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链条、链轮产品技术发展前景

2008年03月21日 09:30中国机床商务网点击:3150

    如何尽快扩大品种,攻克技术难关,提升经济增长质量,步入链传动“生产强国”的轨道是值得深入探索和研究的。本文从技术角度,浅谈链传动产品技术发展前景。  

  1、加强科研基础工作全面提升技术创新能力  

  近年来,国内外在链条的疲劳性能方面做了大量的试验研究工作,对于指导产品设计与制造无疑发挥了重要的作用。   
同时,也注意到了对链条的疲劳寿命分布规律的研究,但限于多种原因,这些研究工作不够深入和系统,而对疲劳断口的分析,特别是对疲劳断口的微观分析远远不足,对疲劳断裂过程中裂纹萌生、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展、断裂失效的机理及其动态全貌观察了解甚少,而断口的失效分析,对于检验和指导产品设计与制造工艺是至关重要的一环。当然,断口分析不应仅限于链板零件的疲劳断裂,也应包括滚子、套筒自零件的小能量多种疲劳破裂。事实上,国内同行已开始认识到疲劳寿命分析规律与断口分析的重要性,并在不同层面上启动了这方面的研究工作,而建立典型的疲劳断口图谱应是行业内一个重要的基础性工作。  

  磨损机制及其失效机理的研究对于打造名牌链条产品是至关重要的,磨损历来是链条产品最重要而又最易察觉到的关键技术指标之一。近年来,国内已开始了滚子链、齿形链磨损失效机理的研究,微观分析了链条的磨粒磨损、疲劳磨损、粘着磨损等主要磨损机制,探讨了接触疲劳裂纹的生成、扩展与剥落的动态过程以及循环硬化与循环软化特性。随着市场对链条产品耐磨性能的要求不断提高(ε<1%),全面系统地研究滚子链、套筒链、齿形链以及特殊工况使用的链条等众多产品的磨损特性势在必行。作为一种技术发展趋势,开展高速、冲击、变速、变载、粉尘、腐蚀等严酷服役条件下的磨损机制及其失效机理的研究,并探讨耐磨性提高的重要途径将是一个具有实用价值的关键技术和创新工程。  

  对于高速链传动噪声的重要性,行业内已早有认识,但相应的研究与测试工作一直没有进展,究其原因,首先是行业内没有相关的标准和检验规范,而要想提出链传动噪声的评价指标和测试方法,没有坚实的前期研究基础作为支撑也是很难实现的;其次,科学的噪声测试环境和测试条件也限制了这方面工作的开展。当前,已有不少链条产品,如:汽车发动机正时链、机油泵链、变速箱传动链、摩托车发动机正时链等已逐渐引入了噪声评价指标,从而拉动了行业对这一市场需求技术策略的产生。应该指出,噪声的测试与研究不能仅限于链传动系统的瞬时噪声值,而是应该对链传动系统的瞬态信号或非稳态信息的噪声频谱进行实时分析,研究其噪声的频率一时间的动态特性,寻求产生噪声的根源和降低噪声的措施,从而在此基础上提出相关的评价标准和检验规范,而这一研究工作首先由高速套筒滚子链传动和高速齿形链传动起步,将具有重要的指导意义。  

  另外,在链传动啮合机理上应开展务实的基础技术研究,如对目前国际上应用在高精机械传动上的Hy-Vo的链条以及派生出的Hy-Vo啮合链,(在同一掛链条中既能实现外接触又可内接触)、Hy-Vo多节距摆销链(在同一掛链条中有两种节距尺寸)等新型链条的啮合原理及其设计方法。  

    2、新产品的开发  

  随着市场需求的变化,链条产品系列呈现了多元化趋势,在普通型,加重型的基础上,派生出一系列轻窄型产品,变异出带O形密封圈自润滑的系列产品以及弹簧滚子、金属与橡胶混装滚子的低噪声系列产品;链条节距除向大、小节距两端延伸外,还在小节距范围内插入了新的节距,使小节距分布更密,更适用于不同工况的传动,呈现了“个性化”特征;在尺寸相同的条件下,派生出一系列不同疲劳强度、不同拉伸强度,甚至不同磨损性能的变异产品;在服役工况产品,出现了耐高温、耐腐蚀、耐粉尘、耐强力磨损以及适于输送各种物料结构型式的产品;在材料应用方面,除黑色金属材料(包括不锈钢材料)外,非金属材料的应用亦日渐广泛如工程塑料、橡胶,还有复合材料等;在啮合机制上,打破了非共轭传动一统天下,准共轭传动和共轭传动的新型链条啮合原理及其设计方法的研究已基本实现产业化需求。   

  3、工艺技术  

  3.1冲压技术  

  链条产品的模具和其技术发展的重点,应该根据需要量大、技术含量高、代表发展方向,同时还必须是目前已有一定基础,是有条件,有可能经过努力发展起来的。为此,发展前景,可以从下面几个方面考虑。  

  (1)精密模具:多工位级进模和精冲模代表了冲模高新技术的主要发展方向,这类模具精度要求和寿命要求极高。这种模具在链条行业主要为制造汽车发动机用正时链、凸轮轴链、平衡轴链、机油泵链,自动变速器链,分动器链以及其它精密机械用高精度链条等使用。一般多工位级进模,行业内中大型企业已有所使用,但大部分企业在精度和寿命上仍有一定差距。而对高精度多功能多工位级进模和精冲模,目前还没有很好的研发,今后发展趋势是研发链板和附件多工位多功能硬质合金高速级进模和多工位复合精冲级进模。  

  (2)快速经济模具和组合模具。链条产品据称有2万余种,结构型式呈多元化、个性化,有的产品批量小,供货周期短,尤其是各行各业使用的输送连更是如此。这样对生产技术管理提出了新的课题,如何适应市场,构建一种稳定的快节奏的生产方式,保持在激烈市场竞争中发展和提高。我们认为开发应用经济模具和组合模具的前景最佳。经济模具有薄板模具、钢带模具、聚氨酯橡胶模具、锌基合金模具等。组合模具如多元组合式冲模、分解式组合冲模、积木式组合模等。上述冲模具有生产周期短、成本低、适用性强等特点。  

  (3)模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用。  

  (4)模具CAD/CAM/CAE/CAPP技术以及信息化工程。  

  (5)模具最新制造技术(含用微电子、光电子、计算机、网络通讯、软件技术等信息技术带动和提升的模具制造技术),高速铣削技术,电火花铣削加工、超精加工、特种加工、激光加工,快速原型制造技术,直接金属成型技术,敏捷制造等。  

  (6)优质模具材料的正确使用(包括热加工、机械加工、热处理等工艺)  

3.2热处理技术  

  热处理是链传动行业的重要工艺,是保证和提高产品零件与使用寿命,充分发挥材料潜能的关键工序,是企业保持产品竞争能力的主要手段之一。   
应用和开发适应本行业工艺特点的先进可靠自动化程度高、节能环保的设备与相关先进技术是热处理发展重点。  

  (1)工艺装备:真空热处理炉,微机全自动控制密封式可控气氛多用炉热处理生产线,微机全自动控制连续式可控气氛热处理生产线,微机全自动控制化学热处理设备,微机全自动控制感应加热设备,热处理微机全自动控制系统,高寿命工装配件(辐射管、氧探头、热电偶等)。渗碳气冷淬火多用炉和生产线,贝氏体等温淬火炉和生产线,热处理的人工智能维护和远程服务系统,无污染脱脂清洗生产线。  

  (2)工艺:专用热处理淬火剂,聚合物淬火剂的合理应用,金属基体复合材料的热处理,1010℃高温快速渗碳,高温快速回火,渗碳后等温淬火,球墨铸铁贝氏体等温淬火,精密控制冷却方法。  

  (3)工艺材料和辅助材料:渗剂和冷却气的高纯净化,甲烷(丙烷)低温(<900℃)裂解催化剂,长寿命炉用耐热合金,新型耐火、绝热筑炉材料。  

  (4)测量:渗碳淬硬层、表层硬化层深度无损测量方法,准确、无损、经济测热处理残余应力的方法。  

  (5)工艺过程模拟:工件热处理后的服役寿命分析模型,与合金成分、炉气、温度和时间对应的金相组织模型和预测,预见畸变和残余应力的模型。  

  (6)环保和能源:燃烧产物中尽可能减少Nox的方法,含氰废水高效、经济无害处理方法,无污染溶剂和脱脂剂,高效油水分离、废油回收方法。低热量的低成本回收方法,热处理废热的多次利用。  

  3.3其它技术:  

  机械各行各业,除采用共用装备和加工手段外,一般都有本行业的专业用装备和加工手段,研发、制造、使用高精度、高效率的专用设备是链条行业提升整体技术质量水平的重要课题之一。  

  走“产学研”之路,研发数控高精度卷管机(卷制零件的尺寸精度不低于IT8,形状公差等级10-11级,位置公差等级7-8级),数控高精度销轴切断机(长度尺寸精度不大于IT10,形状公差等级8级,位置公差等级7-8级),多工位高精度滚子冷挤机,高精度多功能高速链条装配自动线(应具有整机传动精度高、定位准确、刚性好,采用机械手夹持送件、内孔定位、钢球挤孔等技术,集组装、铆头、予拉跑合检测、拆节等功能),高效自动链板整列机,高效自动销轴、套筒、滚子分选机等。  

  在抛光工序上要开展电化学光饰的研究,推广应用振动抛光机械和行星抛光机,推广应用环保型除污、光亮、去毛刺、清洗、烘干自动生产线,逐步改善目前滚筒光饰的作业环境。  

  4、链轮  

  链轮产业近年来也有新的发展空间,硬齿面粉末冶金链轮、交错齿链轮、高精度链轮、精冲正时链轮等的应用领域不断扩大。链轮齿形,特别是齿形链链轮齿形,由于啮合机制的变革,产生了一系列新齿形,其变位链轮的齿形设计方法与检验方法也正在研究与完善,与之相适应的新型齿形链链轮滚刀的研发需同步起动。  

  作为传统产业的链传动行业同样也有其高层面的前沿研究领域和行业技术发展趋势的前瞻性以及多学科交叉、关键技术联合攻关等重大科技问题,上述这些重大科技都需要应用CAD/CAE/CAM/CAPP计算机仿真技术,逆向工程,快速原型设计、概念设计、可靠性技术、高精度电镜分析、频谱分析等原理和技术来加以实现。  
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