Temperatuuri reguleerimise mõju deformatsioonile rullkettkeevituse ajal

Temperatuuri reguleerimise mõju deformatsioonile rullkettkeevituse ajal

Sissejuhatus
Tänapäeva tööstuses,rullketton mehaaniline komponent, mida kasutatakse laialdaselt ülekande- ja konveiersüsteemides. Selle kvaliteet ja jõudlus mõjutavad otseselt mehaaniliste seadmete töö efektiivsust ja töökindlust. Keevitamine on rullkettide tootmisprotsessi üks võtmelülisid ning temperatuuri reguleerimine keevitamise ajal avaldab olulist mõju rullkettide deformatsioonile. See artikkel uurib põhjalikult temperatuuri reguleerimise mõju mehhanismi deformatsioonile rullkettide keevitamise ajal, levinumaid deformatsioonitüüpe ja nende kontrollimeetmeid, eesmärgiga pakkuda rullkettide tootjatele tehnilisi viiteid ning pakkuda ka kvaliteedikontrolli alust rahvusvahelistele hulgiostjatele.

Temperatuuri reguleerimine rullketiga keevitamise ajal
Keevitusprotsess on sisuliselt lokaalne kuumutamine ja jahutamine. Rullkettkeevituses kasutatakse tavaliselt kaarkeevitust, laserkeevitust ja muid keevitustehnoloogiaid ning need keevitusmeetodid tekitavad kõrge temperatuuriga soojusallikaid. Keevitamise ajal tõuseb keevisõmbluse ja ümbritseva ala temperatuur kiiresti ja seejärel jahtub, samal ajal kui keevisõmblusest eemal oleva ala temperatuurimuutus on väike. See ebaühtlane temperatuurijaotus põhjustab materjali ebaühtlast soojuspaisumist ja kokkutõmbumist, mis omakorda põhjustab deformatsiooni.
Keevitustemperatuuri mõju materjali omadustele
Liiga kõrge keevitustemperatuur võib põhjustada materjali ülekuumenemist, mille tagajärjel muutuvad selle terad jämedaks ja seeläbi materjali mehaanilised omadused, näiteks tugevus ja sitkus, vähenevad. Samal ajal võib liiga kõrge temperatuur põhjustada ka materjali pinna oksüdeerumist või karboniseerumist, mis mõjutab keevituse kvaliteeti ja järgnevat pinnatöötlust. Vastupidi, liiga madal keevitustemperatuur võib põhjustada ebapiisavat keevitust, ebapiisavat keevitustugevust ja isegi defekte, näiteks keevisõmbluse lahtiühendamist.

Keevitustemperatuuri reguleerimise meetod
Keevituskvaliteedi tagamiseks tuleb keevitustemperatuuri rangelt kontrollida. Levinud kontrollimeetodid hõlmavad järgmist:
Eelsoojendus: Rullketi keevitatavate osade eelsoojendamine enne keevitamist võib vähendada temperatuurigradienti keevitamise ajal ja vähendada termilist pinget.
Vahekihi temperatuuri reguleerimine: mitmekihilise keevitamise käigus kontrollige pärast keevitamist rangelt iga kihi temperatuuri, et vältida ülekuumenemist või ülejahutamist.
Järelkuumtöötlus: Pärast keevitamise lõpetamist kuumtöödeldakse keevitusdetaile sobivalt, näiteks lõõmutades või normaliseerides, et kõrvaldada keevitamise ajal tekkivad jääkpinged.

Keevitusdeformatsiooni tüübid ja põhjused
Keevitusdeformatsioon on keevitusprotsessis vältimatu nähtus, eriti suhteliselt keerukate komponentide, näiteks rullkettide puhul. Deformatsiooni suuna ja vormi järgi saab keevitusdeformatsiooni jagada järgmisteks tüüpideks:
Pikisuunaline ja põikisuunaline kokkutõmbumise deformatsioon
Keevitusprotsessi käigus keevisõmblus ja selle ümbrus kuumenemisel paisuvad ning jahtumisel kahanevad. Keevitussuunalise kahanemise ja põikisuunalise kahanemise tõttu tekib keevisliites pikisuunaline ja põikisuunaline kahanemise deformatsioon. See deformatsioon on üks levinumaid keevitusjärgseid deformatsiooniliike ja seda on tavaliselt raske parandada, seega tuleb seda enne keevitamist täpse tühjendusmeetodi ja kahanemisvaru abil kontrollida.
Paindedeformatsioon
Paindedeformatsiooni põhjustab keevisõmbluse piki- ja põikisuunaline kokkutõmbumine. Kui keevisõmbluse jaotus komponendil on asümmeetriline või keevitusjärjestus ebamõistlik, võib keevisliit pärast jahtumist painduda.
Nurkdeformatsioon
Nurkdeformatsiooni põhjustab keevisõmbluse asümmeetriline ristlõige või ebamõistlikult suured keevituskihid. Näiteks T-liite keevitamisel võib keevisõmbluse ühe külje kokkutõmbumine põhjustada keevisõmbluse tasapinnas paksuse suunas põikisuunalist kokkutõmbumisdeformatsiooni.
Laine deformatsioon
Laineline deformatsioon tekib tavaliselt õhukeste plaatkonstruktsioonide keevitamisel. Kui keevitusliite survepinge all keevitamise sisepinge tõttu on ebastabiilne, võib see pärast keevitamist tunduda laineline. See deformatsioon on sagedasem rullkettide õhukeste plaatkomponentide keevitamisel.

Temperatuuri reguleerimise mõju mehhanism keevitusdeformatsioonile
Temperatuuri reguleerimise mõju keevitusprotsessis keevitusdeformatsioonile kajastub peamiselt järgmistes aspektides:
Soojuspaisumine ja kokkutõmbumine
Keevitamise ajal keevisõmbluse ja ümbritsevate alade temperatuur tõuseb ning materjal paisub. Keevitamise lõppedes need alad jahtuvad ja tõmbuvad kokku, samal ajal kui keevisõmblusest kaugemal asuva ala temperatuurimuutus on väike ja kahanemine on samuti väike. See ebaühtlane soojuspaisumine ja -kokkutõmbumine põhjustab keevisõmbluse deformeerumist. Keevitustemperatuuri kontrollimisega saab seda ebaühtlust vähendada ja seeläbi deformatsiooni astet vähendada.
Termiline pinge
Ebaühtlane temperatuurijaotus keevitamise ajal tekitab termilist pinget. Termiline pinge on üks peamisi keevitusdeformatsiooni põhjuseid. Kui keevitustemperatuur on liiga kõrge või jahutuskiirus on liiga kiire, suureneb termiline pinge märkimisväärselt, mille tulemuseks on suurem deformatsioon.
Jääkpinge
Pärast keevitamise lõpetamist jääb keevisõmblusesse teatud pinge, mida nimetatakse jääkpingeks. Jääkpinge on üks keevitusdeformatsiooni lahutamatuid tegureid. Mõistliku temperatuuri reguleerimise abil saab jääkpinge teket vähendada ja seeläbi keevitusdeformatsiooni vähendada.

Keevitusdeformatsiooni kontrollimeetmed
Keevitusdeformatsiooni vähendamiseks lisaks keevitustemperatuuri rangele kontrollimisele saab võtta ka järgmisi meetmeid:
Keevitusjärjestuse mõistlik disain
Keevitusjärjestusel on keevitusdeformatsioonile suur mõju. Mõistlik keevitusjärjestus võib keevitusdeformatsiooni tõhusalt vähendada. Näiteks pikkade keevisõmbluste puhul saab segmenteeritud tagasikeevituse meetodit või vahelejätmisega keevituse meetodit kasutada, et vähendada keevitamise ajal tekkivat soojuse akumuleerumist ja deformatsiooni.
Jäiga fikseerimise meetod
Keevitusprotsessi ajal saab keevisdetaili deformatsiooni piiramiseks kasutada jäika fikseerimismeetodit. Näiteks kasutatakse keevisdetaili kinnitamiseks klambrit või tuge, et see keevitamise ajal kergesti ei deformeeruks.
Deformatsioonivastane meetod
Deformatsioonivastane meetod seisneb keevitusdetailile eelnevalt keevitusdeformatsioonile vastupidise deformatsiooni rakendamises, et kompenseerida keevitamise ajal tekkivat deformatsiooni. See meetod nõuab täpset hindamist ja reguleerimist vastavalt keevitusdeformatsiooni seadusele ja astmele.
Keevitusjärgne töötlus
Pärast keevitamist saab keevisliitet korralikult järeltöödelda, näiteks haamriga löömise, vibratsiooni või kuumtöötlusega, et kõrvaldada keevitamise ajal tekkinud jääkpinged ja deformatsioon.

Juhtumianalüüs: rullketiga keevitamise temperatuuri ja deformatsiooni kontroll
Järgnev on reaalne juhtum, mis näitab, kuidas parandada rullkettide keevituskvaliteeti temperatuuri reguleerimise ja deformatsiooni kontrollimise meetmete abil.
Taust
Rullkettide tootmisettevõte toodab konveiersüsteemide jaoks partiid rullkette, mis nõuavad kõrget keevituskvaliteeti ja väikest keevitusdeformatsiooni. Tootmise algfaasis painutasid ja deformeerusid mõned rullketid keevitustemperatuuri ebaõige juhtimise tõttu nurga all, mis mõjutas toote kvaliteeti ja kasutusiga.

Lahendus
Temperatuuri reguleerimise optimeerimine:
Enne keevitamist eelsoojendatakse keevitatav rullkett ja eelsoojendustemperatuuriks määratakse 150 ℃ vastavalt materjali soojuspaisumistegurile ja keevitusprotsessi nõuetele.
Keevitusprotsessi ajal kontrollitakse rangelt keevitusvoolu ja keevituskiirust, et tagada keevitustemperatuuri sobiv vahemik.
Pärast keevitamist kuumtöödeldakse keevitusdetaili ja seejärel toimub lõõmutamine. Temperatuuri reguleeritakse 650 ℃-ni ja isolatsiooniaeg määratakse 1 tunniks vastavalt rullketi paksusele.
Deformatsiooni kontrollimeetmed:
Keevitamiseks kasutatakse segmenteeritud tagasikeevitusmeetodit ja iga keevituslõigu pikkust kontrollitakse 100 mm piires, et vähendada keevitamise ajal tekkivat soojust.
Keevitusprotsessi ajal kinnitatakse rullkett klambriga, et vältida keevitusdeformatsiooni.
Pärast keevitamist haamriga töödeldakse keevitusdetaili, et kõrvaldada keevitamise ajal tekkiv jääkpinge.

Tulemus
Tänu ülaltoodud meetmetele on rullketi keevituskvaliteeti märkimisväärselt parandatud. Keevitusdeformatsiooni on tõhusalt kontrollitud ning paindedeformatsiooni ja nurkdeformatsiooni esinemissagedust on vähendatud enam kui 80%. Samal ajal on tagatud keevitusdetailide tugevus ja sitkus ning toote kasutusiga on pikenenud 30%.
Kokkuvõte
Temperatuuri reguleerimise mõju deformatsioonile rullkettkeevituse ajal on mitmekülgne. Keevitustemperatuuri mõistliku reguleerimisega saab keevitusdeformatsiooni tõhusalt vähendada ja keevituse kvaliteeti parandada. Samal ajal saab mõistliku keevitusjärjestuse, jäiga kinnitusmeetodi, deformatsioonivastase meetodi ja keevitusjärgsete töötlusmeetmete abil rullketi keevitusefekti veelgi optimeerida.