Kuidas vähendada rullketi jääkpinget pärast keevitamist

Kuidas vähendada rullketi jääkpinget pärast keevitamist
Rullkettide tootmis- ja valmistamisprotsessis on keevitamine võtmeprotsess. Pärast keevitamist jääb rullketti aga sageli jääkpingeid. Kui nende vähendamiseks ei võeta tõhusaid meetmeid, avaldab see keti kvaliteedile ja jõudlusele palju negatiivseid mõjusid.rullkett, näiteks vähendades selle väsimustugevust, põhjustades deformatsiooni ja isegi purunemist, mõjutades seega rullketi normaalset kasutamist ja eluiga erinevates mehaanilistes seadmetes. Seetõttu on väga oluline põhjalikult uurida ja omandada meetodeid rullketi keevitamise jääkpingete vähendamiseks.

1. Jääkpingete põhjused
Keevitusprotsessi käigus kuumeneb ja jahtub rullketi keevitusosa ebaühtlaselt. Keevitamise ajal tõuseb keevisõmbluse ja ümbritseva ala temperatuur kiiresti ning metallmaterjal paisub; jahtumisprotsessi ajal piirab ümbritsev kuumutamata metall metalli kokkutõmbumist nendes piirkondades, tekitades keevitusjääkpingeid.
Keevitamise ajal tekkivad piirangud mõjutavad ka jääkpinge suurust ja jaotust. Kui rullkett on keevitamise ajal tugevalt piiratud, st fikseeritud või piiratud deformatsiooni aste on suur, siis pärast keevitamist jahutamisel suureneb vastavalt ka vaba kokkutõmbumise võimetusest tingitud jääkpinge.
Metalli enda tegureid ei saa eirata. Erinevatel materjalidel on erinevad termilised füüsikalised ja mehaanilised omadused, mis põhjustavad keevitamise ajal materjalide erineva soojuspaisumise, kokkutõmbumise ja voolavuspiiri, mõjutades seega jääkpingete teket. Näiteks on mõnel ülitugeval legeerterasel kõrge voolavuspiir ja nad kalduvad keevitamise ajal tekitama suuri jääkpingeid.

2. Meetodid jääkpingete vähendamiseks rullkettkeevitamisel

(I) Optimeerige keevitusprotsessi

Keevitusjärjestuse mõistlik planeerimine: Rullketi keevitamisel tuleks kõigepealt keevitada suure kokkutõmbumisega keevisõmblused ja seejärel väikese kokkutõmbumisega keevisõmblused. See võimaldab keevitusõmblusel keevitamise ajal vabamalt kokkutõmbuda, vähendades keevituse piiratud kokkutõmbumisest tingitud jääkpingeid. Näiteks rullketi sisemise ja välimise ketiplaadi keevitamisel keevitatakse kõigepealt sisemine ketiplaat ja seejärel, kui see on jahtunud, keevitatakse välimine ketiplaat, et sisemise ketiplaadi keevisõmblus ei oleks kahanemisel välimise ketiplaadi poolt liiga piiratud.

Kasutage sobivaid keevitusmeetodeid ja -parameetreid: Erinevatel keevitusmeetoditel on rullkettidel erinevad jääkpinged. Näiteks gaasiga varjestatud keevitamine võib tänu kontsentreeritud kaaresoojusele ja kõrgele termilisele efektiivsusele teatud määral vähendada kuumuse mõjutatud tsooni võrreldes mõnede traditsiooniliste keevitusmeetoditega, vähendades seeläbi jääkpinget. Samal ajal on oluline valida mõistlikult ka sellised parameetrid nagu keevitusvool, pinge ja keevituskiirus. Liigne keevitusvool põhjustab liigset keevisõmblust ja liigset soojuskoormust, mis omakorda põhjustab keevisliite ülekuumenemist ja jääkpinge suurenemist; samas kui sobivad keevitusparameetrid võivad muuta keevitusprotsessi stabiilsemaks, vähendada keevitusdefekte ja seega jääkpinget.
Vahekihi temperatuuri reguleerimine: Rullkettide mitmekihilisel ja mitmekordsel keevitamisel on vahekihi temperatuuri reguleerimine efektiivne meede jääkpingete vähendamiseks. Sobiv vahekihi temperatuur aitab keevitusprotsessi ajal hoida keevisõmbluse ja kuummõjutsooni metalli heas plastilisuses, mis soodustab keevisõmbluse kokkutõmbumist ja pingete vabanemist. Üldiselt tuleks vahekihi temperatuur määrata vastavalt rullketis kasutatavate materjalide omadustele ja keevitusprotsessi nõuetele ning keevitusprotsessi ajal tuleks temperatuuri mõõta ja kontrollida, et tagada vahekihi temperatuuri sobiv vahemik.
(II) Võtke kasutusele sobivad keevitamise eel- ja järelkuumutusmeetmed
Eelsoojendus: Enne rullketi keevitamist aitab keevisliite eelsoojendamine tõhusalt vähendada keevitusjääkpingeid. Eelsoojendamine vähendab keevisliite temperatuuride erinevust ja muudab keevisliite temperatuurijaotuse keevitamise ajal ühtlasemaks, vähendades seeläbi temperatuurigradientist tingitud termilist pinget. Lisaks võib eelsoojendamine tõsta keevisliite algtemperatuuri, vähendada keevismetalli ja alusmaterjali temperatuuride erinevust, parandada keevisliite toimivust, vähendada keevitusdefektide teket ja seega vähendada jääkpingeid. Eelsoojendustemperatuuri määramisel tuleks lähtuda rullketi materjali koostisest, paksusest, keevitusmeetodist ja ümbritseva õhu temperatuurist.
Järelkuumutamine: Keevitusjärgne järelkuumutamine ehk dehüdrogeenimine on samuti üks olulisi viise rullkettkeevituse jääkpingete vähendamiseks. Järelkuumutamise käigus kuumutatakse keevisõmblus kohe pärast keevitamise lõppu umbes 250–350 ℃-ni ja jahutatakse teatud temperatuurini, seejärel jahutatakse seda teatud aja jooksul soojas hoides aeglaselt. Järelkuumutamise peamine eesmärk on kiirendada vesinikuaatomite difusiooni ja väljumist keevisõmblusest ja kuummõjutsoonist, vähendada keevisõmbluse vesinikusisaldust, vähendades seeläbi vesinikust tingitud pingekorrosioonipragunemise võimalust, ning aidata leevendada keevituse jääkpingeid. Järelkuumutamine on eriti oluline mõnede ülitugevate teraste ja paksuseinaliste rullkettide keevitamisel.
(III) Tehke keevitusjärgne kuumtöötlus
Üldine kõrgetemperatuuriline karastamine: asetage kogu rullkett kuumutusahju, kuumutage seda aeglaselt umbes 600–700 ℃-ni, hoidke seda teatud aja jooksul soojas ja seejärel jahutage ahjus toatemperatuurini. See üldine kõrgetemperatuuriline karastamine kõrvaldab rullketi jääkpinged tõhusalt, tavaliselt kõrvaldatakse 80–90% jääkpingetest. Kõrgetemperatuurilise karastamise temperatuuri ja aega tuleks täpselt kontrollida vastavalt rullketi materjalile, suurusele ja jõudlusnõuetele, et tagada kuumtöötluse efekt ja kvaliteet. Üldine kõrgetemperatuuriline karastamine nõuab aga suuremaid kuumtöötlusseadmeid ja töötluskulud on suhteliselt kõrged, kuid mõnede rullketitoodete puhul, millel on ranged jääkpingenõuded, on see ideaalne meetod jääkpingete kõrvaldamiseks.
Kohalik kõrgetemperatuuriline karastamine: Kui rullkett on suuremõõtmeline või keeruka kujuga ning üldine kõrgetemperatuuriline karastamine on keeruline, saab kasutada kohalikku kõrgetemperatuurilist karastamist. Kohalik kõrgetemperatuuriline karastamine seisneb ainult rullketi keevisõmbluse ja selle lähiümbruse kuumutamises, et kõrvaldada selles piirkonnas jääkpinged. Võrreldes üldise kõrgetemperatuurilise karastamisega on kohalikul kõrgetemperatuurilisel karastamisel suhteliselt väiksemad seadmete nõuded ja töötlemiskulud, kuid selle jääkpingete kõrvaldamise mõju ei ole nii põhjalik kui üldisel kõrgetemperatuurilisel karastamisel. Kohaliku kõrgetemperatuurilise karastamise teostamisel tuleks pöörata tähelepanu kuumutusala ühtlusele ja kuumutustemperatuuri kontrollimisele, et vältida uute pingete kontsentratsiooni või muid kvaliteediprobleeme, mis on põhjustatud kohalikust ülekuumenemisest või ebaühtlasest temperatuurist.
(IV) Mehaaniline venitusmeetod
Mehaaniline venitusmeetod seisneb rullketile pärast keevitamist tõmbejõu rakendamises, et tekitada plastiline deformatsioon, kompenseerides seeläbi keevitusprotsessi käigus tekkivat survejääkdeformatsiooni ja saavutades jääkpingete vähendamise eesmärgi. Tegelikus töös saab spetsiaalsete venitusseadmete abil seadistada sobiva tõmbejõu ja venituskiiruse vastavalt rullketi spetsifikatsioonidele ja jõudlusnõuetele, et rullketti ühtlaselt venitada. Sellel meetodil on hea mõju mõnedele rullketi toodetele, mis vajavad täpset suuruse kontrolli ja jääkpingete kõrvaldamist, kuid see peab olema varustatud vastavate venitusseadmete ja professionaalsete operaatoritega ning sellel on teatud nõuded tootmiskohtadele ja protsessitingimustele.
(V) Temperatuuride vahe venitusmeetod
Temperatuurivahe venitusmeetodi põhiprintsiip on kasutada lokaalse kuumutamise tekitatud temperatuurivahe abil keevisõmbluse tõmbedeformatsiooni, vähendades seeläbi jääkpingeid. Spetsiifiline toiming seisneb rullketi keevisõmbluse mõlema külje kuumutamises oksüatsetüleenpõletiga ja samal ajal pihustatakse põleti taga teatud kaugusele jahutamiseks vett läbi rea aukudega veetoru. Sel viisil moodustub keevisõmbluse mõlemal küljel kõrge temperatuuriga ala, samal ajal kui keevisõmbluse temperatuur on madal. Mõlemal küljel olev metall paisub kuumuse tõttu ja venitab keevisõmbluse ala madalama temperatuuriga, saavutades seeläbi eesmärgi kõrvaldada osa keevitusjääkpingetest. Temperatuurivahe venitusmeetodi seadmed on suhteliselt lihtsad ja hõlpsasti kasutatavad. Seda saab paindlikult rakendada ehitusplatsil või tootmisplatsil, kuid selle jääkpingete kõrvaldamise mõju sõltub suuresti sellistest parameetritest nagu kuumutamistemperatuur, jahutuskiirus ja vee pihustamise kaugus. Seda tuleb täpselt kontrollida ja reguleerida vastavalt tegelikele tingimustele.
(VI) Vibratsiooniga vananemistöötlus
Vibratsioonvanandamine kasutab vibratsiooni mehaanilise energia mõju rullketi resoneerimiseks, nii et töödeldava detaili jääkpinge ühtlustub ja väheneb. Rullkett asetatakse spetsiaalsele vibratsioonvanandamise seadmele ning erguti sagedust ja amplituudi reguleeritakse nii, et rullkett resoneeruks teatud aja jooksul. Resonantsi käigus rullketi sees olevad metalliterad libisevad ja paigutuvad ümber, mikrostruktuur paraneb ja jääkpinge väheneb järk-järgult. Vibratsioonvanandamise eelised on lihtne seade, lühike töötlemisaeg, madal hind, kõrge efektiivsus jne ning see ei mõjuta rullketi pinnakvaliteeti. Seetõttu on seda laialdaselt kasutatud rullkettide tootmisel. Üldiselt võib vibratsioonvanandamine kõrvaldada umbes 30–50% rullketi keevitamise jääkpingest. Mõnede rullketi toodete puhul, mis ei vaja eriti suurt jääkpinget, on vibratsioonvanandamine ökonoomne ja tõhus meetod jääkpingete kõrvaldamiseks.
(VII) Haamriga löömise meetod
Haamriga löömine on lihtne ja levinud meetod keevitusjääkpingete vähendamiseks. Pärast rullketi keevitamist, kui keevituse temperatuur on 100–150 ℃ või üle 400 ℃, tuleks väikese haamriga ühtlaselt koputada keevisõmblust ja sellega külgnevaid alasid, et tekitada metalli lokaalset plastset deformatsiooni ja vähendada seeläbi jääkpingeid. Tuleb märkida, et haamriga löömise ajal tuleks vältida temperatuurivahemikku 200–300 ℃, kuna metall on sel ajal habras ja haamriga löömine võib keevisõmbluse kergesti praguneda. Lisaks peaksid haamriga löömise jõud ja sagedus olema mõõdukad ning neid tuleks kohandada vastavalt sellistele teguritele nagu rullketi paksus ja keevisõmbluse suurus, et tagada haamriga löömise efekt ja kvaliteet. Haamriga löömise meetod sobib tavaliselt mõnede väikeste ja lihtsate rullkettkeevissõlmede jaoks. Suurte või keerukate rullkettkeevissõlmede puhul võib haamriga löömise meetodi mõju olla piiratud ja seda tuleb kasutada koos teiste meetoditega.

3. Kuidas valida sobiv jääkpingete vähendamise meetod
Tegelikus tootmises tuleb rullketi erinevate olukordade ja nõuete kohaselt põhjalikult kaaluda erinevate jääkpingete vähendamise meetodite eeliseid ja puudusi, rakendusala, kulusid ja muid tegureid, et valida sobiv töötlemismeetod. Näiteks mõnede ülitäpsete, ülitugevate ja paksuseinaliste rullketi puhul võib parim valik olla üldine kõrgel temperatuuril karastamine; samas kui mõnede suurte partiide ja lihtsate rullketi kujude puhul võib vibratsioonivanandamine või haamriga töötlemine tõhusalt vähendada tootmiskulusid ja parandada tootmise efektiivsust. Samal ajal tuleb jääkpingete vähendamise meetodi valimisel täielikult arvestada ka rullketi kasutuskeskkonna ja töötingimustega, et tagada valitud meetodi vastavus rullketi tegeliku kasutamise toimivusnõuetele ja kvaliteedistandarditele.
4. Jääkpingete vähendamise roll rullkettide kvaliteedi ja jõudluse parandamisel
Keevitusjääkpingete vähendamine võib oluliselt parandada rullkettide väsimustugevust. Kui rullketis olev jääktõmbepinge väheneb või kõrvaldatakse, väheneb vastavalt ka ketile töötamise ajal tekkiv tegelik pingetase, vähendades seeläbi väsimuspragude tekkimisest ja laienemisest tingitud purunemise ohtu ning pikendades rullketi kasutusiga.
See aitab parandada rullketi mõõtmete stabiilsust ja kuju täpsust. Liigne jääkpinge võib põhjustada rullketi deformeerumist kasutamise ajal, mõjutades selle sobitustäpsust ketirataste ja muude komponentidega ning seega mehaaniliste seadmete normaalset tööd. Jääkpinge vähendamise abil saab rullkett kasutamise ajal säilitada hea mõõtmete stabiilsuse ja kuju täpsuse ning parandada ülekande töökindlust ja täpsust.
See võib vähendada rullkettide kalduvust pingekorrosioonile söövitavas keskkonnas. Jääktõmbepinge suurendab rullkettide tundlikkust pingekorrosioonile söövitavas keskkonnas ning jääkpinge vähendamine võib seda riski tõhusalt vähendada, parandada rullkettide korrosioonikindlust karmides keskkondades ja laiendada nende kasutusala.