Kako smanjiti zaostali napon valjkastog lanca nakon zavarivanja

Kako smanjiti zaostali napon valjkastog lanca nakon zavarivanja
U procesu proizvodnje i izrade valjkastih lanaca, zavarivanje je ključni proces. Međutim, često će postojati zaostali napon u valjkastom lancu nakon zavarivanja. Ako se ne preduzmu efikasne mjere za njegovo smanjenje, to će imati mnoge negativne efekte na kvalitet i performanse.valjkasti lanac, kao što je smanjenje njegove zamorne čvrstoće, uzrokujući deformacije, pa čak i lom, što utiče na normalnu upotrebu i vijek trajanja valjkastih lanaca u različitoj mehaničkoj opremi. Stoga je vrlo važno dubinski proučiti i savladati metode za smanjenje zaostalog napona zavarivanja valjkastih lanaca.

1. Uzroci zaostalog napona
Tokom procesa zavarivanja, zavareni dio valjkastog lanca bit će izložen neravnomjernom zagrijavanju i hlađenju. Tokom zavarivanja, temperatura zavara i okolnog područja naglo raste, a metalni materijal se širi; a tokom procesa hlađenja, skupljanje metala u tim područjima je ograničeno okolnim nezagrijanim metalom, što stvara zaostali napon pri zavarivanju.
Uslovi ograničenja tokom zavarivanja takođe će uticati na veličinu i raspodjelu zaostalog napona. Ako je valjkasti lanac veoma ograničen tokom zavarivanja, odnosno ako je stepen fiksne ili ograničene deformacije velik, tada će se tokom procesa hlađenja nakon zavarivanja zaostali napon uzrokovan nemogućnošću slobodnog skupljanja također shodno tome povećati.
Faktori samog metalnog materijala ne mogu se zanemariti. Različiti materijali imaju različita termička, fizička i mehanička svojstva, što će dovesti do različitog termičkog širenja, skupljanja i granice tečenja materijala tokom zavarivanja, što utiče na stvaranje zaostalog napona. Na primjer, neki visokočvrsti legirani čelici imaju visoku granicu tečenja i skloni su stvaranju velikog zaostalog napona tokom zavarivanja.

2. Metode za smanjenje zaostalog napona pri zavarivanju valjkastih lanaca

(I) Optimizirajte proces zavarivanja

Razumno rasporedite redoslijed zavarivanja: Kod zavarivanja valjkastih lanaca, zavare s velikim skupljanjem treba prvo zavariti, a zavare s malim skupljanjem treba zavariti kasnije. To omogućava zavaru da se slobodnije skuplja tokom zavarivanja, smanjujući zaostali napon uzrokovan ograničenim skupljanjem zavara. Na primjer, prilikom zavarivanja unutrašnje i vanjske ploče lanca valjkastog lanca, prvo se zavaruje unutrašnja ploča lanca, a zatim vanjska ploča lanca nakon što se ohladi, tako da zavar unutrašnje ploče lanca nije previše ograničen vanjskom pločom lanca prilikom skupljanja.

Koristite odgovarajuće metode i parametre zavarivanja: Različite metode zavarivanja imaju različita zaostala naprezanja na valjkastim lancima. Na primjer, zavarivanje u zaštiti plina može do određene mjere smanjiti zonu utjecaja topline u usporedbi s nekim tradicionalnim metodama zavarivanja zbog koncentrirane topline luka i visoke toplinske učinkovitosti, čime se smanjuje zaostala naprezanja. Istovremeno, ključno je i razumno odabrati parametre kao što su struja zavarivanja, napon i brzina zavarivanja. Prekomjerna struja zavarivanja dovest će do prekomjernog prodiranja zavara i prekomjernog unosa topline, što će uzrokovati pregrijavanje zavarenog spoja i povećanje zaostalog naprezanja; dok odgovarajući parametri zavarivanja mogu učiniti proces zavarivanja stabilnijim, smanjiti nedostatke zavarivanja i time smanjiti zaostala naprezanja.
Kontrola temperature međusloja: Prilikom zavarivanja valjkastih lanaca u više slojeva i više prolaza, kontrola temperature međusloja je efikasna mjera za smanjenje zaostalog napona. Odgovarajuća temperatura međusloja može održati metal zavara i zone uticaja toplote u dobroj plastičnosti tokom procesa zavarivanja, što pogoduje skupljanju zavara i oslobađanju napona. Generalno, temperaturu međusloja treba odrediti prema svojstvima materijala koji se koriste u valjkastom lancu i zahtjevima procesa zavarivanja, a temperaturu tokom procesa zavarivanja treba mjeriti i kontrolisati kako bi se osiguralo da je temperatura međusloja unutar odgovarajućeg raspona.
(II) Usvojite odgovarajuće mjere predgrijavanja i naknadnog zagrijavanja za zavarivanje
Predgrijavanje: Prije zavarivanja valjkastog lanca, predgrijavanje zavara može efikasno smanjiti zaostali napon zavarivanja. Predgrijavanje može smanjiti temperaturnu razliku zavarenog spoja i učiniti raspodjelu temperature zavara ravnomjernijom tokom zavarivanja, čime se smanjuje termički napon uzrokovan temperaturnim gradijentom. Osim toga, predgrijavanje može također povećati početnu temperaturu zavara, smanjiti temperaturnu razliku između metala zavara i osnovnog materijala, poboljšati performanse zavarenog spoja, smanjiti stvaranje grešaka zavarivanja i time smanjiti zaostali napon. Određivanje temperature predgrijavanja treba se zasnivati ​​na sastavu, debljini, metodi zavarivanja i temperaturi okoline materijala valjkastog lanca.
Naknadno zagrijavanje: Naknadna termička obrada nakon zavarivanja, odnosno dehidrogenacija, također je jedno od važnih sredstava za smanjenje zaostalog napona pri zavarivanju valjkastih lanaca. Naknadna termička obrada obično zagrijava zavareni spoj na oko 250-350℃ odmah nakon završetka zavarivanja i hlađenja na određenu temperaturu, a zatim se polako hladi nakon što se određeni vremenski period drži toplim. Glavna funkcija naknadnog zagrijavanja je ubrzavanje difuzije i izlaska atoma vodika u zavarenom spoju i zoni utjecaja topline, smanjenje sadržaja vodika u zavarenom spoju, čime se smanjuje mogućnost pucanja usljed korozije izazvane vodikom, a također pomaže u ublažavanju zaostalog napona pri zavarivanju. Naknadna termička obrada je posebno važna za zavarivanje nekih visokočvrstih čelika i valjkastih lanaca s debelim stijenkama.
(III) Izvršite termičku obradu nakon zavarivanja
Ukupno otpuštanje na visokim temperaturama: Stavite cijeli lanac valjka u peć za zagrijavanje, polako ga zagrijte na oko 600-700℃, držite ga toplim određeni vremenski period, a zatim ga ohladite na sobnu temperaturu pomoću peći. Ovo ukupno otpuštanje na visokim temperaturama može efikasno eliminirati zaostali napon u lancu valjka, obično se može eliminirati 80%-90% zaostalog napona. Temperatura i vrijeme otpuštanja na visokim temperaturama trebaju se precizno kontrolirati prema faktorima kao što su materijal, veličina i zahtjevi za performanse lanca valjka kako bi se osigurao učinak i kvalitet toplinske obrade. Međutim, ukupno otpuštanje na visokim temperaturama zahtijeva veću opremu za toplinsku obradu, a troškovi obrade su relativno visoki, ali za neke proizvode od lanaca valjka sa strogim zahtjevima za zaostalim naponom, to je idealna metoda za eliminaciju zaostalog napona.
Lokalno otpuštanje na visokim temperaturama: Kada je valjkasti lanac velike veličine ili složenog oblika, a ukupno otpuštanje na visokim temperaturama je teško, može se koristiti lokalno otpuštanje na visokim temperaturama. Lokalno otpuštanje na visokim temperaturama služi za zagrijavanje samo zavara valjkastog lanca i lokalnog područja u blizini njega kako bi se eliminisao zaostali napon u tom području. U poređenju sa ukupnim otpuštanjem na visokim temperaturama, lokalno otpuštanje na visokim temperaturama ima relativno niže zahtjeve za opremom i troškove obrade, ali njegov učinak eliminacije zaostalog napona nije tako temeljit kao kod ukupnog otpuštanja na visokim temperaturama. Prilikom izvođenja lokalnog otpuštanja na visokim temperaturama, treba obratiti pažnju na ujednačenost područja zagrijavanja i kontrolu temperature zagrijavanja kako bi se izbjegla nova koncentracija napona ili drugi problemi s kvalitetom uzrokovani lokalnim pregrijavanjem ili neujednačenom temperaturom.
(IV) Metoda mehaničkog istezanja
Metoda mehaničkog istezanja je primjena zatezne sile na lanac valjka nakon zavarivanja kako bi se izazvala plastična deformacija, čime se kompenzira zaostala kompresijska deformacija nastala tokom procesa zavarivanja i postiže cilj smanjenja zaostalog napona. U stvarnom radu, posebna oprema za istezanje može se koristiti za podešavanje odgovarajuće zatezne sile i brzine istezanja prema specifikacijama i zahtjevima performansi lanca valjka kako bi se lanac ravnomjerno istegnuo. Ova metoda ima dobar učinak na neke proizvode od lanaca valjka koji zahtijevaju preciznu kontrolu veličine i uklanjanje zaostalog napona, ali je potrebno da bude opremljen odgovarajućom opremom za istezanje i profesionalnim operaterima, te ima određene zahtjeve za proizvodna mjesta i procesne uslove.
(V) Metoda istezanja temperaturne razlike
Osnovni princip metode istezanja temperaturnom razlikom je korištenje temperaturne razlike generirane lokalnim zagrijavanjem za izazivanje zatezne deformacije u području zavara, čime se smanjuje zaostali napon. Specifična operacija je korištenje oksiacetilenskog plamenika za zagrijavanje svake strane zavara valjkastog lanca, a istovremeno se koristi vodovodna cijev s nizom rupa za prskanje vode za hlađenje na određenoj udaljenosti iza plamenika. Na taj način se formira područje visoke temperature na obje strane zavara, dok je temperatura područja zavarivanja niska. Metal na obje strane se širi zbog topline i isteže područje zavara s nižom temperaturom, čime se postiže cilj uklanjanja dijela zaostalog napona zavarivanja. Oprema za metodu istezanja temperaturnom razlikom je relativno jednostavna i laka za rukovanje. Može se fleksibilno primjenjivati ​​na gradilištu ili proizvodnom mjestu, ali na njen učinak uklanjanja zaostalog napona uveliko utječu parametri kao što su temperatura zagrijavanja, brzina hlađenja i udaljenost prskanja vode. Potrebno ju je precizno kontrolirati i podešavati prema stvarnim uvjetima.
(VI) Tretman vibracijskog starenja
Tretman vibracijskim starenjem koristi efekat mehaničke energije vibracija kako bi se lanac valjkastog lanca postigla rezonancija, tako da se zaostali napon unutar obratka homogenizira i smanjuje. Lanac valjkastog lanca se postavlja na posebnu opremu za vibracijsko starenje, a frekvencija i amplituda pobuđivača se podešavaju kako bi se lanac valjkastog lanca postigla rezonancija u određenom vremenskom periodu. Tokom procesa rezonancije, metalna zrna unutar lanca valjkastog lanca će kliziti i preuređivati, mikrostruktura će se poboljšati, a zaostali napon će se postepeno smanjivati. Tretman vibracijskim starenjem ima prednosti jednostavne opreme, kratkog vremena obrade, niske cijene, visoke efikasnosti itd., i neće uticati na kvalitet površine lanca valjkastog lanca. Stoga se široko koristi u proizvodnji lanaca valjkastog lanca. Generalno govoreći, tretman vibracijskim starenjem može eliminisati oko 30% - 50% zaostalog napona zavarivanja lanca valjkastog lanca. Za neke proizvode od lanaca valjkastog lanca koji ne zahtijevaju posebno visok zaostali napon, tretman vibracijskim starenjem je ekonomična i efikasna metoda za eliminaciju zaostalog napona.
(VII) Metoda kovanja čekićem
Metoda čekićanja je jednostavna i često korištena metoda za smanjenje zaostalog napona zavarivanja. Nakon zavarivanja valjkastog lanca, kada je temperatura zavara 100 – 150 ℃ ili iznad 400 ℃, koristite mali čekić za ravnomjerno kuckanje po zavaru i susjednim područjima kako biste izazvali lokalnu plastičnu deformaciju metala, čime se smanjuje zaostali napon. Treba napomenuti da tokom procesa čekićanja treba izbjegavati temperaturni raspon od 200 – 300 ℃, jer je metal u ovom trenutku u krhkoj fazi, a čekićanje može lako uzrokovati pucanje zavara. Osim toga, sila i učestalost čekićanja trebaju biti umjerene i treba ih prilagoditi prema faktorima kao što su debljina valjkastog lanca i veličina zavara kako bi se osigurao učinak i kvalitet čekićanja. Metoda čekićanja je obično pogodna za neke male, jednostavne zavarene spojeve valjkastih lanaca. Za velike ili složene zavarene spojeve valjkastih lanaca, učinak metode čekićanja može biti ograničen i potrebno ju je koristiti u kombinaciji s drugim metodama.

3. Kako odabrati odgovarajuću metodu za smanjenje zaostalog napona
U stvarnoj proizvodnji, u skladu s različitim situacijama i zahtjevima valjkastog lanca, potrebno je sveobuhvatno razmotriti prednosti i nedostatke, opseg primjene, troškove i druge faktore različitih metoda smanjenja zaostalog napona kako bi se odabrala odgovarajuća metoda obrade. Na primjer, za neke visokoprecizne, visokočvrste, debelozidne valjkaste lance, ukupno otpuštanje na visokim temperaturama može biti najbolji izbor; dok za neke velike serije i jednostavne oblike valjkastih lanaca, obrada vibracijskim starenjem ili metoda čekićanja mogu efikasno smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati efikasnost proizvodnje. Istovremeno, pri odabiru metode za smanjenje zaostalog napona, potrebno je u potpunosti uzeti u obzir i okolinu upotrebe i radne uslove valjkastog lanca kako bi se osiguralo da usvojena metoda može ispuniti zahtjeve performansi i standarde kvaliteta valjkastog lanca u stvarnoj upotrebi.
4. Uloga smanjenja zaostalog napona u poboljšanju kvalitete i performansi valjkastih lanaca
Smanjenje zaostalog napona zavarivanja može značajno poboljšati zamornu čvrstoću valjkastih lanaca. Kada se zaostali zatezni napon u valjkastom lancu smanji ili eliminiše, stvarni nivo napona koji on podnosi tokom rada se shodno tome smanjuje, čime se smanjuje rizik od loma uzrokovanog nastankom i širenjem pukotina od zamora i produžava vijek trajanja valjkastog lanca.
Pomaže u poboljšanju dimenzionalne stabilnosti i tačnosti oblika valjkastog lanca. Prekomjerni zaostali napon može uzrokovati deformaciju valjkastog lanca tokom upotrebe, što utiče na njegovu tačnost usklađivanja sa lančanicima i drugim komponentama, a time i na normalan rad mehaničke opreme. Smanjenjem zaostalog napona, valjkasti lanac može održati dobru dimenzionalnu stabilnost i tačnost oblika tokom upotrebe, te poboljšati pouzdanost i tačnost prijenosa.
Može smanjiti sklonost pucanja valjkastih lanaca usljed korozije pod naponom u korozivnim okruženjima. Zaostali zatezni napon će povećati osjetljivost valjkastih lanaca na pucanje usljed korozije pod naponom u korozivnim medijima, a smanjenje zaostalog napona može efikasno smanjiti ovaj rizik, poboljšati otpornost valjkastih lanaca na koroziju u teškim okruženjima i proširiti njihov raspon primjene.