulo de corte, a forma da aresta) e de parâmetros do processo de corte (como a velocidade de corte, o avanço, o retrocesso) para minimizar o desgaste da ferramenta.
  • Monitorização inteligente da mudança de ferramenta: Os sensores de monitorização do desgaste da ferramenta são instalados para recolher dados de desgaste da ferramenta em tempo real. Combinados com algoritmos inteligentes para analisar e prever com precisão o estado de desgaste da ferramenta, emitem um aviso prévio e efectuam automaticamente operações de mudança de ferramenta para evitar o desgaste excessivo da ferramenta que resulta em desperdício.

4. Baixa produtividade

• Desempenho específico
  • A produção tradicional de juntas de carris de corrente baseia-se principalmente no processamento numa única máquina, com uma fraca ligação entre os processos de trabalho e muitas ligações artificiais. O ritmo de produção é longo, por exemplo, a produção por turnos de juntas de carris de corrente de passo 190 é de apenas 150 - 200 conjuntos, sendo difícil adaptar-se às necessidades da produção em grande escala e de alta eficiência.
• Solução
  • Construção de uma linha de produção automatizada: os robôs são totalmente introduzidos para participar nas operações de carga e descarga, manuseamento e outras. De acordo com as caraterísticas dos diferentes processos, são utilizados robôs de treliça e robôs SCARA, juntamente com dispositivos automatizados, para melhorar consideravelmente a precisão e a eficiência da operação, e realizar o fluxo rápido e a ligação sem descontinuidades entre os processos.
  • Aplicação de equipamento de maquinação de compósitos: introduzir centros de maquinação de ligação multi-eixos e equipamento de maquinação de compósitos para realizar maquinação centralizada multi-processo. Por exemplo, a utilização de uma máquina de desbaste e acabamento de seis eixos pode processar simultaneamente vários orifícios, em comparação com a eficiência de maquinação tradicional aumentada 2 a 3 vezes, reduzindo efetivamente o número de fixações e o tempo de processamento.
  • Gestão inteligente da produção: O MES (Manufacturing Execution System) é implementado para otimização inteligente da programação da produção e monitorização em tempo real do estado de funcionamento do equipamento. Ajustar dinamicamente o plano de produção de acordo com o calendário de produção, o desempenho do equipamento e outros factores para melhorar a utilização do equipamento e a eficiência global da produção.