Analyse af indflydelsen af ​​svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid

Analyse af indflydelsen af ​​svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid

Indledning
Som en vigtig grundkomponent, der i vid udstrækning anvendes i forskellige mekaniske transmissions- og transportsystemer, er ydeevnen og levetiden forrullekædehar en afgørende indflydelse på hele udstyrets pålidelighed og driftseffektivitet. Blandt de mange faktorer, der påvirker rullekædens udmattelseslevetid, er svejsedeformation et vigtigt aspekt, der ikke kan ignoreres. Denne artikel vil i dybden undersøge påvirkningsmekanismen, graden af ​​påvirkning og tilsvarende kontrolforanstaltninger for svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid med det formål at hjælpe praktikere i relaterede industrier med bedre at forstå dette problem for at træffe effektive foranstaltninger til at forbedre rullekædens kvalitet og pålidelighed, forlænge dens levetid og sikre stabil drift af det mekaniske system.

1. Rullekædens struktur og funktionsprincip
Rullekæder består normalt af grundkomponenter såsom en indre kædeplade, en ydre kædeplade, en aksel, en muffe og en rulle. Dens arbejdsprincip er at overføre kraft og bevægelse gennem indgrebet mellem rulle- og tandhjulstænder. Under transmissionsprocessen udsættes rullekædens forskellige komponenter for komplekse belastninger, herunder trækspænding, bøjningsspænding, kontaktspænding og stødbelastning. Gentagen påvirkning af disse belastninger vil forårsage træthedsskader på rullekæden og i sidste ende påvirke dens levetid.

2. Årsager til svejsedeformation
I fremstillingsprocessen for rullekæder er svejsning en nøgleproces, der bruges til at forbinde den ydre kædeplade med stiftakslen og andre komponenter. Svejsedeformation er dog uundgåelig i svejseprocessen. Hovedårsagerne er:
Svejsevarmetilførsel: Under svejsning vil den høje temperatur, der genereres af lysbuen, forårsage, at svejsematerialet opvarmes lokalt og hurtigt, hvilket får materialet til at udvide sig. Under afkølingsprocessen efter svejsning vil svejsematerialet krympe. På grund af de uensartede opvarmnings- og afkølingshastigheder i svejseområdet og de omgivende materialer genereres der svejsespændinger og deformation.
Begrænsning af svejsestivhed: Hvis svejsningen ikke er stift fastspændt under svejseprocessen, er den mere tilbøjelig til at deformeres under påvirkning af svejsespænding. For eksempel, når man svejser nogle slanke ydre kædeplader, kan kædepladen bøje eller vride sig efter svejsning, hvis der ikke er en ordentlig klemme til at fastgøre dem.
Urimelig svejsesekvens: En urimelig svejsesekvens vil føre til ujævn fordeling af svejsespændingen, hvilket igen vil forværre graden af ​​svejsedeformation. For eksempel, ved flerstrengssvejsning, hvis svejsningen ikke udføres i den korrekte rækkefølge, kan nogle dele af svejsningen blive udsat for for stor svejsespænding og deformeres.
Forkerte svejseparametre: Forkerte indstillinger af parametre som svejsestrøm, spænding og svejsehastighed kan også forårsage svejsedeformation. Hvis svejsestrømmen f.eks. er for stor, vil svejsematerialet blive overophedet, hvilket øger varmetilførslen og resulterer i større svejsedeformation. Hvis svejsehastigheden er for langsom, vil svejseområdet forblive for længe, ​​hvilket også vil øge varmetilførslen og forårsage deformation.

3. Mekanismen for påvirkning af svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid

Spændingskoncentrationseffekt: Svejsedeformation vil forårsage lokal spændingskoncentration i komponenter som f.eks. rullekædens ydre kædeplade. Spændingsniveauet i spændingskoncentrationsområdet er meget højere end i andre dele. Under påvirkning af vekslende spænding er disse områder mere tilbøjelige til at producere udmattelsesrevner. Når udmattelsesrevnen først opstår, vil den fortsætte med at udvide sig under spændingens påvirkning, hvilket i sidste ende forårsager brud på den ydre kædeplade, hvorved rullekæden svigter og reducerer dens udmattelseslevetid. For eksempel vil svejsedefekter såsom huller og underskæringer på den ydre kædeplade efter svejsning danne en kilde til spændingskoncentration, hvilket accelererer dannelsen og udvidelsen af ​​udmattelsesrevner.

Problemer med geometrisk formafvigelse og matchning: Svejsedeformation kan forårsage afvigelser i rullekædens geometri, hvilket kan føre til, at den ikke er i overensstemmelse med andre komponenter, såsom tandhjul. For eksempel kan bøjningsdeformation af den ydre ledplade påvirke rullekædens samlede stigningsnøjagtighed og forårsage dårlig indgreb mellem rullen og tandhjulets tænder. Under transmissionsprocessen vil denne dårlige indgreb generere yderligere stødbelastninger og bøjningsspændinger, hvilket forværrer udmattelsesskaderne på de forskellige komponenter i rullekæden og derved reducerer udmattelseslevetiden.
Ændringer i materialeegenskaber: Den høje temperatur under svejsning og den efterfølgende afkølingsproces vil forårsage ændringer i materialeegenskaberne i svejseområdet. På den ene side kan materialet i den varmepåvirkede zone under svejsningen opleve kornforgrovning, hærdning osv., hvilket resulterer i reduceret sejhed og plasticitet af materialet og mere tilbøjeligt til sprødbrud under udmattelsesbelastning. På den anden side vil den resterende spænding, der genereres af svejsedeformation, blive overlejret arbejdsspændingen, hvilket yderligere forværrer materialets spændingstilstand, accelererer ophobningen af ​​udmattelsesskader og dermed påvirker rullekædens udmattelseslevetid.

4. Analyse af indflydelsen af ​​svejsedeformation på rullekæders udmattelseslevetid
Eksperimentel forskning: Gennem et stort antal eksperimentelle undersøgelser kan indflydelsen af ​​svejsedeformation på rullekæders udmattelseslevetid analyseres kvantitativt. Forskere har f.eks. udført udmattelseslevetidstest på rullekæder med forskellige grader af svejsedeformation og fundet, at når svejsedeformationen af ​​den ydre ledplade overstiger en vis grænse, reduceres rullekædens udmattelseslevetid betydeligt. De eksperimentelle resultater viser, at faktorer som spændingskoncentration og ændringer i materialeegenskaber forårsaget af svejsedeformation vil forkorte rullekædens udmattelseslevetid med 20% - 50%. Den specifikke grad af indflydelse afhænger af sværhedsgraden af ​​svejsedeformationen og rullekædens arbejdsforhold.
Numerisk simuleringsanalyse: Ved hjælp af numeriske simuleringsmetoder såsom finite element-analyse kan indflydelsen af ​​svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid undersøges mere dybdegående. Ved at etablere en finite element-model af rullekæden, hvor faktorer som geometriske formændringer, restspændingsfordeling og ændringer i materialeegenskaber forårsaget af svejsedeformation tages i betragtning, simuleres og analyseres spændingsfordelingen og udmattelsesrevneudbredelsen af ​​rullekæden under udmattelsesbelastning. De numeriske simuleringsresultater verificeres gensidigt med den eksperimentelle forskning, hvilket yderligere afklarer mekanismen og graden af ​​indflydelse af svejsedeformation på rullekædens udmattelseslevetid og giver et teoretisk grundlag for optimering af svejseprocessen og det strukturelle design af rullekæden.

5. Foranstaltninger til at kontrollere svejsedeformation og forbedre rullekædens udmattelseslevetid
Optimer svejseprocessen:
Vælg en passende svejsemetode: Forskellige svejsemetoder har forskellige varmetilførsels- og varmepåvirkningsegenskaber. Sammenlignet med lysbuesvejsning har gasskærmsvejsning f.eks. fordelene ved lav varmetilførsel, høj svejsehastighed og lille svejsedeformation. Derfor bør avancerede svejsemetoder som gasskærmsvejsning foretrækkes ved svejsning af rullekæder for at reducere svejsedeformation.
Rimelig justering af svejseparametre: I henhold til rullekædens materiale, størrelse og andre faktorer styres svejsestrømmen, spændingen, svejsehastigheden og andre parametre nøjagtigt for at undgå svejsedeformation forårsaget af for store eller for små svejseparametre. For eksempel kan svejsestrømmen og -spændingen reduceres passende under forudsætning af at sikre svejsekvaliteten for at reducere svejsevarmetilførslen og dermed reducere svejsedeformationen.
Brug en passende svejsesekvens: For rullekædestrukturer med flere svejsepassager bør svejsesekvensen arrangeres på en rimelig måde, så svejsespændingen kan fordeles jævnt, og den lokale spændingskoncentration kan reduceres. For eksempel kan svejsesekvensen for symmetrisk svejsning og segmenteret bagsvejsning effektivt kontrollere svejsedeformationen.
Anvendelse af fiksturer: Design og brug af passende fiksturer er afgørende for at kontrollere svejsedeformationen af ​​rullekæder. Før svejsning er svejsningen fastgjort i den korrekte position med fiksturer for at begrænse dens bevægelse og deformation under svejsning. For eksempel kan bøjningsdeformation under svejsning effektivt forhindres ved at bruge den stive fikseringsmetode og anvende passende klemkraft i begge ender af den ydre kædeplade. Samtidig kan fiksturen efter svejsning også bruges til at korrigere svejsningen for yderligere at reducere svejsedeformationen.
Varmebehandling og korrektion efter svejsning: Varmebehandling efter svejsning kan eliminere restspændinger under svejsning og forbedre materialeegenskaberne i svejseområdet. For eksempel kan korrekt udglødning af rullekæden forfine materialekornet i svejseområdet, reducere materialets hårdhed og restspænding og forbedre dets sejhed og udmattelsesmodstand. Derudover kan mekanisk korrektion eller flammekorrektion for rullekæder, der allerede har forårsaget svejsedeformation, bruges til at gendanne en form tæt på designet og reducere virkningen af ​​geometrisk formafvigelse på udmattelseslevetiden.

6. Konklusion
Svejsedeformation har en betydelig indflydelse på rullekædernes udmattelseslevetid. Spændingskoncentrationen, afvigelser i geometrisk form og problemer med matchning samt ændringer i materialeegenskaber, der genereres af dette, vil fremskynde udmattelsesskader på rullekæder og reducere deres levetid. Derfor skal der i fremstillingsprocessen af ​​rullekæder træffes effektive foranstaltninger for at kontrollere svejsedeformation, såsom optimering af svejseteknologi, brug af fiksturer, udførelse af varmebehandling og korrektion efter svejsning osv. Gennem implementering af disse foranstaltninger kan rullekædernes kvalitet og pålidelighed forbedres betydeligt, og deres udmattelseslevetid kan forlænges, hvorved stabil drift af mekaniske transmissions- og transportsystemer sikres og der ydes stærk støtte til produktion og udvikling af relaterede industrier.