Die Herausforderung von Niedrigtemperaturumgebungen: Wie man die Formgenauigkeit in geschweißten Rohrmühlen bei -10°C beibehält?

In Regionen wie Russland und Nordeuropa fallen die Wintertemperaturen oft unter -10°C. Extreme Kälte kann die Transmissionseffizienz von geschweißten Rohrmühlen reduzieren und Schwankungen in der Formgenauigkeit verursachen (Rundheitsfehler können von ±0,08 mm auf ±0,15 mm ansteigen). Um dieses Problem zu beheben, sind technische Modifikationen an der Schmierölauswahl und den Motorvorheizsystemen erforderlich, kombiniert mit materialwissenschaftlichen und thermodynamischen Prinzipien, um eine stabile Produktion zu erreichen.​

I. Kernauswirkungen von niedrigen Temperaturen auf Mühlen: Von Schmierungsversagen bis zu Präzisionsabweichungen​

Die größte Herausforderung in Niedrigtemperaturumgebungen liegt in plötzlichen Veränderungen der physikalischen Eigenschaften von Materialien:​

• Bei -10°C erhöht sich die Viskosität von gewöhnlichem mineralischem Schmieröl im Vergleich zur Raumtemperatur um das 3-5-fache, was zu einem plötzlichen Anstieg des Widerstands in Transmissionsteilen wie Wälzlagern und Getrieben führt, wobei sich Verzögerungen von bis zu 0,5 Sekunden ergeben, was sich direkt auf die Formsynchronisation auswirkt;​

• Der Isolationswiderstand von Motorwicklungen nimmt bei niedrigen Temperaturen ab (Isoliermaterialien der Klasse F können einen Isolationswiderstand von 100 MΩ auf 20 MΩ bei -10°C verzeichnen), wodurch der Spitzenanlaufstrom um 20 % erhöht und Fehlfunktionen in Steuerungssystemen leicht ausgelöst werden;​

• Die Duktilität von Stahlbändern nimmt bei niedrigen Temperaturen um 5-8 % ab. Wenn die Umformkraft instabil ist, können sich Rohre verziehen oder reißen, wodurch die Ausschussraten auf über 8 % steigen.​

II. Schmierölauswahl: Ein Viskositätsindex ≥140 ist die "Grundlage" für die Niedertemperaturschmierung​

Gemäß den ISO 3448-Standards sind synthetische Getriebeöle für Niedrigtemperaturumgebungen erforderlich, wobei die Kernindikatoren Folgendes umfassen:​

• Viskositätsindex (VI) ≥140: Ein höherer VI bedeutet geringere Viskositätsänderungen mit der Temperatur. Beispielsweise hat ein PAO-Synthetiköl eine kinematische Viskosität von 150 cSt bei -10°C und 120 cSt bei Raumtemperatur (25°C), mit einer Viskositätsänderungsrate von nur 25 % (im Vergleich zu 60 % bei gewöhnlichen Mineralölen);​

• Pourpoint ≤-30°C: Stellt sicher, dass das Öl bei extremer Kälte nicht erstarrt, was durch Zugabe von Pourpoint-Depressoren (z. B. Polymethacrylat) erreicht werden kann;​

• Extreme Druck- und Verschleißschutzeigenschaften (Timken OK-Wert ≥35 kg): Ölfilme auf Metalloberflächen neigen bei niedrigen Temperaturen zum Reißen, was die Zugabe von Schwefel-Phosphor-Additiven erfordert, um chemische Schutzfilme zu bilden und den Verschleiß an Wälzlagern zu reduzieren.​

III. Modifikation des Motorvorheizsystems: Präzise Anwendung thermodynamischer Prinzipien​

Wenn ein Motor direkt bei -10°C gestartet wird, dauert es 30 Minuten, bis die Wicklungstemperatur von -10°C auf die Betriebstemperatur (80°C) ansteigt, wobei die Drehmomentschwankungen während dieser Zeit 15 % erreichen. Der Modifikationsplan basiert auf der Gradientenheiztheorie:​

• PTC-Heizkörper-Integration: 12 Stück 200W PTC-Keramikheizkörper sind in die Motorstatorwicklungen eingebettet, mit PLC-gesteuerter "schrittweiser Erwärmung" — zuerst Erwärmung auf -2°C bei 50 % Leistung (10 Minuten), dann auf 5°C bei 100 % Leistung (weitere 5 Minuten), wodurch sichergestellt wird, dass der Isolationswiderstand auf über 50 MΩ zurückkehrt;​

• Temperatur-Regelkreis: PT100-Sensoren werden im Motorgehäuse und in den Wicklungen installiert, um Temperaturunterschiede (≤5°C) in Echtzeit zu überwachen und eine Isolationsalterung aufgrund von lokaler Überhitzung zu verhindern;​

• Verbundene Vorheizung von Getriebesystemen: Während der Motorvorheizung treiben Hydraulikpumpen die Walzen mit niedriger Geschwindigkeit (10 m/min) im Leerlauf an und nutzen die Reibungswärme, um die Erwärmung des Schmieröls zu unterstützen, wodurch die "Aufwärmzeit" für die formelle Produktion auf 15 Minuten verkürzt wird.​

Datenverifizierung: Nach der Modifikation sank der Spitzenanlaufstrom der Motoren in einem nordeuropäischen Werk auf das 5-fache des Nennstroms (zuvor das 7-fache), die Drehmomentschwankungen der Formwalzen wurden innerhalb von ±5 % kontrolliert und der Rundheitsfehler von φ32 mm Rohren stabilisierte sich bei ±0,07 mm.​

IV. Systemintegrationseffekte: Von der Labor- zur Produktionslinienvalidierung​

Nach der Modifikation erreichte die ZY32-Mühle an einem russischen Kundenstandort Folgendes bei -12°C:​

• Schmierölsystem: Druckverlust bei -10°C sank von 0,8 MPa auf 0,3 MPa, wobei der Lagertemperaturanstieg bei 45 K stabil war (internationaler Standard ≤60 K);​

• Motorsystem: 100 % Erfolgsquote für den ersten Start nach dem Vorheizen, ohne Ausfälle durch niedrige Temperaturen;​

• Produktpräzision: Die Ausschussrate für geschweißte Rohre sank von 7,2 % (vor der Modifikation) auf 2,1 %, wodurch die monatlichen Verluste um ca. 120.000 Euro reduziert wurden.​

Die Präzisionskontrolle in Niedrigtemperaturumgebungen beruht im Wesentlichen auf Materialwissenschaft und thermodynamischem Design, um Umwelteinflüsse auszugleichen. Für die russischen und nordeuropäischen Märkte ist die Auswahl von synthetischen Schmierölen mit VI≥140 und intelligenten Vorheizsystemen nicht nur für die Produktion notwendig, sondern auch ein technischer Wettbewerbsvorteil, um geografische Einschränkungen zu überwinden.​

Zhangjiagang Zhongyue Metallurgy Equipment Technology Co., Ltd. ist ein Vorreiter in der Herstellung von Präzisionsmetallurgieanlagen. Mit über einhundertfünfzig jährlichen Produktionen ermöglichen unsere Hochfrequenz-Schweißrohrmühlen und H-Träger-Linien die Automobil-, Medizin- und erneuerbare Energien-Industrie. Wir setzen uns für exzellente Forschung und Entwicklung sowie kundenorientierte Innovation ein und treiben die Entwicklung der intelligenten Fertigung weltweit voran.