Избор материјала и улазна инспекција
Трансформација округлог челика у прецизну челичну осовину 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 осовину. 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 готовог челичног вратила у основи 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 прецизна 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 завршног челичног 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, осовина 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.
ЦНЦ операције токарења и обраде
Термички обрађени или нормализовани округли челик тада улази у фазу обраде, почевши од грубог токарења. На ЦНЦ стругу или центру за стругање, осовина 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.
Брушење и прецизна завршна обрада
За многе челичне 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, осовина може бити полирана, полирана или суперфинирана како би се смањило трење и побољшала отпорност на корозију. Вредности храпавости површине од Ра 0,2 μм могу се постићи за прецизне осовине. Процес млевења се мора пажљиво контролисати како би се избегло сагоревање, пуцање или изазивање заосталих напона који могу утицати на век трајања.
Технологије обраде површина и премаза
Површинска обрада је неопходна за повећање отпорности на хабање, отпорност на корозију и чврстоћу на замор челичних вратила. Уобичајени површински третмани укључују хромирање, нитрирање, индукцијско очвршћавање и премазивање. Хромирање одлаже тврди слој отпоран на хабање који такође обезбеђује заштиту од корозије и смањује трење. Нитрирање уводи азот у површину, стварајући чврсто кућиште без изобличења димензија. Индукцијско очвршћавање селективно очвршћава површину осовине уз одржавање чврстог језгра. За осовине од нерђајућег челика, пасивизација обнавља слој пасивног оксида и максимизира отпорност на корозију. Додатни третмани као што су црни оксид, поцинчавање или керамички премази могу бити специфицирани у зависности од примене. Избор површинске обраде зависи од радног окружења, услова оптерећења и потребног века трајања.
Провера квалитета и коначна испорука
Готова челична осовина 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. На крају, осовина се чисти, штити уљем против рђе или амбалажом и означава идентификацијом ради следљивости. Комплетна операција обраде — од округлог челика до прецизне челичне осовине — комбинује науку о материјалима, прецизно инжењерство и ригорозну контролу квалитета како би се испоручиле компоненте које испуњавају захтевне захтеве аутомобилске, индустријске, хидрауличне и ваздухопловне примене.
