Влияние на температурния контрол върху деформацията по време на заваряване на ролкови вериги
Въведение
В съвременната индустрия,ролкова веригае механичен компонент, широко използван в трансмисионни и транспортни системи. Неговото качество и производителност пряко влияят върху експлоатационната ефективност и надеждността на механичното оборудване. Заваряването е едно от ключовите звена в производствения процес на ролкови вериги, а контролът на температурата по време на заваряване има жизненоважно влияние върху деформацията на ролковите вериги. Тази статия ще проучи задълбочено механизма на влияние на контрола на температурата върху деформацията по време на заваряване на ролкови вериги, често срещаните видове деформация и мерките за техния контрол, с цел да предостави технически справки на производителите на ролкови вериги, както и да осигури основа за контрол на качеството за международни купувачи на едро.
Контрол на температурата по време на заваряване на ролкови вериги
Процесът на заваряване е по същество процес на локално нагряване и охлаждане. При заваряването с ролкови вериги обикновено се използват дъгово заваряване, лазерно заваряване и други заваръчни технологии, като тези методи на заваряване генерират високотемпературни източници на топлина. По време на заваряване температурата на заваръчния шев и околната зона се повишава бързо и след това се охлажда, докато промяната в температурата на зоната, далеч от заваръчния шев, е малка. Това неравномерно разпределение на температурата води до неравномерно термично разширение и свиване на материала, което води до деформация.
Влияние на температурата на заваряване върху свойствата на материала
Прекалено високата температура на заваряване може да доведе до прегряване на материала, което ще направи зърната му едри, като по този начин намали механичните свойства на материала, като якост и жилавост. В същото време, прекомерно високата температура може също да причини окисляване или карбонизация на повърхността на материала, което ще повлияе на качеството на заваряване и последващата обработка на повърхността. Напротив, твърде ниската температура на заваряване може да доведе до недостатъчно заваряване, недостатъчна якост на заварката и дори дефекти като несваряване.
Метод за контрол на температурата на заваряване
За да се гарантира качеството на заваряване, температурата на заваряване трябва да бъде стриктно контролирана. Обичайните методи за контрол включват:
Предварително нагряване: Предварителното нагряване на заваряваните части на ролковата верига преди заваряване може да намали температурния градиент по време на заваряване и да намали термичното напрежение.
Контрол на температурата между слоевете: В процеса на многослойно заваряване, стриктно контролирайте температурата на всеки слой след заваряване, за да избегнете прегряване или преохлаждане.
Допълнителна термична обработка: След завършване на заваряването, заваръчните части се подлагат на подходяща термична обработка, като например отгряване или нормализиране, за да се елиминира остатъчното напрежение, генерирано по време на заваряването.
Видове и причини за деформация при заваряване
Деформацията при заваряване е неизбежно явление в процеса на заваряване, особено при относително сложни компоненти като ролкови вериги. Според посоката и формата на деформация, деформацията при заваряване може да бъде разделена на следните видове:
Надлъжна и напречна деформация от свиване
По време на заваръчния процес, заварката и околните области се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. Поради свиването в посока на заварката и напречното свиване, заваръчният шев ще доведе до надлъжна и напречна деформация от свиване. Тази деформация е един от най-често срещаните видове деформация след заваряване и обикновено е трудна за ремонт, така че е необходимо да се контролира чрез прецизно рязане и запазване на допустимо свиване преди заваряване.
Деформация на огъване
Деформацията при огъване се причинява от надлъжното и напречното свиване на заваръчния шев. Ако разпределението на заваръчния шев върху компонента е асиметрично или последователността на заваряване е неразумна, заваръчният шев може да се огъне след охлаждане.
Ъглова деформация
Ъгловата деформация се причинява от асиметричната форма на напречното сечение на заваръчния шев или от неразумно големи заваръчни слоеве. Например, при Т-образно заваряване, свиването от едната страна на заваръчния шев може да доведе до напречна деформация от свиване около заваръчния шев в посока на дебелината.
Деформация на вълната
Вълнова деформация обикновено се появява при заваряване на тънкоплоски конструкции. Когато заваръчният елемент е нестабилен под въздействието на вътрешното напрежение при заваряване, той може да изглежда вълнообразен след заваряване. Тази деформация е по-често срещана при заваряване на тънкоплоски компоненти на ролкови вериги.
Механизмът на влияние на температурния контрол върху деформацията на заваряването
Влиянието на температурния контрол в процеса на заваряване върху деформацията на заваряването се отразява главно в следните аспекти:
Термично разширение и свиване
По време на заваряване температурата на заваръчния шев и околните области се повишава и материалът се разширява. Когато заваряването е завършено, тези области се охлаждат и свиват, докато промяната в температурата на зоната, далеч от заваръчния шев, е малка и свиването също е малко. Това неравномерно термично разширение и свиване ще доведе до деформация на заваръчния шев. Чрез контролиране на температурата на заваряване тази неравномерност може да се намали, като по този начин се намали степента на деформация.
Термично напрежение
Неравномерното разпределение на температурата по време на заваряване ще доведе до термично напрежение. Термичното напрежение е една от основните причини за деформация при заваряване. Когато температурата на заваряване е твърде висока или скоростта на охлаждане е твърде бърза, термичното напрежение ще се увеличи значително, което ще доведе до по-голяма деформация.
Остатъчно напрежение
След завършване на заваряването, във вътрешността на заваръчния елемент ще остане известно количество напрежение, което се нарича остатъчно напрежение. Остатъчното напрежение е един от присъщите фактори на деформацията при заваряване. Чрез разумен контрол на температурата може да се намали генерирането на остатъчно напрежение, като по този начин се намали деформацията при заваряване.
Мерки за контрол на деформацията при заваряване
За да се намали деформацията при заваряване, освен стриктния контрол на температурата на заваряване, могат да се предприемат и следните мерки:
Разумен дизайн на последователността на заваряване
Последователността на заваряване има голямо влияние върху деформацията на заваряването. Разумната последователност на заваряване може ефективно да намали деформацията на заваряването. Например, за дълги заваръчни шевове може да се използва методът на сегментирано обратно заваряване или методът на прескачащо заваряване, за да се намали натрупването на топлина и деформацията по време на заваряване.
Метод на твърдо фиксиране
По време на заваръчния процес може да се използва метод на твърдо фиксиране, за да се ограничи деформацията на заваръчния елемент. Например, скоба или опора се използват за фиксиране на заваръчния елемент на място, така че да не се деформира лесно по време на заваряване.
Метод против деформация
Методът против деформация е предварително прилагане на деформация, противоположна на заваръчната деформация, към заваръчния елемент, за да се компенсира деформацията, генерирана по време на заваряването. Този метод изисква точна оценка и регулиране според закона и степента на заваръчната деформация.
Обработка след заваряване
След заваряване, заваръчният елемент може да бъде правилно обработен допълнително, като например чукване, вибрация или термична обработка, за да се елиминират остатъчният стрес и деформация, генерирани по време на заваряването.
Анализ на казуса: контрол на температурата и контрол на деформацията при заваряване на ролкови вериги
Следва реален случай, който показва как да се подобри качеството на заваряване на ролкови вериги чрез мерки за контрол на температурата и контрол на деформацията.
Предистория
Фирма за производство на ролкови вериги произвежда партида ролкови вериги за конвейерни системи, изискващи високо качество на заваряване и малка деформация при заваряване. В ранното производство, поради неправилен контрол на температурата на заваряване, някои ролкови вериги са били огънати и деформирани под ъгъл, което е повлияло на качеството и експлоатационния живот на продукта.
Решение
Оптимизация на контрола на температурата:
Преди заваряване, ролковата верига, която ще се заварява, се предварително загрява, а температурата на предварително нагряване се определя на 150℃ в зависимост от коефициента на термично разширение на материала и изискванията на процеса на заваряване.
По време на процеса на заваряване, заваръчният ток и скоростта на заваряване се контролират стриктно, за да се гарантира, че температурата на заваряване е в подходящия диапазон.
След заваряване, заваръчната част се подлага на последваща термична обработка и се прилага процес на отгряване. Температурата се контролира на 650℃, а времето за изолация се определя на 1 час в зависимост от дебелината на ролковата верига.
Мерки за контрол на деформацията:
За заваряване се използва методът на сегментирано заваряване с обратно заваряване, като дължината на всяка заваръчна секция се контролира в рамките на 100 мм, за да се намали натрупването на топлина по време на заваряване.
По време на процеса на заваряване, ролковата верига се фиксира на място със скоба, за да се предотврати деформация при заваряване.
След заваряване, заваръчната част се заковава, за да се елиминира остатъчното напрежение, генерирано по време на заваряването.
Резултат
Чрез горепосочените мерки качеството на заваряване на ролковата верига е значително подобрено. Деформацията на заваряване е ефективно контролирана, а честотата на деформация на огъване и ъглова деформация е намалена с повече от 80%. В същото време здравината и издръжливостта на заваръчните части са гарантирани, а експлоатационният живот на продукта е удължен с 30%.
Заключение
Влиянието на температурния контрол върху деформацията по време на заваряване на ролкови вериги е многостранно. Чрез разумен контрол на температурата на заваряване, деформацията на заваряването може да бъде ефективно намалена и качеството на заваряване може да бъде подобрено. В същото време, в комбинация с разумна последователност на заваряване, метод на твърдо закрепване, метод против деформация и мерки за обработка след заваряване, заваръчният ефект на ролковите вериги може да бъде допълнително оптимизиран.
Време на публикуване: 09 юли 2025 г.