Nel contesto dell’avanzamento approfondito della strategia “Manufacturing Power”, l’industria delle macchine edili sta attraversando una trasformazione critica da “espansione quantitativa” a “salto qualitativo”.
Attrezzature pesanti come pale caricatrici, escavatori e bulldozer sono utilizzate da tempo in condizioni di lavoro difficili con elevata polvere, forti impatti e carichi pesanti. La durata e l’affidabilità dei componenti principali determinano direttamente la reputazione sul mercato e il valore del marchio dell’intera macchina.
La tecnologia di lavorazione dello specchio ad ultrasuoni, una tecnologia di lavorazione della superficie metallica, può ottenere contemporaneamente una finitura a specchio sulla superficie del pezzo, ottimizzare lo stress superficiale e rafforzare la durezza e la resistenza all’usura.
È stato implementato su larga scala nella produzione di massa e nella lavorazione di parti fondamentali di macchinari di ingegneria.
La tecnologia di lavorazione degli specchi a ultrasuoni è diversa dalla logica di lavorazione del taglio e della molatura tradizionali per rimuovere materiali. È un processo di rafforzamento della superficie plastica a freddo, senza taglio. Il suo principio fondamentale è: uno speciale generatore di ultrasuoni converte l’energia elettrica in vibrazioni meccaniche ad alta frequenza, facendo sì che la testa dell’utensile di lavorazione colpisca uniformemente la superficie metallica del pezzo con una frequenza di decine di migliaia di volte al secondo.
Sotto l’azione continua del microimpatto ad alta frequenza, i picchi d’onda microscopici metallici sulla superficie del pezzo vengono compattati e appiattiti e le cavità d’onda vengono riempite, ottenendo una superficie microscopica liscia;
allo stesso tempo, lo strato superficiale del metallo viene promosso per subire una deformazione plastica su scala nanometrica, la struttura metallografica superficiale viene ricostruita, lo stress di trazione residuo generato dalla tornitura e dalla rettifica viene eliminato e si forma uno strato denso di rinforzo dello stress di compressione.
Infine, senza modificare la precisione dimensionale del pezzo, si ottengono contemporaneamente molteplici miglioramenti delle prestazioni come elevata levigatezza, elevata durezza, elevata resistenza all’usura, resistenza alla fatica e resistenza alla corrosione, adattandosi alle condizioni di lavoro pesanti e durevoli dei macchinari di ingegneria.
Sulla base dei punti critici della lavorazione delle tre parti vulnerabili principali dei cilindri dei macchinari tecnici, dei mandrini dei frantoi e degli alberi di trasmissione di precisione, abbiamo utilizzato la tecnologia di lavorazione degli specchi a ultrasuoni per migliorare il processo e i risultati sono stati notevoli nei casi di produzione di massa.
Caso 1: lavorazione speculare e trasformazione del foro interno del cilindro dell’olio.
Il cilindro dell’olio è il componente di potenza principale delle macchine ingegneristiche. La qualità della superficie del foro interno del cilindro dell’olio influisce direttamente sulle prestazioni di tenuta e sulla durata.
Quando l’apparecchiatura funziona ad alta pressione, l’anello di tenuta viene facilmente usurato dalla microstruttura, causando perdite di olio e perdite di olio nel cilindro. Ciò non solo provoca la perdita di olio idraulico e diminuisce l’efficienza operativa, ma richiede anche frequenti arresti per sostituire l’anello di tenuta. I costi operativi e di manutenzione rimangono elevati, il che rappresenta un problema comune nella produzione di macchinari ingegneristici.
In risposta alle esigenze di lavorazione dei cilindri delle macchine ingegneristiche di grandi dimensioni, utilizziamo apparecchiature integrate per la lavorazione degli specchi a ultrasuoni per adattarci a scenari di lavorazione dei cilindri con ampia apertura e corsa lunga e ottenere un bloccaggio e uno stampaggio una tantum.
Non sono necessari processi secondari di lucidatura e levigatura nell’intero processo. L’apparecchiatura è dotata di un sistema intelligente per garantire una pressione di lavorazione precisa e stabile, evitare la deformazione del pezzo e adattarsi alle esigenze di produzione di massa.
Dopo la modifica, la superficie del foro interno del cilindro dell’olio raggiunge un effetto specchio industriale, la rugosità è stabilmente controllata al di sotto di Ra0,2μm e la struttura microscopica della parete interna è uniforme e densa.
La verifica delle effettive condizioni di lavoro mostra che l’usura dell’anello di tenuta del cilindro è notevolmente ridotta, le prestazioni di tenuta dell’apparecchiatura sono migliorate di oltre il 30% e non vi sono perdite o scarico della pressione in condizioni di lavoro ad alta pressione. La resistenza complessiva all’usura del cilindro dell’olio viene migliorata, la durata utile viene estesa e la frequenza media di manutenzione annuale dell’apparecchiatura viene ridotta.
Caso 2: lavorazione migliorata a specchio dell’albero principale di un frantoio minerario.
L’albero principale del frantoio è il componente portante e di trasmissione principale delle attrezzature di frantumazione mineraria. È ampiamente utilizzato nei principali macchinari di ingegneria mineraria come frantoi a mascelle, frantoi a cono e frantoi a urto. È stato a lungo sottoposto a condizioni di lavoro estreme come impatti ad alta intensità, estrusione di carichi pesanti, attrito di sabbia e ghiaia e corrosione da polvere.
In condizioni di funzionamento continuo con alta frequenza e carichi pesanti, la superficie dell’albero principale è soggetta a problemi quali usura abrasiva, graffi e corrosione per vaiolatura, che possono portare a scuotimenti dell’albero principale, aumento della eccentricità radiale, guasti ai cuscinetti e altri guasti. Nei casi più gravi, può verificarsi la rottura per fatica dell’albero principale, causando l’arresto delle apparecchiature e l’interruzione della capacità produttiva, con conseguenti enormi perdite economiche per la produzione mineraria. È anche la ragione principale dell’elevato tasso di guasto dei frantoi e degli alti costi di manutenzione.
In considerazione delle caratteristiche di lavorazione del diametro grande del mandrino del frantoio, dell’albero lungo e della superficie di accoppiamento per carichi pesanti, nonché dei punti critici derivanti dall’incapacità di eliminare completamente lo stress superficiale e l’insufficiente resistenza all’usura superficiale con i processi tradizionali, utilizziamo una tecnologia di lavorazione a specchio a ultrasuoni personalizzata per coprire completamente la superficie di lavoro circonferenziale esterna dell’albero principale e la posizione di accoppiamento del cuscinetto con lavorazione a microimpatto ad alta frequenza per ricostruire la struttura metallografica, eliminare lo stress di trazione residuo di macinazione e formare un’alta densità, strato rinforzato con sollecitazione di compressione ad alta durezza.
Dopo la trasformazione della tecnologia di lavorazione dello specchio a ultrasuoni, la rugosità superficiale dell’albero principale del frantoio è stabilmente controllata al di sotto di Ra0,2μm e la superficie è liscia e densa senza punti di concentrazione delle tensioni.
I dati di misurazione effettivi in condizioni di lavoro mostrano che il coefficiente di attrito della superficie del mandrino è significativamente ridotto, la resistenza all’usura di sabbia e ghiaia, alla vaiolatura e alla resistenza alla corrosione è significativamente migliorata e la durezza superficiale è costantemente aumentata, il che migliora i problemi dei mandrini tradizionali che sono inclini all’usura e alla sbucciatura.
Allo stesso tempo, la struttura di sollecitazione di compressione superficiale inibisce efficacemente la generazione e l’espansione delle cricche da fatica, migliora la durata anti-fatica del mandrino, riduce notevolmente l’eccentricità radiale durante il funzionamento dell’attrezzatura, rende il funzionamento della trasmissione più stabile, riduce significativamente il rumore delle vibrazioni, riduce il tasso di guasto dell’intera macchina, riduce notevolmente la frequenza di arresti e manutenzione delle attrezzature minerarie e garantisce efficacemente operazioni continue ad alto rendimento nella miniera.
Caso 3: finitura a specchio dell’albero di trasmissione di precisione di un macchinario di ingegneria.
I componenti principali della trasmissione, come gli alberi di trasmissione di potenza dei macchinari di ingegneria e gli alberi degli ingranaggi, hanno requisiti estremamente elevati di precisione superficiale, coassialità e resistenza alla fatica.
Sono presenti tensioni di trazione residue sulla superficie del corpo dell’albero. È probabile che si verifichi una concentrazione di stress in caso di funzionamento ad alta velocità a lungo termine e di impatti con carichi pesanti, causando distorsioni dell’albero, fessurazioni, piastrelle e altri guasti, compromettendo seriamente la stabilità della trasmissione dell’apparecchiatura.
Attrezzature per la lavorazione degli specchi a ultrasuoni e teste portautensili professionali personalizzate vengono utilizzate per completare la finitura e il rafforzamento dello specchio in un unico serraggio, evitando errori di posizionamento causati da serraggi multipli e garantendo la coassialità e l’accuratezza dimensionale delle parti dell’albero.
Dopo la lavorazione, la rugosità superficiale dell’albero di trasmissione può raggiungere meno di Ra0,2μm e una certa sollecitazione di compressione residua superficiale è preimpostata per formare uno strato uniforme di rinforzo della sollecitazione di compressione, che migliora notevolmente la resistenza alla fatica.
Durante il funzionamento dell’apparecchiatura, la trasmissione è più fluida e il rumore è inferiore, vengono eliminati difetti come il trattenimento e la rottura delle piastrelle e l’affidabilità e la durata dell’intero sistema di trasmissione sono qualitativamente migliorate.
Sulla base dei casi di produzione di massa sopra menzionati, rispetto ai tradizionali processi di levigatura e lucidatura, la tecnologia di lavorazione degli specchi a ultrasuoni presenta eccezionali vantaggi nella produzione di macchinari ingegneristici, risolvendo accuratamente i punti critici della produzione e dell’applicazione industriale:
1. Doppio aggiornamento di levigatezza e prestazioni, adattamento a standard di produzione di fascia alta: può ottenere stabilmente effetti di lavorazione super specchianti, completare contemporaneamente la finitura superficiale e il rafforzamento dello strato superficiale, migliorare le quattro proprietà fondamentali di resistenza all’usura, resistenza alla fatica, resistenza alla corrosione e sigillatura delle parti e soddisfare i requisiti di qualità delle parti di precisione dei macchinari di ingegneria di fascia alta.
2. Nessun inquinamento, verde e risparmio energetico: è una tecnologia di lavorazione senza taglio che non consuma il materiale di base del pezzo e non presenta inquinamento da polvere. È in linea con la tendenza allo sviluppo della produzione verde e all’ammodernamento a basse emissioni di carbonio della produzione di macchinari.
3. Ampia adattabilità e forte compatibilità: può essere adattato alla maggior parte delle parti metalliche di macchinari di ingegneria come cilindri, alberi, valvole, ingranaggi, ecc., tenendo conto della lavorazione di pezzi convenzionali e pezzi complessi, senza la necessità di modificare in modo significativo la linea di produzione.
L’industria nazionale delle macchine edili si trova attualmente in una fase critica di trasformazione da “produzione su scala” a “produzione intelligente di fascia alta”. Precisione insufficiente, durata breve e affidabilità insufficiente dei componenti sono sempre stati i principali colli di bottiglia che limitano la svolta delle macchine edili domestiche di fascia alta.
L’implementazione innovativa della tecnologia di lavorazione degli specchi a ultrasuoni ha compensato le carenze di qualità dal lato della produzione dei componenti, riducendo efficacemente il divario prestazionale tra le macchine edili nazionali e i prodotti internazionali di fascia alta.
Per le aziende manifatturiere, questa tecnologia può non solo migliorare la competitività di base dei prodotti e creare macchinari di ingegneria di fascia alta con elevata durata, bassi guasti e bassi livelli di funzionamento e manutenzione, ma anche migliorare la redditività del mercato dell’azienda e la reputazione del marchio riducendo i costi e aumentando l’efficienza; per l’industria, ha completamente rivoluzionato il modello tradizionale di lavorazione della superficie metallica e ha fornito supporto ai processi fondamentali per l’aggiornamento di precisione, a lungo termine e localizzato dei macchinari di ingegneria.
L’innovazione dei processi è la forza trainante principale per gli aggiornamenti della produzione delle apparecchiature.
Con i suoi molteplici vantaggi, la tecnologia di lavorazione degli specchi a ultrasuoni è diventata una delle migliori soluzioni di processo per risolvere i problemi di usura, perdite e frattura per fatica delle parti principali dei macchinari di ingegneria.
In futuro, continueremo ad approfondire il campo della lavorazione di precisione a ultrasuoni, continueremo a ottimizzare le soluzioni di processo, a creare soluzioni di lavorazione personalizzate per vari componenti principali dei macchinari di ingegneria, ad aiutare più aziende manifatturiere a superare i colli di bottiglia dei processi e a potenziare lo sviluppo di alta qualità e di fascia alta del settore dei macchinari di ingegneria con la produzione di precisione.
