機械零件：鏈條、鏈輪產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展前景

如何盡快擴(kuò)大品種，攻克技術(shù)難關(guān)，提升經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量，步入鏈傳動“生產(chǎn)強國”的軌道是值得深入探索和研究的。本文從技術(shù)角度，淺談鏈傳動產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展前景。

　　1、加強科研基礎(chǔ)工作全面提升技術(shù)創(chuàng)新能力

　　近年來，國內(nèi)外在鏈條的疲勞性能方面做了大量的試驗研究工作，對于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計與制造無疑發(fā)揮了重要的作用。 
同時，也注意到了對鏈條的疲勞壽命分布規(guī)律的研究，但限于多種原因，這些研究工作不夠深入和系統(tǒng)，而對疲勞斷口的分析，特別是對疲勞斷口的微觀分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，對疲勞斷裂過程中裂紋萌生、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展、斷裂失效的機理及其動態(tài)全貌觀察了解甚少，而斷口的失效分析，對于檢驗和指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計與制造工藝是至關(guān)重要的一環(huán)。當(dāng)然，斷口分析不應(yīng)僅限于鏈板零件的疲勞斷裂，也應(yīng)包括滾子、套筒自零件的小能量多種疲勞破裂。事實上，國內(nèi)同行已開始認(rèn)識到疲勞壽命分析規(guī)律與斷口分析的重要性，并在不同層面上啟動了這方面的研究工作，而建立典型的疲勞斷口圖譜應(yīng)是行業(yè)內(nèi)一個重要的基礎(chǔ)性工作。

　　磨損機制及其失效機理的研究對于打造名牌鏈條產(chǎn)品是至關(guān)重要的，磨損歷來是鏈條產(chǎn)品最重要而又最易察覺到的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。近年來，國內(nèi)已開始了滾子鏈、齒形鏈磨損失效機理的研究，微觀分析了鏈條的磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損等主要磨損機制，探討了接觸疲勞裂紋的生成、擴(kuò)展與剝落的動態(tài)過程以及循環(huán)硬化與循環(huán)軟化特性。隨著市場對鏈條產(chǎn)品耐磨性能的要求不斷提高（ε＜1%），全面系統(tǒng)地研究滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈以及特殊工況使用的鏈條等眾多產(chǎn)品的磨損特性勢在必行。作為一種技術(shù)發(fā)展趨勢，開展高速、沖擊、變速、變載、粉塵、腐蝕等嚴(yán)酷服役條件下的磨損機制及其失效機理的研究，并探討耐磨性提高的重要途徑將是一個具有實用價值的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新工程。

　　對于高速鏈傳動噪聲的重要性，行業(yè)內(nèi)已早有認(rèn)識，但相應(yīng)的研究與測試工作一直沒有進(jìn)展，究其原因，首先是行業(yè)內(nèi)沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗規(guī)范，而要想提出鏈傳動噪聲的評價指標(biāo)和測試方法，沒有堅實的前期研究基礎(chǔ)作為支撐也是很難實現(xiàn)的；其次，科學(xué)的噪聲測試環(huán)境和測試條件也限制了這方面工作的開展。當(dāng)前，已有不少鏈條產(chǎn)品，如：汽車發(fā)動機正時鏈、機油泵鏈、變速箱傳動鏈、摩托車發(fā)動機正時鏈等已逐漸引入了噪聲評價指標(biāo)，從而拉動了行業(yè)對這一市場需求技術(shù)策略的產(chǎn)生。應(yīng)該指出，噪聲的測試與研究不能僅限于鏈傳動系統(tǒng)的瞬時噪聲值，而是應(yīng)該對鏈傳動系統(tǒng)的瞬態(tài)信號或非穩(wěn)態(tài)信息的噪聲頻譜進(jìn)行實時分析，研究其噪聲的頻率一時間的動態(tài)特性，尋求產(chǎn)生噪聲的根源和降低噪聲的措施，從而在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)的評價標(biāo)準(zhǔn)和檢驗規(guī)范，而這一研究工作首先由高速套筒滾子鏈傳動和高速齒形鏈傳動起步，將具有重要的指導(dǎo)意義。

　　另外，在鏈傳動嚙合機理上應(yīng)開展務(wù)實的基礎(chǔ)技術(shù)研究，如對目前國際上應(yīng)用在高精機械傳動上的Hy-Vo的鏈條以及派生出的Hy-Vo嚙合鏈，（在同一?鏈條中既能實現(xiàn)外接觸又可內(nèi)接觸）、Hy-Vo多節(jié)距擺銷鏈（在同一?鏈條中有兩種節(jié)距尺寸）等新型鏈條的嚙合原理及其設(shè)計方法。

   　2、新產(chǎn)品的

　　隨著市場需求的變化，鏈條產(chǎn)品系列呈現(xiàn)了多元化趨勢，在普通型，加重型的基礎(chǔ)上，派生出一系列輕窄型產(chǎn)品，變異出帶O形密封圈自潤滑的系列產(chǎn)品以及彈簧滾子、金屬與橡膠混裝滾子的低噪聲系列產(chǎn)品；鏈條節(jié)距除向大、小節(jié)距兩端延伸外，還在小節(jié)距范圍內(nèi)插入了新的節(jié)距，使小節(jié)距分布更密，更適用于不同工況的傳動，呈現(xiàn)了“個性化”特征；在尺寸相同的條件下，派生出一系列不同疲勞強度、不同拉伸強度，甚至不同磨損性能的變異產(chǎn)品；在服役工況產(chǎn)品，出現(xiàn)了耐高溫、耐腐蝕、耐粉塵、耐強力磨損以及適于輸送各種物料結(jié)構(gòu)型式的產(chǎn)品；在材料應(yīng)用方面，除黑色金屬材料（包括不銹鋼材料）外，非金屬材料的應(yīng)用亦日漸廣泛如工程塑料、橡膠，還有復(fù)合材料等；在嚙合機制上，打破了非共軛傳動一統(tǒng)天下，準(zhǔn)共軛傳動和共軛傳動的新型鏈條嚙合原理及其設(shè)計方法的研究已基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需求。 

　　3、工藝技術(shù)

　　3.1沖壓技術(shù)

　　鏈條產(chǎn)品的模具和其技術(shù)發(fā)展的重點，應(yīng)該根據(jù)需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向，同時還必須是目前已有一定基礎(chǔ)，是有條件，有可能經(jīng)過努力發(fā)展起來的。為此，發(fā)展前景，可以從下面幾個方面考慮。

　?。?）精密模具：多工位級進(jìn)模和精沖模代表了沖模高新技術(shù)的主要發(fā)展方向，這類模具精度要求和壽命要求極高。這種模具在鏈條行業(yè)主要為制造汽車發(fā)動機用正時鏈、凸輪軸鏈、平衡軸鏈、機油泵鏈，自動變速器鏈，分動器鏈以及其它精密機械用高精度鏈條等使用。一般多工位級進(jìn)模，行業(yè)內(nèi)中大型企業(yè)已有所使用，但大分企業(yè)在精度和壽命上仍有一定差距。而對高精度多功能多工位級進(jìn)模和精沖模，目前還沒有很好的研發(fā)，今后發(fā)展趨勢是研發(fā)鏈板和附件多工位多功能硬質(zhì)合金高速級進(jìn)模和多工位復(fù)合精沖級進(jìn)模。

　?。?）快速經(jīng)濟(jì)模具和組合模具。鏈條產(chǎn)品據(jù)稱有2萬余種，結(jié)構(gòu)型式呈多元化、個性化，有的產(chǎn)品批量小，供貨周期短，尤其是各行各業(yè)使用的輸送連更是如此。這樣對生產(chǎn)技術(shù)管理提出了新的課題，如何適應(yīng)市場，構(gòu)建一種穩(wěn)定的快節(jié)奏的生產(chǎn)方式，保持在激烈市場競爭中發(fā)展和提高。我們認(rèn)為應(yīng)用經(jīng)濟(jì)模具和組合模具的前景最佳。經(jīng)濟(jì)模具有薄板模具、鋼帶模具、聚氨酯橡膠模具、鋅基合金模具等。組合模具如多元組合式?jīng)_模、分解式組合沖模、積木式組合模等。上述沖模具有生產(chǎn)周期短、成本低、適用性強等特點。

　?。?）模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

　?。?）模具CAD/CAM/CAE/CAPP技術(shù)以及信息化工程。

　?。?）模具最新制造技術(shù)（含用微電子、光電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件技術(shù)等信息技術(shù)帶動和提升的模具制造技術(shù)），高速銑削技術(shù)，電火花銑削加工、超精加工、特種加工、激光加工，快速原型制造技術(shù)，直接金屬成型技術(shù)，敏捷制造等。

　?。?）優(yōu)質(zhì)模具材料的正確使用（包括熱加工、機械加工、熱處理等工藝）

3.2熱處理技術(shù)

　　熱處理是鏈傳動行業(yè)的重要工藝，是保證和提高產(chǎn)品零件與使用壽命，充分發(fā)揮材料潛能的關(guān)鍵工序，是企業(yè)保持產(chǎn)品競爭能力的主要手段之一。 
應(yīng)用和適應(yīng)本行業(yè)工藝特點的先進(jìn)可靠自動化程度高、節(jié)能環(huán)保的設(shè)備與相關(guān)先進(jìn)技術(shù)是熱處理發(fā)展重點。

　　（1）工藝裝備：真空熱處理爐，微機全自動控制密封式可控氣氛多用爐熱處理生產(chǎn)線，微機全自動控制連續(xù)式可控氣氛熱處理生產(chǎn)線，微機全自動控制化學(xué)熱處理設(shè)備，微機全自動控制感應(yīng)加熱設(shè)備，熱處理微機全自動控制系統(tǒng)，高壽命工裝配件（輻射管、氧探頭、熱電偶等）。滲碳?xì)饫浯慊鸲嘤脿t和生產(chǎn)線，貝氏體等溫淬火爐和生產(chǎn)線，熱處理的人工智能維護(hù)和遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，無污染脫脂清洗生產(chǎn)線。

　?。?）工藝：專用熱處理淬火劑，聚合物淬火劑的合理應(yīng)用，金屬基體復(fù)合材料的熱處理，1010℃高溫快速滲碳，高溫快速回火，滲碳后等溫淬火，球墨鑄鐵貝氏體等溫淬火，精密控制冷卻方法。

　?。?）工藝材料和輔助材料：滲劑和冷卻氣的高純凈化，甲烷（丙烷）低溫（＜900℃）裂解催化劑，長壽命爐用耐熱合金，新型耐火、絕熱筑爐材料。

　?。?）測量：滲碳淬硬層、表層硬化層深度無損測量方法，準(zhǔn)確、無損、經(jīng)濟(jì)測熱處理殘余應(yīng)力的方法。

　?。?）工藝過程模擬：工件熱處理后的服役壽命分析模型，與合金成分、爐氣、溫度和時間對應(yīng)的金相組織模型和預(yù)測，預(yù)見畸變和殘余應(yīng)力的模型。

　?。?）環(huán)保和能源：燃燒產(chǎn)物中盡可能減少Nox的方法，含氰廢水高效、經(jīng)濟(jì)無害處理方法，無污染溶劑和脫脂劑，高效油水分離、廢油回收方法。低熱量的低成本回收方法，熱處理廢熱的多次利用。

　　3.3其它技術(shù)：

　　機械各行各業(yè)，除采用共用裝備和加工手段外，一般都有本行業(yè)的專業(yè)用裝備和加工手段，研發(fā)、制造、使用高精度、高效率的專用設(shè)備是鏈條行業(yè)提升整體技術(shù)質(zhì)量水平的重要課題之一。

　　走“產(chǎn)學(xué)研”之路，研發(fā)數(shù)控高精度卷管機（卷制零件的尺寸精度不低于IT8，形狀公差等級10-11級，位置公差等級7-8級），數(shù)控高精度銷軸切斷機（長度尺寸精度不大于IT10，形狀公差等級8級，位置公差等級7-8級），多工位高精度滾子冷擠機，高精度多功能高速鏈條裝配自動線（應(yīng)具有整機傳動精度高、定位準(zhǔn)確、剛性好，采用機械手夾持送件、內(nèi)孔定位、鋼球擠孔等技術(shù)，集組裝、鉚頭、予拉跑合檢測、拆節(jié)等功能），高效自動鏈板整列機，高效自動銷軸、套筒、滾子分選機等。

　　在拋光工序上要開展電化學(xué)光飾的研究，推廣應(yīng)用振動拋光機械和行星拋光機，推廣應(yīng)用環(huán)保型除污、光亮、去毛刺、清洗、烘干自動生產(chǎn)線，逐步改善目前滾筒光飾的作業(yè)環(huán)境。

　　4、鏈輪

　　鏈輪產(chǎn)業(yè)近年來也有新的發(fā)展空間，硬齒面粉末冶金鏈輪、交錯齒鏈輪、高精度鏈輪、精沖正時鏈輪等的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。鏈輪齒形，特別是齒形鏈鏈輪齒形，由于嚙合機制的變革，產(chǎn)生了一系列新齒形，其變位鏈輪的齒形設(shè)計方法與檢驗方法也正在研究與完善，與之相適應(yīng)的新型齒形鏈鏈輪滾刀的研發(fā)需同步起動。

　　作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鏈傳動行業(yè)同樣也有其高層面的前沿研究領(lǐng)域和行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢的前瞻性以及多學(xué)科交叉、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)等重大科技問題，上述這些重大科技都需要應(yīng)用CAD/CAE/CAM/CAPP計算機仿真技術(shù)，逆向工程，快速原型設(shè)計、概念設(shè)計、可靠性技術(shù)、高精度電鏡分析、頻譜分析等原理和技術(shù)來加以實現(xiàn)。

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