Избор материјала и улазна инспекција
Трансформација округлог челика у прецизну шипку осовине почиње пажљивим одабиром сировина и ригорозном улазном инспекцијом. У зависности од примене, основни материјал може бити челик са ниским садржајем угљеника, челик са средњим угљеником као што је АИСИ 1045, легирани челик као што је 4140 или 42ЦрМо, или нерђајући челик, укључујући 304, 316 и 17-4ПХ. Округли челик се испоручује у топловаљаном, хладно вученом или кованом стању, а његов хемијски састав, тврдоћа и микроструктура морају бити верификовани у складу са извештајима о испитивању млина. Ултразвучно тестирање или инспекција магнетним честицама може се извршити да би се открили унутрашњи дефекти као што су пукотине, инклузије или порозност који би могли да угрозе завршну шипку осовине. Пречник, равност и стање површине се такође проверавају како би се осигурало да је материјал погодан за накнадну машинску обраду. Ова прва фаза је критична јер је квалитет готове шипке осовине суштински ограничен квалитетом надолазећег округлог челика.
Сечење и припрема гредице
Када је округли челик одобрен, сече се на потребну дужину гредице помоћу трачних тестера, кружних тестера или машина за абразивно сечење. Дужина реза мора да узме у обзир додатак за машинску обраду, изобличење термичке обраде и захтеве за стезање током стругања. За осовине великог пречника, гредица се може резати или сећи пламеном, али сечење тестером је пожељније за прецизне шипке вратила јер производи чисте, квадратне крајеве и минимизира отпад материјала. Након сечења, крајеви гредице су често закошени или окренути како би се олакшало центрирање и стезање. Ако осовина захтева специфичан проток зрна или побољшана механичка својства, гредица се може загрејати и ковати или пореметити пре обраде. У неким производним правцима, округли челик се директно обрађује без ковања, посебно када је осовина мала или када је материјал већ у хладно вученом или токарском стању.
Термичка обрада и контрола микроструктуре
Топлотна обрада игра одлучујућу улогу у одређивању механичких својстава завршне шипке вратила. У зависности од квалитета челика и захтева за сервисирање, гредица или полупроизвод може да се подвргне нормализацији, жарењу, каљењу и каљењу или каљењу кућишта. За средње угљеничне и легиране челике, каљење и каљење се обично користе за постизање равнотеже високе затезне чврстоће, чврстоће течења и ударне жилавости. За нерђајуће челике може се применити жарење раствором да би се повратила отпорност на корозију и ублажила напона. Термичка обрада се мора изводити у контролисаним пећима са тачном регулацијом температуре и атмосфере како би се спречила декарбонизација, оксидација и изобличење. Након термичке обраде, шипка осовине се често исправља и проверава на тврдоћу и микроструктуру. Неадекватна топлотна обрада може да доведе до меких тачака, пуцања или недовољне отпорности на замор, што ову фазу чини неопходном за захтевне примене као што су осовине аутомобила, осовине пумпе и хидрауличне шипке.
Грубо стругање и ЦНЦ обрада
Термички обрађени или нормализовани округли челик тада улази у фазу обраде, почевши од грубог токарења. На ЦНЦ стругу или центру за стругање, шипка осовине је окренута, центрирана и окренута како би се уклонио каменац, разугљенични слој и вишак материјала. Грубо токарење утврђује основни пречник и дужину, а оставља уједначен додатак за полузавршне и завршне операције. ЦНЦ обрада обезбеђује поновљиву тачност, а модерни центри за стругање могу да обављају више операција—окретање, жлебове, урезивање навоја, бушење и бушење—у једном подешавању. За осовине са уторима за кључеве, равнима, уторима или унакрсним рупама, ЦНЦ машине за глодање или центри за окретање глодалица користе се за комплетирање ових карактеристика. Процес обраде мора да контролише брзину резања, брзину помака, дубину резања и примену расхладне течности како би се избегло очвршћавање, хабање алата и термичко изобличење, посебно када се обрађују нерђајући челик и легирани челик.
Полузавршна обрада и прецизно стругање
Након грубе обраде, шипка осовине се подвргава полузавршној обради и прецизном стругању да би се приближила коначним димензијама. У овој фази, радни предмет се често ослобађа од напрезања или се дозвољава да се стабилизује како би се спречиле промене димензија током завршне обраде. Полузавршна обрада уклања преостале залихе уз задржавање концентричности и равности. Прецизно окретање тада доводи пречник, дужину рамена и полупречник угла у уске толеранције, често мерене у стотим деловима милиметра. За високо прецизне шипке вратила, процес стругања се може изводити на ЦНЦ струговима опремљеним алатом под напоном, аутоматским мењачима алата и мерењем у процесу. Завршна обрада површине се пажљиво прати јер утиче на век трајања, перформансе заптивања и отпорност на хабање. Шипка вратила такође може бити динамички балансирана у овој фази ако ће радити при великим брзинама ротације.
Брушење, полирање и обрада површине
За многе шипке осовине, брушење је завршна операција обраде којом се постиже потребна тачност димензија и обрада површине. Цилиндрично брушење, брушење без центра или ЦНЦ брушење се користи да се вратило доведе до коначног пречника и да се исправи било каква заостала изобличења од топлотне обраде или окретања. Брушење такође побољшава заобљеност, равност и храпавост површине, који су критични за лежишта лежаја, заптивне површине и клизне спојеве. Након брушења, шипка осовине може бити полирана, полирана или суперфинирана како би се смањило трење и побољшала отпорност на корозију. Површински третмани као што су хромирање, нитрирање, индукционо очвршћавање или премазивање могу се применити да би се побољшала отпорност на хабање и чврстоћа на замор. За шипке осовине од нерђајућег челика, пасивизација се често изводи како би се обновио слој пасивног оксида и максимизирала отпорност на корозију.
Инспекција, тестирање и коначна испорука
Готова шипка вратила мора проћи свеобухватну инспекцију пре испоруке. Инспекција димензија верификује пречник, дужину, одбојност, концентричност и праволинију помоћу микрометара, чељусти, индикатора бројача и машина за мерење координата. Храпавост површине се мери профилометрима. Испитивање тврдоће потврђује да је термичка обрада постигла наведена својства. Испитивање без разарања као што је ултразвучна инспекција, инспекција магнетним честицама или испитивање пенетрантима боје може бити потребно за критичне осовине. Механичка испитивања, укључујући испитивање затезања и удара, могу се извршити на репрезентативним узорцима. Коначно, шипка вратила се чисти, штити уљем против рђе или амбалажом и означава идентификацијом ради следљивости. Комплетан процес машинске обраде од округлог челика до шипке осовине комбинује науку о материјалима, прецизно инжењерство и ригорозну контролу квалитета за испоруку компоненти које испуњавају захтевне захтеве аутомобилске, индустријске, хидрауличне и ваздухопловне примене.
