Vliv regulace teploty na deformaci během svařování válečkových řetězů
Zavedení
V moderním průmyslu,válečkový řetězje mechanická součást široce používaná v převodových a dopravních systémech. Její kvalita a výkon přímo ovlivňují provozní účinnost a spolehlivost mechanických zařízení. Svařování je jedním z klíčových článků ve výrobním procesu válečkových řetězů a regulace teploty během svařování má zásadní vliv na deformaci válečkových řetězů. Tento článek se podrobně zabývá mechanismem vlivu regulace teploty na deformaci během svařování válečkových řetězů, běžnými typy deformací a jejich kontrolními opatřeními s cílem poskytnout technické reference výrobcům válečkových řetězů a také základ pro kontrolu kvality pro mezinárodní velkoobchodní odběratele.
Regulace teploty během svařování válečkových řetězů
Svařovací proces je v podstatě proces lokálního ohřevu a ochlazování. Při svařování válečkovým řetězem se obvykle používá obloukové svařování, laserové svařování a další svařovací technologie, které generují zdroje tepla s vysokou teplotou. Během svařování teplota svaru a okolní oblasti rychle stoupá a poté klesá, zatímco změna teploty oblasti mimo svar je malá. Toto nerovnoměrné rozložení teploty způsobuje nerovnoměrné tepelné roztahování a smršťování materiálu, a tím i deformaci.
Vliv teploty svařování na vlastnosti materiálu
Příliš vysoká teplota svařování může způsobit přehřátí materiálu, čímž se zhrubnou jeho zrna, a tím se sníží mechanické vlastnosti materiálu, jako je pevnost a houževnatost. Zároveň může příliš vysoká teplota způsobit oxidaci nebo karbonizaci povrchu materiálu, což ovlivní kvalitu svařování a následnou povrchovou úpravu. Naopak příliš nízká teplota svařování může vést k nedostatečnému svařování, nedostatečné pevnosti svaru a dokonce i k vadám, jako je například neroztavení.
Metoda regulace teploty svařování
Aby byla zajištěna kvalita svařování, musí být teplota svařování přísně kontrolována. Mezi běžné metody kontroly patří:
Předehřev: Předehřev svařovaných dílů válečkového řetězu před svařováním může snížit teplotní gradient během svařování a snížit tepelné namáhání.
Regulace teploty mezi vrstvami: Při vícevrstvém svařování je nutné po svařování přísně kontrolovat teplotu každé vrstvy, aby se zabránilo přehřátí nebo podchlazení.
Dodatečné tepelné zpracování: Po dokončení svařování jsou svařované díly podrobeny vhodnému tepelnému zpracování, jako je žíhání nebo normalizace, aby se eliminovalo zbytkové pnutí vznikající během svařování.
Typy a příčiny deformací při svařování
Svařovací deformace je nevyhnutelným jevem v procesu svařování, zejména u relativně složitých součástí, jako jsou válečkové řetězy. Podle směru a tvaru deformace lze svařovací deformace rozdělit na následující typy:
Podélná a příčná smršťovací deformace
Během svařování se svar a jeho okolí při zahřívání roztahují a při ochlazování smršťují. V důsledku smršťování ve směru svaru a příčného smršťování dochází u svařence k podélnému a příčnému smršťování. Tato deformace je jedním z nejběžnějších typů deformací po svařování a obvykle se obtížně opravuje, proto je nutné ji před svařováním kontrolovat přesným obráběním a rezervním přídavkem na smrštění.
Ohybová deformace
Ohybová deformace je způsobena podélným a příčným smrštěním svaru. Pokud je rozložení svaru na součásti asymetrické nebo je posloupnost svařování nepřiměřená, může se svařenec po ochlazení ohnout.
Úhlová deformace
Úhlová deformace je způsobena asymetrickým tvarem průřezu svaru nebo nepřiměřenými svarovými vrstvami. Například u svařování T-spojů může smrštění na jedné straně svaru způsobit, že rovina svaru vytvoří příčnou smršťovací deformaci kolem svaru ve směru tloušťky.
Deformace vln
Vlnová deformace se obvykle vyskytuje při svařování tenkých plechových konstrukcí. Pokud je svařenec pod tlakovým napětím způsobeným vnitřním svařováním nestabilní, může se po svařování jevit zvlněný. Tato deformace je častější při svařování tenkých plechových součástí válečkových řetězů.
Mechanismus vlivu regulace teploty na deformaci svařování
Vliv regulace teploty ve svařovacím procesu na deformaci svařování se projevuje především v následujících aspektech:
Tepelná roztažnost a smrštění
Během svařování se teplota svaru a okolních oblastí zvyšuje a materiál se roztahuje. Po dokončení svařování se tyto oblasti ochlazují a smršťují, zatímco změna teploty oblasti vzdálené od svaru je malá a smrštění je také malé. Tato nerovnoměrná tepelná roztažnost a smrštění způsobí deformaci svařence. Řízením teploty svařování lze tuto nerovnoměrnost snížit, a tím snížit stupeň deformace.
Tepelné namáhání
Nerovnoměrné rozložení teploty během svařování způsobuje tepelné pnutí. Tepelné pnutí je jednou z hlavních příčin deformace při svařování. Pokud je teplota svařování příliš vysoká nebo rychlost ochlazování příliš vysoká, tepelné pnutí se výrazně zvýší, což vede k větší deformaci.
Zbytkové napětí
Po dokončení svařování zůstane uvnitř svařence určité množství napětí, které se nazývá zbytkové napětí. Zbytkové napětí je jedním z inherentních faktorů deformace při svařování. Přiměřenou regulací teploty lze snížit vznik zbytkového napětí, a tím i deformaci při svařování.
Kontrolní opatření pro deformaci při svařování
Aby se snížila deformace při svařování, lze kromě přísné kontroly teploty svařování přijmout i následující opatření:
Rozumný návrh svařovací sekvence
Svařovací sekvence má velký vliv na deformaci svaru. Rozumná svařovací sekvence může účinně snížit deformaci svaru. Například u dlouhých svarů lze použít metodu segmentovaného zadního svařování nebo metodu přeskokového svařování ke snížení akumulace tepla a deformace během svařování.
Metoda pevné fixace
Během svařovacího procesu lze k omezení deformace svařence použít metodu tuhého upevnění. Například se svařenec upevní na místě pomocí svorky nebo podpěry, aby se během svařování snadno nedeformoval.
Metoda proti deformaci
Antideformační metoda spočívá v předběžném působení deformace opačné k deformaci svařování na svařenec, aby se kompenzovala deformace vzniklá během svařování. Tato metoda vyžaduje přesný odhad a úpravu podle zákona a stupně deformace svařování.
Ošetření po svařování
Po svařování může být svařenec řádně následně opracován, například kladivem, vibracemi nebo tepelným zpracováním, aby se eliminovalo zbytkové napětí a deformace vznikající během svařování.
Analýza případu: řízení teploty a deformace svařování válečkových řetězů
Následuje reálný případ, který ukazuje, jak zlepšit kvalitu svařování válečkových řetězů pomocí regulace teploty a opatření pro regulaci deformace.
Pozadí
Společnost vyrábějící válečkové řetězy vyrábí várku válečkových řetězů pro dopravníkové systémy, které vyžadují vysokou kvalitu svařování a malou deformaci svařování. V rané fázi výroby se v důsledku nesprávné regulace teploty svařování některé válečkové řetězy ohýbaly a deformovaly pod úhlem, což ovlivnilo kvalitu a životnost výrobku.
Řešení
Optimalizace regulace teploty:
Před svařováním se svařovaný válečkový řetěz předehřeje a teplota předehřevu se stanoví na 150 °C podle koeficientu tepelné roztažnosti materiálu a požadavků svařovacího procesu.
Během svařovacího procesu jsou svařovací proud a rychlost svařování přísně regulovány, aby se zajistilo, že teplota svařování je v příslušném rozsahu.
Po svařování je svařovaná část následně tepelně zpracována a následně se provede žíhání. Teplota je regulována na 650 °C a doba izolace je stanovena na 1 hodinu v závislosti na tloušťce válečkového řetězu.
Opatření pro kontrolu deformace:
Pro svařování se používá metoda segmentovaného zadního svařování a délka každé svařované sekce je řízena do 100 mm, aby se snížila akumulace tepla během svařování.
Během svařování je válečkový řetěz upevněn svorkou, aby se zabránilo deformaci při svařování.
Po svařování se svařovaná část zatlouká kladivem, aby se eliminovalo zbytkové napětí vznikající během svařování.
Výsledek
Díky výše uvedeným opatřením se výrazně zlepšila kvalita svařování válečkového řetězu. Deformace svařování byla účinně kontrolována a výskyt ohybových a úhlových deformací byl snížen o více než 80 %. Zároveň byla zaručena pevnost a houževnatost svařovaných dílů a životnost výrobku byla prodloužena o 30 %.
Závěr
Vliv regulace teploty na deformaci během svařování válečkových řetězů je mnohostranný. Rozumnou regulací teploty svařování lze účinně snížit deformaci svařování a zlepšit kvalitu svařování. Zároveň lze v kombinaci s rozumným postupem svařování, metodou tuhého upevnění, metodou proti deformaci a opatřeními po svařování dále optimalizovat svařovací účinek válečkových řetězů.
Čas zveřejnění: 9. července 2025