Analiza utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora
Uvod
Kao važna osnovna komponenta koja se široko koristi u raznim mehaničkim prijenosnim i transportnim sistemima, performanse i vijek trajanjavaljkasti lanacimaju vitalni utjecaj na pouzdanost i efikasnost rada cijele opreme. Među mnogim faktorima koji utječu na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora, deformacija zavarivanja je važan aspekt koji se ne može zanemariti. Ovaj članak će detaljno istražiti mehanizam utjecaja, stepen utjecaja i odgovarajuće kontrolne mjere deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora, s ciljem da pomogne praktičarima u srodnim industrijama da bolje razumiju ovaj problem, kako bi poduzeli efikasne mjere za poboljšanje kvalitete i pouzdanosti valjkastog lanca, produženje njegovog vijeka trajanja i osiguranje stabilnog rada mehaničkog sistema.
1. Struktura i princip rada valjkastog lanca
Valjkasti lanac se obično sastoji od osnovnih komponenti kao što su unutrašnja ploča lanca, vanjska ploča lanca, osovinica klina, čahura i valjak. Njegov princip rada je prenos snage i kretanja kroz spajanje zuba valjka i lančanika. Tokom procesa prenosa, različite komponente valjkastog lanca su izložene složenom naprezanju, uključujući zatezno naprezanje, naprezanje savijanja, kontaktno naprezanje i udarno opterećenje. Ponavljano djelovanje ovih naprezanja će uzrokovati oštećenje valjkastog lanca usljed zamora materijala i na kraju uticati na njegov vijek trajanja usljed zamora materijala.
2. Uzroci deformacije zavarivanja
U procesu proizvodnje valjkastih lanaca, zavarivanje je ključni postupak koji se koristi za spajanje vanjske ploče lanca s osovinom i drugim komponentama. Međutim, deformacija zavarivanja je neizbježna u procesu zavarivanja. Glavni razlozi uključuju:
Unos toplote pri zavarivanju: Tokom zavarivanja, visoka temperatura koju generiše luk uzrokovat će lokalno i brzo zagrijavanje zavarenog spoja, što uzrokuje širenje materijala. Tokom procesa hlađenja nakon zavarivanja, zavareni spoj će se skupljati. Zbog nejednakih brzina zagrijavanja i hlađenja područja zavarivanja i okolnih materijala, nastaju naponi i deformacije pri zavarivanju.
Ograničenje krutosti zavara: Ako zavar nije kruto ograničen tokom procesa zavarivanja, veća je vjerovatnoća da će se deformisati pod djelovanjem napona zavarivanja. Na primjer, prilikom zavarivanja nekih vitkih vanjskih lančanih ploča, ako nema odgovarajuće stezaljke za njihovo fiksiranje, lančana ploča se može saviti ili uvrnuti nakon zavarivanja.
Nerazuman redoslijed zavarivanja: Nerazuman redoslijed zavarivanja dovest će do neravnomjerne raspodjele napona zavarivanja, što će zauzvrat pogoršati stepen deformacije zavarivanja. Na primjer, kod višeslojnog zavarivanja, ako se zavarivanje ne izvrši ispravnim redoslijedom, neki dijelovi zavara mogu biti izloženi prekomjernom naponu zavarivanja i deformirati se.
Nepravilni parametri zavarivanja: Nepravilna podešavanja parametara kao što su struja zavarivanja, napon i brzina zavarivanja također mogu uzrokovati deformaciju zavarivanja. Na primjer, ako je struja zavarivanja prevelika, zavar će se pregrijati, što će povećati unos topline, što će rezultirati većom deformacijom zavarivanja; ako je brzina zavarivanja premala, područje zavarivanja će se predugo zadržati, što će također povećati unos topline i uzrokovati deformaciju.
3. Mehanizam utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora
Učinak koncentracije napona: Deformacija zavarivanja uzrokovat će lokalnu koncentraciju napona u komponentama kao što je vanjska ploča lanca valjkastog lanca. Nivo napona u području koncentracije napona je mnogo veći nego u drugim dijelovima. Pod djelovanjem naizmjeničnog napona, ova područja imaju veću vjerovatnoću da proizvedu pukotine usljed zamora. Nakon što pukotina usljed zamora nastane, ona će se nastaviti širiti pod djelovanjem napona, što će na kraju uzrokovati lom vanjske ploče lanca, što će uzrokovati otkaz lanca valjkastog lanca i smanjiti njegov vijek trajanja od zamora. Na primjer, defekti zavarivanja kao što su udubljenja i podrezi na vanjskoj ploči lanca nakon zavarivanja formirat će izvor koncentracije napona, ubrzavajući stvaranje i širenje pukotina usljed zamora.
Odstupanja geometrijskog oblika i problemi s usklađivanjem: Deformacija zavarivanja može uzrokovati odstupanja u geometriji valjkastog lanca, što dovodi do njegove neusklađenosti s drugim komponentama poput lančanika. Na primjer, deformacija savijanja vanjske karike može utjecati na ukupnu tačnost koraka valjkastog lanca, uzrokujući loše spajanje između valjka i zuba lančanika. Tokom procesa prijenosa, ovo loše spajanje će generirati dodatna udarna opterećenja i napone savijanja, pogoršavajući oštećenja usljed zamora različitih komponenti valjkastog lanca, čime se smanjuje vijek trajanja od zamora.
Promjene svojstava materijala: Visoka temperatura tokom zavarivanja i naknadni proces hlađenja uzrokovat će promjene svojstava materijala područja zavarivanja. S jedne strane, materijal u zoni utjecaja topline zavarivanja može doživjeti grubljenje zrna, otvrdnjavanje itd., što rezultira smanjenom žilavošću i plastičnošću materijala, te većom sklonošću krhkom lomu pod zamornim opterećenjem. S druge strane, zaostali napon generiran deformacijom zavarivanja bit će superponiran na radni napon, dodatno pogoršavajući stanje napona materijala, ubrzavajući akumulaciju oštećenja od zamora i time utječući na vijek trajanja valjkastog lanca zbog zamora.
4. Analiza utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastih lanaca od zamora
Eksperimentalno istraživanje: Kroz veliki broj eksperimentalnih studija, utjecaj deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastih lanaca može se kvantitativno analizirati. Na primjer, istraživači su proveli testove vijeka trajanja valjkastih lanaca s različitim stupnjevima deformacije zavarivanja i otkrili da kada deformacija zavarivanja vanjske ploče karike premaši određenu granicu, vijek trajanja valjkastog lanca će se značajno smanjiti. Eksperimentalni rezultati pokazuju da će faktori poput koncentracije napona i promjena svojstava materijala uzrokovanih deformacijom zavarivanja skratiti vijek trajanja valjkastog lanca za 20% - 50%. Specifičan stupanj utjecaja ovisi o težini deformacije zavarivanja i uvjetima rada valjkastog lanca.
Numerička simulacijska analiza: Uz pomoć numeričkih simulacijskih metoda, kao što je analiza konačnih elemenata, utjecaj deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora može se detaljnije proučavati. Uspostavljanjem modela konačnih elemenata valjkastog lanca, uzimajući u obzir faktore kao što su promjene geometrijskog oblika, raspodjela zaostalog napona i promjene svojstava materijala uzrokovane deformacijom zavarivanja, simulira se i analizira raspodjela napona i širenje pukotina usljed zamora valjkastog lanca pod opterećenjem zamora. Rezultati numeričke simulacije međusobno su provjereni s eksperimentalnim istraživanjem, dodatno pojašnjavajući mehanizam i stepen utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora i pružajući teorijsku osnovu za optimizaciju procesa zavarivanja i strukturnog dizajna valjkastog lanca.
5. Mjere za kontrolu deformacije zavarivanja i poboljšanje vijeka trajanja valjkastog lanca od zamora
Optimizirajte proces zavarivanja:
Odaberite odgovarajuću metodu zavarivanja: Različite metode zavarivanja imaju različite karakteristike unosa toplote i uticaja toplote. Na primjer, u poređenju sa elektrolučnim zavarivanjem, zavarivanje u zaštiti gasa ima prednosti niskog unosa toplote, velike brzine zavarivanja i male deformacije zavarivanja. Stoga, napredne metode zavarivanja poput zavarivanja u zaštiti gasa treba preferirati pri zavarivanju valjkastih lanaca kako bi se smanjila deformacija zavarivanja.
Razumno podešavanje parametara zavarivanja: U skladu s materijalom, veličinom i drugim faktorima valjkastog lanca, struja zavarivanja, napon, brzina zavarivanja i drugi parametri se precizno kontroliraju kako bi se izbjegla deformacija zavarivanja uzrokovana prekomjernim ili premalim parametrima zavarivanja. Na primjer, pod pretpostavkom osiguranja kvalitete zavara, struja i napon zavarivanja mogu se odgovarajuće smanjiti kako bi se smanjio unos topline zavarivanja i time smanjila deformacija zavarivanja.
Koristite odgovarajući redoslijed zavarivanja: Za strukture valjkastih lanaca s više prolaza zavarivanja, redoslijed zavarivanja treba biti razumno raspoređen tako da se napon zavarivanja može ravnomjerno rasporediti i smanjiti lokalna koncentracija napona. Na primjer, redoslijed zavarivanja simetričnim zavarivanjem i segmentnim povratnim zavarivanjem može efikasno kontrolirati deformaciju zavarivanja.
Primjena pribora: Projektovanje i korištenje odgovarajućih pribora ključno je za kontrolu deformacije zavarivanja valjkastih lanaca. Prije zavarivanja, zavareni spoj se čvrsto fiksira u ispravnom položaju pomoću pribora kako bi se ograničilo njegovo kretanje i deformacija tokom zavarivanja. Na primjer, korištenjem metode krutog fiksiranja i primjenom odgovarajuće sile stezanja na oba kraja vanjske ploče lanca, deformacija savijanja tokom zavarivanja može se efikasno spriječiti. Istovremeno, nakon zavarivanja, pribor se može koristiti i za korekciju zavarenog spoja kako bi se dodatno smanjila deformacija zavarivanja.
Termička obrada i korekcija nakon zavarivanja: Termička obrada nakon zavarivanja može eliminirati zaostala naprezanja pri zavarivanju i poboljšati svojstva materijala područja zavarivanja. Na primjer, pravilno žarenje valjkastog lanca može pročistiti zrna materijala u području zavarivanja, smanjiti tvrdoću i zaostala naprezanja materijala te poboljšati njegovu žilavost i otpornost na zamor. Osim toga, za valjkaste lance koji su već proizveli deformacije zavarivanja, mehanička korekcija ili korekcija plamena može se koristiti za vraćanje u oblik blizak dizajnu i smanjenje utjecaja odstupanja geometrijskog oblika na vijek trajanja od zamora.
6. Zaključak
Deformacija zavarivanja ima značajan utjecaj na vijek trajanja valjkastih lanaca od zamora. Koncentracija napona, odstupanja geometrijskog oblika i problemi s usklađivanjem, te promjene svojstava materijala koje to generira ubrzat će oštećenja valjkastih lanaca od zamora i smanjiti njihov vijek trajanja. Stoga se u procesu proizvodnje valjkastih lanaca moraju poduzeti učinkovite mjere za kontrolu deformacije zavarivanja, kao što su optimizacija tehnologije zavarivanja, korištenje pribora, izvođenje termičke obrade i korekcije nakon zavarivanja itd. Primjenom ovih mjera mogu se značajno poboljšati kvalitet i pouzdanost valjkastih lanaca, a produžiti njihov vijek trajanja od zamora, čime se osigurava stabilan rad mehaničkih prijenosnih i transportnih sistema te pruža snažna podrška proizvodnji i razvoju srodnih industrija.
Vrijeme objave: 04.06.2025.