Effet du contrôle de la température sur la déformation lors du soudage de chaînes à rouleaux

Effet du contrôle de la température sur la déformation lors du soudage de chaînes à rouleaux

Introduction
Dans l'industrie moderne,chaîne à rouleauxLa chaîne à rouleaux est un composant mécanique largement utilisé dans les systèmes de transmission et de convoyage. Sa qualité et ses performances influent directement sur l'efficacité et la fiabilité des équipements mécaniques. Le soudage est une étape clé de la fabrication des chaînes à rouleaux, et la maîtrise de la température lors de cette opération a un impact crucial sur leur déformation. Cet article examine en détail le mécanisme d'influence de la température sur la déformation lors du soudage des chaînes à rouleaux, les types de déformation courants et les mesures de contrôle, afin de fournir des références techniques aux fabricants de chaînes à rouleaux et d'établir une base de contrôle qualité pour les acheteurs internationaux en gros.

Contrôle de la température pendant le soudage des chaînes à rouleaux
Le soudage est essentiellement un processus de chauffage et de refroidissement localisé. Dans le soudage des chaînes à rouleaux, on utilise généralement le soudage à l'arc, le soudage laser et d'autres technologies de soudage, qui génèrent des sources de chaleur à haute température. Pendant le soudage, la température de la soudure et de la zone environnante augmente rapidement, puis diminue, tandis que la variation de température est faible à distance de la soudure. Cette répartition inégale de la température entraîne une dilatation et une contraction thermiques inégales du matériau, provoquant ainsi une déformation.
Influence de la température de soudage sur les propriétés des matériaux
Une température de soudage excessive peut entraîner une surchauffe du matériau, provoquant un grossissement du grain et une diminution de ses propriétés mécaniques, telles que la résistance et la ténacité. Parallèlement, une température trop élevée peut également induire une oxydation ou une carbonisation de la surface du matériau, affectant la qualité du soudage et les traitements de surface ultérieurs. À l'inverse, une température de soudage trop basse peut conduire à un soudage insuffisant, une résistance de soudure insuffisante, voire à des défauts tels que des manques de fusion.

Méthode de contrôle de la température de soudage
Afin de garantir la qualité du soudage, la température de soudage doit être strictement contrôlée. Les méthodes de contrôle courantes comprennent :
Préchauffage : Le préchauffage des pièces à souder de la chaîne à rouleaux avant le soudage permet de réduire le gradient de température pendant le soudage et de diminuer les contraintes thermiques.
Contrôle de la température intercouche : Lors du soudage multicouche, il est impératif de contrôler strictement la température de chaque couche après soudage afin d'éviter toute surchauffe ou tout refroidissement excessif.
Traitement thermique post-soudage : Une fois le soudage terminé, les pièces soudées sont soumises à un traitement thermique approprié, tel qu’un recuit ou une normalisation, afin d’éliminer les contraintes résiduelles générées pendant le soudage.

Types et causes de déformation de soudage
La déformation due au soudage est un phénomène inévitable lors du processus de soudage, notamment pour les composants relativement complexes tels que les chaînes à rouleaux. Selon la direction et la forme de la déformation, on distingue les types suivants :
Déformation par retrait longitudinal et transversal
Lors du soudage, la soudure et les zones environnantes se dilatent sous l'effet de la chaleur et se contractent lors du refroidissement. En raison de la contraction dans le sens de la soudure et de la contraction transversale, la pièce soudée présente des déformations de retrait longitudinal et transversal. Ces déformations, parmi les plus fréquentes après soudage, sont généralement difficiles à corriger ; il est donc nécessaire de les maîtriser par un découpage précis et en prévoyant une surépaisseur de retrait avant soudage.
Déformation par flexion
La déformation par flexion est due au retrait longitudinal et transversal de la soudure. Si la répartition de la soudure sur la pièce est asymétrique ou si la séquence de soudage est inappropriée, l'assemblage soudé peut se déformer après refroidissement.
Déformation angulaire
La déformation angulaire est due à la forme asymétrique de la section transversale de la soudure ou à des couches de soudure mal alignées. Par exemple, lors du soudage d'un joint en T, le retrait sur un côté de la soudure peut entraîner une déformation de retrait transversale dans le plan de la pièce soudée, dans le sens de l'épaisseur.
Déformation par vagues
La déformation ondulée se produit généralement lors du soudage de structures en tôle mince. Lorsque la soudure est instable sous l'effet des contraintes internes de compression, elle peut présenter un aspect ondulé après soudage. Cette déformation est plus fréquente lors du soudage des composants en tôle mince des chaînes à rouleaux.

Mécanisme d'influence du contrôle de la température sur la déformation de soudage
L'influence du contrôle de la température dans le processus de soudage sur la déformation de soudage se manifeste principalement sous les aspects suivants :
Dilatation et contraction thermiques
Lors du soudage, la température de la soudure et des zones environnantes augmente, et le matériau se dilate. Une fois le soudage terminé, ces zones refroidissent et se contractent, tandis que la variation de température et la contraction sont faibles loin de la soudure. Cette dilatation et contraction thermiques inégales entraînent une déformation de la pièce soudée. En contrôlant la température de soudage, on peut réduire cette inégalité et, par conséquent, l'ampleur de la déformation.
contrainte thermique
La répartition inégale de la température lors du soudage engendre des contraintes thermiques. Ces contraintes constituent l'une des principales causes de déformation lors du soudage. Lorsque la température de soudage est trop élevée ou que la vitesse de refroidissement est trop rapide, les contraintes thermiques augmentent considérablement, entraînant une déformation plus importante.
Stress résiduel
Après soudage, des contraintes résiduelles subsistent au sein de la soudure. Ces contraintes résiduelles sont un facteur inhérent à la déformation lors du soudage. Un contrôle précis de la température permet de réduire leur formation et, par conséquent, la déformation.

Mesures de contrôle de la déformation de soudage
Afin de réduire les déformations dues au soudage, outre un contrôle strict de la température de soudage, les mesures suivantes peuvent également être prises :
Conception raisonnable de la séquence de soudage
La séquence de soudage influe considérablement sur les déformations. Une séquence de soudage appropriée permet de réduire efficacement ces déformations. Par exemple, pour les soudures longues, on peut utiliser la méthode de soudage par points ou la méthode de soudage par intermittence afin de limiter l'accumulation de chaleur et les déformations pendant le soudage.
Méthode de fixation rigide
Lors du soudage, une fixation rigide permet de limiter la déformation de la pièce soudée. Par exemple, un dispositif de serrage ou un support est utilisé pour maintenir la pièce en place et éviter toute déformation pendant le soudage.
Méthode anti-déformation
La méthode anti-déformation consiste à appliquer préalablement à la pièce soudée une déformation opposée à celle induite par le soudage, afin de compenser la déformation générée lors de ce dernier. Cette méthode exige une estimation précise et un ajustement en fonction de la loi et du degré de déformation induite par le soudage.
Traitement post-soudage
Après soudage, l'assemblage soudé peut être correctement post-traité, par exemple par martelage, vibration ou traitement thermique, afin d'éliminer les contraintes résiduelles et les déformations générées pendant le soudage.

Analyse de cas : contrôle de la température et de la déformation lors du soudage de chaînes à rouleaux
Voici un cas réel qui montre comment améliorer la qualité du soudage des chaînes à rouleaux grâce à des mesures de contrôle de la température et de la déformation.
Arrière-plan
Une entreprise de fabrication de chaînes à rouleaux produit un lot de chaînes destinées aux systèmes de convoyage, exigeant une qualité de soudage élevée et une faible déformation. Lors des premières étapes de la production, un contrôle inadéquat de la température de soudage a entraîné la déformation de certaines chaînes, affectant ainsi la qualité et la durée de vie du produit.

Solution
Optimisation du contrôle de la température :
Avant le soudage, la chaîne à rouleaux à souder est préchauffée, et la température de préchauffage est fixée à 150 °C en fonction du coefficient de dilatation thermique du matériau et des exigences du processus de soudage.
Lors du processus de soudage, le courant et la vitesse de soudage sont strictement contrôlés afin de garantir que la température de soudage reste dans la plage appropriée.
Après soudage, la zone soudée subit un traitement thermique de recuit. La température est maintenue à 650 °C pendant une heure, en fonction de l'épaisseur de la chaîne à rouleaux.
Mesures de contrôle de la déformation :
La méthode de soudage par points segmentée est utilisée, et la longueur de chaque section de soudage est contrôlée à 100 mm près afin de réduire l'accumulation de chaleur pendant le soudage.
Lors du processus de soudage, la chaîne à rouleaux est fixée en place à l'aide d'une pince afin d'éviter toute déformation due au soudage.
Après soudage, la pièce soudée est martelée afin d'éliminer les contraintes résiduelles générées pendant le soudage.

Résultat
Grâce aux mesures décrites ci-dessus, la qualité du soudage de la chaîne à rouleaux a été considérablement améliorée. La déformation du soudage a été efficacement maîtrisée, et l'incidence des déformations par flexion et angulaires a été réduite de plus de 80 %. Parallèlement, la résistance et la ténacité des pièces soudées ont été garanties, et la durée de vie du produit a été prolongée de 30 %.
Conclusion
L'influence du contrôle de la température sur la déformation lors du soudage des chaînes à rouleaux est multiple. Un contrôle judicieux de la température de soudage permet de réduire efficacement la déformation et d'améliorer la qualité du soudage. Par ailleurs, une séquence de soudage appropriée, une méthode de fixation rigide, une méthode anti-déformation et des traitements post-soudage permettent d'optimiser davantage le résultat du soudage des chaînes à rouleaux.