Com reduir la tensió residual de la cadena de rodets després de la soldadura
En el procés de producció i fabricació de cadenes de rodets, la soldadura és un procés clau. Tanmateix, sovint hi haurà tensió residual a la cadena de rodets després de la soldadura. Si no es prenen mesures efectives per reduir-la, tindrà molts efectes adversos sobre la qualitat i el rendiment decadena de rodets, com ara reduir la seva resistència a la fatiga, causar deformacions i fins i tot fractures, afectant així l'ús normal i la vida útil de la cadena de rodets en diversos equips mecànics. Per tant, és molt important estudiar i dominar a fons els mètodes per reduir la tensió residual de la soldadura de la cadena de rodets.
1. Causes de l'estrès residual
Durant el procés de soldadura, la part soldada de la cadena de rodets estarà sotmesa a un escalfament i refredament desiguals. Durant la soldadura, la temperatura de la soldadura i de la zona circumdant augmenta ràpidament i el material metàl·lic s'expandeix; i durant el procés de refredament, la contracció del metall en aquestes zones està restringida pel metall no escalfat circumdant, generant així tensions residuals de soldadura.
Les condicions de restricció durant la soldadura també afectaran la mida i la distribució de la tensió residual. Si la cadena de rodets està molt restringida durant la soldadura, és a dir, el grau de deformació fixa o restringida és gran, aleshores durant el procés de refredament després de la soldadura, la tensió residual causada per la incapacitat de contracció lliure també augmentarà en conseqüència.
No es poden ignorar els factors del material metàl·lic en si. Els diferents materials tenen diferents propietats tèrmiques, físiques i mecàniques, cosa que comportarà una expansió tèrmica, una contracció i un límit elàstic diferents durant la soldadura, cosa que afectarà la generació de tensions residuals. Per exemple, alguns acers d'aliatge d'alta resistència tenen un límit elàstic elevat i són propensos a generar grans tensions residuals durant la soldadura.
2. Mètodes per reduir la tensió residual en la soldadura de cadenes de rodets
(I) Optimitzar el procés de soldadura
Organitzeu raonablement la seqüència de soldadura: per a la soldadura de cadena de rodets, les soldadures amb una gran contracció s'han de soldar primer i les soldadures amb una petita contracció s'han de soldar més tard. Això permet que la soldadura es contregui més lliurement durant la soldadura, reduint la tensió residual causada per la contracció restringida de la soldadura. Per exemple, quan es solden les plaques de cadena interior i exterior d'una cadena de rodets, primer es solda la placa de cadena interior i després es solda la placa de cadena exterior després que es refredi, de manera que la soldadura de la placa de cadena interior no estigui massa restringida per la placa de cadena exterior quan es contreu.
Utilitzeu mètodes i paràmetres de soldadura adequats: els diferents mètodes de soldadura tenen diferents tensions residuals a les cadenes de rodets. Per exemple, la soldadura amb protecció de gas pot reduir la zona afectada per la calor fins a cert punt en comparació amb alguns mètodes de soldadura tradicionals a causa de la seva calor d'arc concentrada i l'alta eficiència tèrmica, reduint així la tensió residual. Al mateix temps, també és crucial seleccionar raonablement paràmetres com el corrent de soldadura, el voltatge i la velocitat de soldadura. Un corrent de soldadura excessiu provocarà una penetració excessiva de la soldadura i una entrada de calor excessiva, cosa que farà que la unió soldada es sobreescalfi i augmenti la tensió residual; mentre que els paràmetres de soldadura adequats poden fer que el procés de soldadura sigui més estable, reduir els defectes de soldadura i, per tant, reduir la tensió residual.
Control de la temperatura de la capa intermèdia: Quan es solden cadenes de rodets en múltiples capes i múltiples passades, controlar la temperatura de la capa intermèdia és una mesura eficaç per reduir la tensió residual. Una temperatura adequada de la capa intermèdia pot mantenir el metall de la soldadura i la zona afectada per la calor en bona plasticitat durant el procés de soldadura, cosa que afavoreix la contracció de la soldadura i l'alliberament de la tensió. En general, la temperatura de la capa intermèdia s'ha de determinar segons les propietats dels materials utilitzats a la cadena de rodets i els requisits del procés de soldadura, i la temperatura durant el procés de soldadura s'ha de mesurar i controlar per garantir que la temperatura de la capa intermèdia estigui dins del rang adequat.
(II) Adoptar mesures adequades de preescalfament i postescalfament de soldadura
Preescalfament: Abans de soldar la cadena de rodets, el preescalfament de la soldadura pot reduir eficaçment la tensió residual de soldadura. El preescalfament pot reduir la diferència de temperatura de la unió soldada i fer que la distribució de temperatura de la soldadura sigui més uniforme durant la soldadura, reduint així la tensió tèrmica causada pel gradient de temperatura. A més, el preescalfament també pot augmentar la temperatura inicial de la soldadura, reduir la diferència de temperatura entre el metall soldat i el material base, millorar el rendiment de la unió soldada, reduir la generació de defectes de soldadura i, per tant, reduir la tensió residual. La determinació de la temperatura de preescalfament s'ha de basar en la composició, el gruix, el mètode de soldadura i la temperatura ambient del material de la cadena de rodets.
Postescalfament: El tractament postescalfament després de la soldadura, és a dir, el tractament de deshidrogenació, també és un dels mitjans importants per reduir la tensió residual de la soldadura de cadenes de rodets. El tractament postescalfament normalment escalfa la soldadura a uns 250-350 ℃ immediatament després de completar la soldadura i refreda a una determinada temperatura, i després es refreda lentament després de mantenir-la calenta durant un cert període de temps. La funció principal del postescalfament és accelerar la difusió i l'escapament dels àtoms d'hidrogen a la soldadura i a la zona afectada per la calor, reduir el contingut d'hidrogen a la soldadura, reduint així la possibilitat d'esquerdament per corrosió sota tensió induïda per hidrogen i també ajudar a alleujar la tensió residual de la soldadura. El tractament postescalfament és particularment important per a la soldadura d'alguns acers d'alta resistència i cadenes de rodets de paret gruixuda.
(III) Realitzar el tractament tèrmic posterior a la soldadura
Reveniment general a alta temperatura: Col·loqueu tota la cadena de rodets en un forn de calefacció, escalfeu-la lentament a uns 600-700 ℃, manteniu-la calenta durant un cert període de temps i després refredeu-la a temperatura ambient amb el forn. Aquest tractament general de reveniment a alta temperatura pot eliminar eficaçment la tensió residual a la cadena de rodets, normalment es pot eliminar entre el 80% i el 90% de la tensió residual. La temperatura i el temps del reveniment a alta temperatura s'han de controlar amb precisió segons factors com el material, la mida i els requisits de rendiment de la cadena de rodets per garantir l'efecte i la qualitat del tractament tèrmic. Tanmateix, el tractament general de reveniment a alta temperatura requereix equips de tractament tèrmic més grans i el cost del tractament és relativament elevat, però per a alguns productes de cadena de rodets amb requisits estrictes sobre la tensió residual, és un mètode ideal per eliminar la tensió residual.
Reveniment local a alta temperatura: quan la cadena de rodets és de mida gran o de forma complexa, i el reveniment general a alta temperatura és difícil, es pot utilitzar un reveniment local a alta temperatura. El reveniment local a alta temperatura consisteix a escalfar només la soldadura de la cadena de rodets i la zona local propera per eliminar la tensió residual a la zona. En comparació amb el reveniment general a alta temperatura, el reveniment local a alta temperatura té uns requisits d'equipament i uns costos de processament relativament més baixos, però el seu efecte d'eliminar la tensió residual no és tan complet com el reveniment general a alta temperatura. Quan es realitza un reveniment local a alta temperatura, s'ha de prestar atenció a la uniformitat de la zona d'escalfament i al control de la temperatura d'escalfament per evitar noves concentracions de tensió o altres problemes de qualitat causats per un sobreescalfament local o una temperatura desigual.
(IV) Mètode d'estirament mecànic
El mètode d'estirament mecànic consisteix a aplicar una força de tracció a la cadena de rodets després de la soldadura per provocar una deformació plàstica, compensant així la deformació residual compressiva generada durant el procés de soldadura i aconseguint l'objectiu de reduir la tensió residual. En funcionament real, es poden utilitzar equips d'estirament especials per establir la força de tracció i la velocitat d'estirament adequades segons les especificacions i els requisits de rendiment de la cadena de rodets per estirar uniformement la cadena de rodets. Aquest mètode té un bon efecte en alguns productes de cadena de rodets que requereixen un control precís de la mida i l'eliminació de la tensió residual, però cal equipar-lo amb els equips d'estirament corresponents i operadors professionals, i té certs requisits per als llocs de producció i les condicions del procés.
(V) Mètode d'estirament per diferència de temperatura
El principi bàsic del mètode d'estirament per diferència de temperatura és utilitzar la diferència de temperatura generada per l'escalfament local per causar deformació per tracció a la zona de soldadura, reduint així la tensió residual. L'operació específica consisteix a utilitzar una torxa oxiacetilènica per escalfar cada costat de la soldadura de la cadena de rodets i, alhora, utilitzar una canonada d'aigua amb una filera de forats per ruixar aigua per refredar-la a una certa distància darrere de la torxa. D'aquesta manera, es forma una zona d'alta temperatura a banda i banda de la soldadura, mentre que la temperatura de la zona de soldadura és baixa. El metall a banda i banda s'expandeix a causa de la calor i estira la zona de soldadura amb una temperatura més baixa, aconseguint així l'objectiu d'eliminar part de la tensió residual de soldadura. L'equip del mètode d'estirament per diferència de temperatura és relativament senzill i fàcil d'operar. Es pot aplicar de manera flexible a l'obra o a la producció, però el seu efecte d'eliminar la tensió residual es veu molt afectat per paràmetres com la temperatura d'escalfament, la velocitat de refredament i la distància de polvorització d'aigua. Cal controlar-lo i ajustar-lo amb precisió segons les condicions reals.
(VI) Tractament d'envelliment per vibracions
El tractament d'envelliment per vibració utilitza l'efecte de l'energia mecànica de vibració per fer ressonar la cadena de rodets, de manera que la tensió residual dins de la peça s'homogeneïtza i es redueix. La cadena de rodets es col·loca en un equip especial d'envelliment per vibració i la freqüència i l'amplitud de l'excitador s'ajusten per fer ressonar la cadena de rodets dins d'un cert període de temps. Durant el procés de ressonància, els grans metàl·lics dins de la cadena de rodets lliscaran i es reorganitzaran, la microestructura millorarà i la tensió residual disminuirà gradualment. El tractament d'envelliment per vibració té els avantatges d'un equip senzill, un temps de processament curt, un baix cost, una alta eficiència, etc., i no afectarà la qualitat superficial de la cadena de rodets. Per tant, s'ha utilitzat àmpliament en la producció de cadenes de rodets. En general, el tractament d'envelliment per vibració pot eliminar aproximadament entre un 30% i un 50% de la tensió residual de la soldadura de la cadena de rodets. Per a alguns productes de cadena de rodets que no requereixen una tensió residual particularment alta, el tractament d'envelliment per vibració és un mètode econòmic i eficaç per eliminar la tensió residual.
(VII) Mètode de martelleig
El mètode de martelleig és un mètode senzill i d'ús comú per reduir la tensió residual de soldadura. Després de soldar la cadena de rodets, quan la temperatura de soldadura sigui de 100 a 150 ℃ o superior a 400 ℃, utilitzeu un martell petit per colpejar uniformement la soldadura i les zones adjacents per provocar una deformació plàstica local del metall, reduint així la tensió residual. Cal tenir en compte que durant el procés de martelleig, s'ha d'evitar en el rang de temperatures de 200 a 300 ℃, ja que el metall es troba en un estat fràgil en aquest moment i el martelleig pot fer que la soldadura s'esquerdi fàcilment. A més, la força i la freqüència del martelleig han de ser moderades i s'han d'ajustar segons factors com el gruix de la cadena de rodets i la mida de la soldadura per garantir l'efecte i la qualitat del martelleig. El mètode de martelleig sol ser adequat per a algunes soldadures de cadena de rodets petites i simples. Per a soldadures de cadena de rodets grans o complexes, l'efecte del mètode de martelleig pot ser limitat i s'ha d'utilitzar en combinació amb altres mètodes.
3. Com triar un mètode adequat per a la reducció de la tensió residual
En la producció real, segons les diferents situacions i requisits de la cadena de rodets, cal considerar exhaustivament els avantatges i els desavantatges, l'àmbit d'aplicació, el cost i altres factors de diversos mètodes de reducció de tensions residuals per seleccionar un mètode de tractament adequat. Per exemple, per a algunes cadenes de rodets d'alta precisió, alta resistència i parets gruixudes, el reveniment general a alta temperatura pot ser la millor opció; mentre que per a alguns lots grans i formes simples de cadenes de rodets, el tractament d'envelliment per vibració o el mètode de martelleig poden reduir eficaçment els costos de producció i millorar l'eficiència de la producció. Al mateix temps, a l'hora de triar un mètode per reduir les tensions residuals, també cal tenir en compte completament l'entorn d'ús i les condicions de treball de la cadena de rodets per garantir que el mètode adoptat pugui complir els requisits de rendiment i els estàndards de qualitat de la cadena de rodets en l'ús real.
4. El paper de la reducció de la tensió residual en la millora de la qualitat i el rendiment de les cadenes de rodets
La reducció de la tensió residual de soldadura pot millorar significativament la resistència a la fatiga de les cadenes de rodets. Quan la tensió de tracció residual a la cadena de rodets es redueix o s'elimina, el nivell de tensió real que suporta durant el funcionament es redueix en conseqüència, reduint així el risc de fallada per fractura causada per la iniciació i l'expansió de les esquerdes de fatiga i allargant la vida útil de la cadena de rodets.
Ajuda a millorar l'estabilitat dimensional i la precisió de la forma de la cadena de rodets. Una tensió residual excessiva pot fer que la cadena de rodets es deformi durant l'ús, afectant la seva precisió de coincidència amb els pinyons i altres components, i així afectant el funcionament normal dels equips mecànics. En reduir la tensió residual, la cadena de rodets pot mantenir una bona estabilitat dimensional i precisió de la forma durant l'ús, i millorar la fiabilitat i la precisió de la transmissió.
Pot reduir la tendència a l'esquerdament per corrosió sota tensió de les cadenes de rodets en ambients corrosius. La tensió de tracció residual augmentarà la sensibilitat de les cadenes de rodets a l'esquerdament per corrosió sota tensió en medis corrosius, i la reducció de la tensió residual pot reduir eficaçment aquest risc, millorar la resistència a la corrosió de les cadenes de rodets en ambients durs i ampliar el seu rang d'aplicació.
Data de publicació: 30 de juny de 2025