Cómo reducir la tensión residual de la cadena de rodillos después de la soldadura

Cómo reducir la tensión residual de la cadena de rodillos después de la soldadura
En el proceso de producción y fabricación de cadenas de rodillos, la soldadura es un proceso clave. Sin embargo, a menudo se generan tensiones residuales en la cadena después de la soldadura. Si no se toman medidas eficaces para reducirlas, esto tendrá efectos adversos en la calidad y el rendimiento de la cadena.cadena de rodillosComo la reducción de su resistencia a la fatiga, lo que provoca deformaciones e incluso fracturas, afecta el uso normal y la vida útil de la cadena de rodillos en diversos equipos mecánicos. Por lo tanto, es fundamental estudiar y dominar a fondo los métodos para reducir la tensión residual en la soldadura de cadenas de rodillos.

1. Causas del estrés residual
Durante el proceso de soldadura, la parte soldada de la cadena de rodillos se somete a un calentamiento y enfriamiento desiguales. Durante la soldadura, la temperatura de la soldadura y del área circundante aumenta rápidamente, y el material metálico se expande. Durante el enfriamiento, la contracción del metal en estas áreas se ve limitada por el metal circundante no calentado, lo que genera tensión residual de soldadura.
Las condiciones de restricción durante la soldadura también afectan la magnitud y la distribución de la tensión residual. Si la cadena de rodillos está muy restringida durante la soldadura, es decir, si el grado de deformación fija o restringida es elevado, durante el proceso de enfriamiento posterior a la soldadura, la tensión residual causada por la incapacidad de contraerse libremente también aumentará en consecuencia.
Los factores del propio material metálico no pueden ignorarse. Cada material posee propiedades físicas y mecánicas térmicas diferentes, lo que provoca diferentes niveles de expansión, contracción y límite elástico durante la soldadura, lo que afecta la generación de tensión residual. Por ejemplo, algunos aceros aleados de alta resistencia tienen un alto límite elástico y son propensos a generar una gran tensión residual durante la soldadura.

2. Métodos para reducir la tensión residual en la soldadura de cadenas de rodillos

(I) Optimizar el proceso de soldadura

Organice la secuencia de soldadura de forma razonable: Para la soldadura de cadenas de rodillos, las soldaduras con mayor contracción deben soldarse primero y las de menor contracción después. Esto permite que la soldadura se contraiga con mayor libertad durante el proceso, reduciendo la tensión residual causada por la contracción restringida. Por ejemplo, al soldar las placas interior y exterior de una cadena de rodillos, primero se suelda la placa interior y, después de enfriarse, la placa exterior. De esta manera, la soldadura de la placa interior no se ve excesivamente restringida por la placa exterior durante la contracción.

Utilice métodos y parámetros de soldadura adecuados: Los diferentes métodos de soldadura generan diferentes tensiones residuales en las cadenas de rodillos. Por ejemplo, la soldadura con protección de gas puede reducir la zona afectada por el calor en cierta medida en comparación con algunos métodos de soldadura tradicionales, gracias a la concentración del calor del arco y su alta eficiencia térmica, lo que reduce la tensión residual. Asimismo, es crucial seleccionar parámetros como la corriente, el voltaje y la velocidad de soldadura de forma adecuada. Una corriente de soldadura excesiva provocará una penetración excesiva de la soldadura y un aporte de calor excesivo, lo que provocará el sobrecalentamiento de la unión soldada y aumentará la tensión residual. Por otro lado, unos parámetros de soldadura adecuados pueden mejorar la estabilidad del proceso, reducir los defectos y, por lo tanto, la tensión residual.
Control de la temperatura entre capas: Al soldar cadenas de rodillos en múltiples capas y múltiples pasadas, controlar la temperatura entre capas es una medida eficaz para reducir la tensión residual. Una temperatura adecuada entre capas permite mantener el metal de la soldadura y la zona afectada por el calor con buena plasticidad durante el proceso de soldadura, lo que favorece la contracción de la soldadura y la liberación de tensiones. Generalmente, la temperatura entre capas debe determinarse según las propiedades de los materiales utilizados en la cadena de rodillos y los requisitos del proceso de soldadura, y debe medirse y controlarse durante el proceso para garantizar que se mantenga dentro del rango adecuado.
(II) Adoptar medidas adecuadas de precalentamiento y postcalentamiento de la soldadura.
Precalentamiento: Antes de soldar la cadena de rodillos, el precalentamiento de la pieza soldada puede reducir eficazmente la tensión residual. El precalentamiento reduce la diferencia de temperatura en la unión soldada y uniformiza la distribución de la temperatura durante la soldadura, reduciendo así la tensión térmica causada por el gradiente de temperatura. Además, el precalentamiento también aumenta la temperatura inicial de la pieza soldada, reduce la diferencia de temperatura entre el metal de soldadura y el material base, mejora el rendimiento de la unión soldada, reduce la generación de defectos de soldadura y, por lo tanto, la tensión residual. La temperatura de precalentamiento debe determinarse en función de la composición, el espesor, el método de soldadura y la temperatura ambiente del material de la cadena de rodillos.
Postcalentamiento: El tratamiento post-térmico posterior a la soldadura, es decir, el tratamiento de deshidrogenación, es un método importante para reducir la tensión residual en la soldadura de cadenas de rodillos. Este tratamiento suele calentar la pieza soldada a unos 250-350 °C inmediatamente después de finalizar la soldadura y enfriarla a una temperatura determinada, para luego enfriarla lentamente tras mantenerla caliente durante un tiempo. La función principal del postcalentamiento es acelerar la difusión y el escape de átomos de hidrógeno en la soldadura y la zona afectada por el calor, reducir el contenido de hidrógeno en la pieza soldada, reduciendo así la posibilidad de agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por hidrógeno, y también ayudar a aliviar la tensión residual de la soldadura. El postcalentamiento es especialmente importante para la soldadura de aceros de alta resistencia y cadenas de rodillos de paredes gruesas.
(III) Realizar el tratamiento térmico posterior a la soldadura
Revenido general a alta temperatura: Coloque toda la cadena de rodillos en un horno de calentamiento, caliéntela lentamente a aproximadamente 600-700 ℃, manténgala caliente durante un período de tiempo determinado y luego enfríela a temperatura ambiente dentro del horno. Este tratamiento de revenido general a alta temperatura puede eliminar eficazmente la tensión residual en la cadena de rodillos, generalmente se puede eliminar entre el 80% y el 90% de la tensión residual. La temperatura y el tiempo de revenido a alta temperatura deben controlarse con precisión de acuerdo con factores como el material, el tamaño y los requisitos de rendimiento de la cadena de rodillos para garantizar el efecto y la calidad del tratamiento térmico. Sin embargo, el tratamiento de revenido general a alta temperatura requiere un equipo de tratamiento térmico más grande y el costo del tratamiento es relativamente alto, pero para algunos productos de cadena de rodillos con requisitos estrictos de tensión residual, es un método ideal para eliminar la tensión residual.
Revenido local a alta temperatura: Cuando la cadena de rodillos es grande o de forma compleja, y el revenido general a alta temperatura resulta difícil, se puede utilizar este método. Este método consiste en calentar únicamente la soldadura de la cadena de rodillos y la zona cercana para eliminar la tensión residual. En comparación con el revenido general a alta temperatura, este método requiere menos equipo y menos costes de procesamiento, pero su eliminación de la tensión residual no es tan completa como la del revenido general a alta temperatura. Al realizar el revenido local a alta temperatura, se debe prestar atención a la uniformidad del área de calentamiento y al control de la temperatura para evitar nuevas concentraciones de tensión u otros problemas de calidad causados ​​por sobrecalentamiento local o temperatura desigual.
(IV) Método de estiramiento mecánico
El método de estiramiento mecánico consiste en aplicar una fuerza de tracción a la cadena de rodillos después de la soldadura para provocar una deformación plástica, compensando así la deformación residual por compresión generada durante el proceso de soldadura y reduciendo la tensión residual. En la práctica, se pueden utilizar equipos de estiramiento especiales para ajustar la fuerza de tracción y la velocidad de estiramiento adecuadas según las especificaciones y los requisitos de rendimiento de la cadena de rodillos, con el fin de estirarla uniformemente. Este método es eficaz en algunos productos de cadena de rodillos que requieren un control preciso del tamaño y la eliminación de la tensión residual, pero requiere equipos de estiramiento adecuados y operadores profesionales, además de ciertos requisitos en cuanto a las plantas de producción y las condiciones del proceso.
(V) Método de estiramiento por diferencia de temperatura
El principio básico del método de estiramiento por diferencia de temperatura consiste en aprovechar la diferencia de temperatura generada por el calentamiento local para provocar una deformación por tracción en la zona de soldadura, reduciendo así la tensión residual. La operación específica consiste en utilizar un soplete de oxiacetileno para calentar cada lado de la soldadura de la cadena de rodillos y, simultáneamente, utilizar una tubería de agua con una hilera de orificios para rociar agua de refrigeración a cierta distancia detrás del soplete. De esta manera, se forma una zona de alta temperatura a ambos lados de la soldadura, mientras que la temperatura del área de soldadura es baja. El metal de ambos lados se expande debido al calor y estira la zona de soldadura a una temperatura más baja, logrando así eliminar parte de la tensión residual de la soldadura. El equipo del método de estiramiento por diferencia de temperatura es relativamente simple y fácil de operar. Puede aplicarse con flexibilidad en la obra o en la planta de producción, pero su efecto de eliminación de la tensión residual se ve afectado en gran medida por parámetros como la temperatura de calentamiento, la velocidad de enfriamiento y la distancia de rociado de agua. Debe controlarse y ajustarse con precisión según las condiciones reales.
(VI) Tratamiento del envejecimiento por vibración
El tratamiento de envejecimiento por vibración aprovecha el efecto de la energía mecánica de vibración para generar resonancia en la cadena de rodillos, homogeneizando y reduciendo la tensión residual dentro de la pieza. La cadena se coloca en un equipo especial de envejecimiento por vibración, y la frecuencia y amplitud del excitador se ajustan para que la cadena resuene dentro de un período de tiempo determinado. Durante el proceso de resonancia, los granos metálicos dentro de la cadena se deslizan y reorganizan, mejorando la microestructura y disminuyendo gradualmente la tensión residual. El tratamiento de envejecimiento por vibración ofrece las ventajas de un equipo sencillo, un tiempo de procesamiento corto, bajo coste, alta eficiencia, etc., y no afecta a la calidad superficial de la cadena. Por lo tanto, se ha utilizado ampliamente en la producción de cadenas de rodillos. En general, el tratamiento de envejecimiento por vibración puede eliminar entre el 30 % y el 50 % de la tensión residual de la soldadura de cadenas de rodillos. Para algunos productos de cadena de rodillos que no requieren una tensión residual especialmente alta, el tratamiento de envejecimiento por vibración es un método económico y eficaz para eliminar la tensión residual.
(VII) Método de martilleo
El método de martilleo es un método sencillo y común para reducir la tensión residual de la soldadura. Tras soldar la cadena de rodillos, cuando la temperatura de la soldadura sea de 100 a 150 °C o superior a 400 °C, utilice un martillo pequeño para golpear uniformemente la soldadura y sus áreas adyacentes para provocar una deformación plástica local del metal, reduciendo así la tensión residual. Cabe destacar que durante el proceso de martilleo, se debe evitar el uso a temperaturas de 200 a 300 °C, ya que el metal se encuentra en una fase frágil y el martilleo puede agrietarse fácilmente. Además, la fuerza y ​​la frecuencia del martilleo deben ser moderadas y ajustarse en función de factores como el grosor de la cadena de rodillos y el tamaño de la soldadura para garantizar el efecto y la calidad del martilleo. El método de martilleo suele ser adecuado para soldaduras de cadenas de rodillos pequeñas y sencillas. Para soldaduras de cadenas de rodillos grandes o complejas, el efecto del martilleo puede ser limitado y debe combinarse con otros métodos.

3. Cómo elegir un método adecuado para reducir la tensión residual
En la producción real, según las diferentes situaciones y requisitos de la cadena de rodillos, es necesario considerar exhaustivamente las ventajas y desventajas, el ámbito de aplicación, el coste y otros factores de los distintos métodos de reducción de tensiones residuales para seleccionar el método de tratamiento adecuado. Por ejemplo, para cadenas de rodillos de alta precisión, alta resistencia y paredes gruesas, el revenido general a alta temperatura puede ser la mejor opción; mientras que para cadenas de rodillos de grandes cantidades y formas simples, el tratamiento de envejecimiento por vibración o el método de martillado pueden reducir eficazmente los costes de producción y mejorar la eficiencia. Al mismo tiempo, al elegir un método para reducir la tensión residual, también es necesario considerar plenamente el entorno de uso y las condiciones de trabajo de la cadena de rodillos para garantizar que el método adoptado cumpla con los requisitos de rendimiento y los estándares de calidad de la cadena en condiciones reales de uso.
4. El papel de la reducción de la tensión residual en la mejora de la calidad y el rendimiento de las cadenas de rodillos
Reducir la tensión residual de la soldadura puede mejorar significativamente la resistencia a la fatiga de las cadenas de rodillos. Al reducir o eliminar la tensión residual de tracción en la cadena, el nivel de tensión real que soporta durante su funcionamiento se reduce consecuentemente, lo que reduce el riesgo de rotura por fractura causada por la iniciación y expansión de grietas por fatiga y prolonga su vida útil.
Ayuda a mejorar la estabilidad dimensional y la precisión de forma de la cadena de rodillos. Una tensión residual excesiva puede provocar que la cadena se deforme durante el uso, lo que afecta su precisión de ajuste con las ruedas dentadas y otros componentes, y, por lo tanto, el funcionamiento normal de los equipos mecánicos. Al reducir la tensión residual, la cadena de rodillos mantiene una buena estabilidad dimensional y precisión de forma durante el uso, mejorando así la fiabilidad y precisión de la transmisión.
Puede reducir la tendencia a la corrosión bajo tensión en cadenas de rodillos en entornos corrosivos. La tensión de tracción residual aumenta la sensibilidad de las cadenas de rodillos a la corrosión bajo tensión en medios corrosivos, y la reducción de la tensión residual puede reducir eficazmente este riesgo, mejorar la resistencia a la corrosión de las cadenas de rodillos en entornos hostiles y ampliar su rango de aplicación.