鏈條拉力試驗標準及應用
拉力測試是鏈條重要的測試項目,所有的國際標準都有規定鏈條的拉力標準(不鏽鋼鏈條除外),也是判斷鏈條品質的重要特性之一,透過拉力試驗結果,可以判斷鏈條製造過程是否有材質、熱處理、零件、組立等缺陷。
一、鏈條拉力試驗的測試方法
依據 ISO 606(Short-pitch transmission precision roller and bush chains, attachments and associated chain sprockets)標準,鏈條拉力測試重點如下:
- 測試拉力的鏈條,至少要有5個自由鏈節的長度。
- 測試鏈條與拉力試驗機的連接,用允許在鏈節法平面以及鏈條中心線的二側自由運動的夾具連接。
- 拉力應緩慢地施加,其速度不要超過50.8mm/min。
- 隨著拉力增加,鏈條會同時被拉長,一直到鏈條斷裂過程的最高拉力,則為鏈條的抗拉強度,也可以從應力-應變曲線圖(force/extension diagram)來判讀,應力曲線的最高點即為鏈條的抗拉強度。
- 如果斷裂點發生在鏈條與夾具連接的位置時,則為無效試驗。
- 拉力試驗是屬於破壞試驗,即使鏈條外觀沒有明顯損傷,拉力試驗過的鏈條樣品,不能再使用。
二、拉力試驗標準
除了鑄造鏈條、塑膠鏈條,大部分的鏈條國際標準都有規定鏈條的拉力標準,以下列出主要的國際標準:
- 滾子鏈條(Roller chain):ISO 606、ASME B29.1、JIS B1801。
- 雙節距滾子鏈條(Double pitch roller chain):ISO 1275、ASME B29.100、JIS B 1803。
- 鏈板鏈條(Leaf chain):ISO 4347、ASME B29.8、JIS B 1804。
- 摩托車鏈條(Motorcycle chain):ISO 10190。
- 不鏽鋼鏈條(Stainless steel chain):除了ASME B29.21(700 Class Chains, Attachments, and Sprocket Teeth for Water and Sewage Treatment Plants)有規定不鏽鋼鏈條拉力標準之外,目前在Roller chain、Double pitch roller chain、leaf chain等鏈條標準,都是針對碳鋼/合金鋼鏈條所訂定,但並沒有對不鏽鋼鏈條訂出標準,業界生產的不鏽鋼鏈條,只有在尺寸方面是參照碳鋼/合金鋼鏈條標準,但拉力方面,不鏽鋼鏈條拉力較低,無法達到碳鋼/合金鋼鏈條標準。
- 以下是ISO 606、JIB B 1801以及ASME B29.1規定的Roller chain鏈條拉力標準和MCC鏈條平均拉力:
ISO 606、JIS B 1801與ASME B29.1Roller chain規定之拉力標準: | ||||||||||||||
單位(kN) | 25 | 35 | 41 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 180 | 200 | 240 |
ISO/JIS | 3.5 | 7.9 | 6.7 | 13.9 | 21.8 | 31.3 | 55.6 | 87.0 | 125.0 | 170.0 | 223.0 | 281.0 | 347.0 | 500.0 |
ASME | 3.47 | 7.83 | 6.67 | 13.9 | 21.71 | 31.27 | 55.6 | 86.87 | 125.1 | 170.27 | 222.4 | 281.47 | 347.5 | 500.4 |
MCC 平均 | 4.41 | 10.29 | 11.76 | 18.13 | 30.38 | 43.12 | 76.44 | 112.7 | 147.0 | 196.0 | 274.4 | 372.4 | 470.4 | 671.3 |
三、MCC拉力試驗機介紹
- 拉力試驗機是以油壓或是電力驅動方式,透過荷重元(load cell)或是油壓感應力量值,MCC目前二台新型的拉力試驗機,其中1台是200噸(2000kn)臥式拉力機,另1台是20噸(200kn)立式拉力機,測試能力涵蓋全系列標準滾子鏈條(Roller chain)及鏈板鏈條(Leaf chain)。
- 以上二者都是電腦控制的最新機型,測試拉力同時也能顯示拉力與伸長關係(應力應變曲線)以及彈性限度、降伏點等數據,也能設定測試速度、測試位移、荷重速率等不同的測試條件,並且能夠將所有的測試記錄以資料庫檔案儲存,可以查詢各種規格鏈條的拉力變化,做為控制/提升品質的依據。
四、拉力試驗應用及效益
1. 確保鏈條品質,保證MCC製造的鏈條強度超越標準要求。
2. 改善鏈條品質,如果拉力試驗結果發現異常,可以進一步分析原因並進行改善,可能的異常原因舉例如下:
- 材質問題:材質等級不佳、材質錯誤/誤用。
- 熱處理問題:熱處理條件錯誤、熱處理設備異常。
- 零件問題:鏈片沖孔位置偏離(偏孔)、小軸太短(短軸)。
- 組立問題:缺件、混料。
3. 提升鏈條強度:測試新的材料、新的熱處理方法,提升鏈條強度。
4. 新產品開發:測試新開發的鏈條強度是否符合相關要求。