Materjali valik ja sissetulev ülevaatus
Ümmarguse terase muutmine täppisterasest võlliks algab tooraine hoolika valiku ja range sissetuleva kontrolliga. Olenevalt rakendusest võib alusmaterjaliks olla madala süsinikusisaldusega teras, keskmise süsinikusisaldusega teras (nt AISI 1045), legeerteras (nt 4140 või 42CrMo) või roostevaba teras, sealhulgas 304, 316 ja 17-4PH. Ümmargune teras tarnitakse kuumvaltsitud, külmtõmmatud või sepistatud kujul ning selle keemilist koostist, kõvadust ja mikrostruktuuri tuleb kontrollida veski katsearuannete alusel. Sisemiste defektide, nagu praod, kandmised või poorsus, tuvastamiseks, mis võivad kahjustada lõplikku võlli, võib läbi viia ultrahelitesti või magnetosakeste kontrolli. Samuti kontrollitakse läbimõõtu, sirgust ja pinna seisukorda, et tagada materjali sobivus järgnevaks töötlemiseks. See esimene etapp on kriitiline, kuna valmis terasvõlli kvaliteeti piirab põhimõtteliselt sissetuleva ümarterase kvaliteet.
Lõikamine ja tooriku ettevalmistamine
Kui ümarteras on heaks kiidetud, lõigatakse see lintsaagide, ketassaagide või abrasiivsete lõikemasinate abil vajaliku tooriku pikkuseks. Lõikepikkus peab arvestama töötlemisvaru, kuumtöötlemise moonutusi ja kinnitusnõudeid treimisel. Suure läbimõõduga võllide puhul võib toorik olla pügatud või leegiga lõigatud, kuid täppisvõllide puhul on eelistatud saelõikamine, kuna see annab puhtad kandilised otsad ja minimeerib materjali raiskamist. Pärast lõikamist on tooriku otsad sageli faasitud või kaetud, et hõlbustada tsentreerimist ja pakkimist. Kui võll vajab spetsiifilist teravoolu või paremaid mehaanilisi omadusi, võib tooriku enne töötlemist kuumutada ja sepistada või sepistada. Mõnel tootmisviisil töödeldakse ümmargust terast otse ilma sepistamiseta, eriti kui võll on väike või kui materjal on juba külmtõmmatud või treitud.
Kuumtöötlus ja mikrostruktuuri kontroll
Kuumtöötlus mängib otsustavat rolli lõpliku terasvõlli mehaaniliste omaduste määramisel. Sõltuvalt terase kvaliteedist ja hooldusnõuetest võib toorik või poolvalmis võll läbida normaliseerimise, lõõmutamise, karastamise ja karastamise või korpuse karastamise. Keskmise süsinikusisaldusega ja legeerteraste puhul kasutatakse suure tõmbetugevuse, voolavuspiiri ja löögitugevuse tasakaalu saavutamiseks tavaliselt karastamine ja karastamine. Roostevaba terase puhul võib korrosioonikindluse taastamiseks ja pingete leevendamiseks kasutada lahusega lõõmutamist. Kuumtöötlus tuleb läbi viia kontrollitud ahjudes, kus on täpne temperatuuri ja atmosfääri reguleerimine, et vältida dekarburiseerumist, oksüdatsiooni ja moonutusi. Pärast kuumtöötlemist võlli sageli sirgendatakse ning kontrollitakse selle kõvadust ja mikrostruktuuri. Ebapiisav kuumtöötlus võib põhjustada pehmeid kohti, pragusid või ebapiisavat väsimuskindlust, mistõttu on see etapp hädavajalik nõudlike rakenduste jaoks, nagu autovõllid, pumbavõllid ja hüdrovardad.
CNC treimine ja töötlemine
Kuumtöödeldud või normaliseeritud ümarteras siseneb seejärel töötlemisfaasi, alustades töötlemata treimisega. CNC-treipingil või treimiskeskusel on võll kaetud, tsentreeritud ja pööratud, et eemaldada katlakivi, dekarbureeritud kiht ja liigne materjal. Töötlemata treimine määrab kindlaks põhiläbimõõdu ja pikkuse, jättes samal ajal poolviimistlus- ja viimistlusoperatsioonidele ühtlase varu. CNC-mehaaniline töötlemine tagab korratava täpsuse ja kaasaegsed treikeskused saavad ühe seadistusega teha mitu toimingut – treimine, soonimine, keermestamine, puurimine ja puurimine. Kiilusoonte, tasapindade, splintide või ristavadega võllide puhul kasutatakse nende funktsioonide täiendamiseks CNC-freespinke või frees-treimiskeskusi. Töötlemisprotsess peab kontrollima lõikekiirust, ettenihkekiirust, lõikesügavust ja jahutusvedeliku pealekandmist, et vältida töö kõvenemist, tööriista kulumist ja termilisi moonutusi, eriti roostevaba terase ja legeerterase töötlemisel.
Lihvimine ja täppisviimistlus
Paljude terasvõllide puhul on lihvimine viimane töötlemisoperatsioon, millega saavutatakse nõutav mõõtmete täpsus ja pinnaviimistlus. Silindrilist lihvimist, tsentriteta lihvimist või CNC-lihvimist kasutatakse võlli lõpliku läbimõõduni viimiseks ja kuumtöötlemisest või treimisest tekkivate jääkmoonutuste parandamiseks. Lihvimine parandab ka ümarust, sirgust ja pinna karedust, mis on kriitilise tähtsusega laagripesade, tihenduspindade ja libisevate kinnituste jaoks. Pärast lihvimist võib võlli hõõrdumise vähendamiseks ja korrosioonikindluse parandamiseks poleerida, poleerida või superviimistleda. Täppisvõllide puhul on võimalik saavutada nii madalaid pinnakareduse väärtusi kui Ra 0,2 μm. Lihvimisprotsessi tuleb hoolikalt kontrollida, et vältida põlemist, pragunemist või jääkpingete tekitamist, mis võivad mõjutada väsimuse kestust.
Pinnatöötlus- ja katmistehnoloogiad
Pinnatöötlus on oluline terasvõllide kulumiskindluse, korrosioonikindluse ja väsimustugevuse suurendamiseks. Levinud pinnatöötlused hõlmavad kroomimist, nitridimist, induktsioonkarastamist ja katmist. Kroomitud kattekiht moodustab kõva kulumiskindla kihi, mis kaitseb ka korrosiooni eest ja vähendab hõõrdumist. Nitriidimine toob pinnale lämmastiku, luues kõva korpuse ilma mõõtmete moonutamata. Induktsioonkarastus karastab valikuliselt võlli pinda, säilitades samal ajal sitke südamiku. Roostevabast terasest võllide puhul taastab passiveerimine passiivse oksiidikihi ja maksimeerib korrosioonikindlust. Olenevalt rakendusest võidakse määrata täiendavaid töötlusi, nagu must oksiid, tsinkimine või keraamilised pinnakatted. Pinnatöötluse valik sõltub kasutuskeskkonnast, koormustingimustest ja nõutavast kasutuseast.
Kvaliteedikontroll ja lõpptarne
Valmis terasvõll peab enne tarnimist läbima põhjaliku kontrolli. Mõõtmete ülevaatus kontrollib läbimõõtu, pikkust, väljavoolu, kontsentrilisust ja sirgust, kasutades mikromeetreid, nihikuid, näidikuid ja koordinaatmõõteseadmeid. Pinna karedust mõõdetakse profilomeetritega. Kõvaduskatse kinnitab, et kuumtöötlemine on saavutanud kindlaksmääratud omadused. Kriitiliste võllide puhul võib nõuda mittepurustavaid katseid, nagu ultrahelikontroll, magnetosakeste kontroll või värvaine läbitungimise testimine. Mehaanilisi katseid, sealhulgas tõmbekatseid ja löögikatseid, võib teha tüüpiliste proovidega. Lõpuks võll puhastatakse, kaitstakse roostevastase õli või pakendiga ja märgistatakse jälgitavuse tagamiseks identifitseerimismärgiga. Täielik töötlemisoperatsioon – ümarterasest täppisterasest võllini – ühendab materjaliteaduse, täppistehnika ja range kvaliteedikontrolli, et tarnida komponente, mis vastavad autotööstuse, tööstuse, hüdraulika ja kosmoserakenduste nõudlikele nõuetele.
