Déformation due au soudage des chaînes à rouleaux : causes, effets et solutions

Déformation due au soudage des chaînes à rouleaux : causes, effets et solutions

I. Introduction
Lors de la fabrication de chaînes à rouleaux, la déformation due aux soudures constitue un problème technique courant. Pour les entreprises spécialisées dans les chaînes à rouleaux et s'adressant à des grossistes internationaux, il est crucial d'approfondir cette question. Les acheteurs internationaux ont des exigences strictes en matière de qualité et de précision des produits. Ils doivent s'assurer que les chaînes à rouleaux qu'ils achètent conservent d'excellentes performances et une qualité fiable dans diverses applications. Maîtriser les connaissances relatives à la déformation due aux soudures des chaînes à rouleaux contribuera à améliorer la qualité des produits, à renforcer la compétitivité sur le marché international, à répondre aux besoins des acheteurs et à développer les activités à l'export.

II. Définition et causes de la déformation des soudures des chaînes à rouleaux
(I) Définition
La déformation due au soudage désigne le phénomène par lequel la forme et les dimensions de la chaîne à rouleaux s'écartent des spécifications initiales. Ce phénomène est dû à la dilatation et à la contraction inégales de la soudure et des matériaux métalliques environnants lors du soudage, causées par le chauffage local à haute température suivi d'un refroidissement. Cette déformation affecte les performances globales et l'efficacité de la chaîne à rouleaux.
(II) Causes
influence thermique
Lors du soudage, la température élevée générée par l'arc électrique provoque un échauffement rapide du métal dans la zone de soudure et la zone environnante, ce qui modifie considérablement les propriétés physiques du matériau. On observe notamment une diminution de la limite d'élasticité et une augmentation du coefficient de dilatation thermique. Les métaux, chauffés de manière inégale, se dilatent différemment et se contractent simultanément après refroidissement, ce qui engendre des contraintes et des déformations. Par exemple, lors du soudage des plaques d'une chaîne à rouleaux, la zone proche de la soudure est davantage chauffée et se dilate plus que la zone éloignée, ce qui provoque des déformations après refroidissement.
Agencement de soudure déraisonnable
Si la disposition des soudures est asymétrique ou inégale, la chaleur se concentrera dans une direction ou une zone précise pendant le soudage, engendrant des contraintes thermiques inégales et, par conséquent, des déformations. Par exemple, si les soudures sont denses à certains endroits d'une chaîne à rouleaux et clairsemées à d'autres, cela peut facilement provoquer des déformations irrégulières après soudage.
Séquence de soudage incorrecte
Un ordre de soudage inapproprié entraîne un apport de chaleur irrégulier. Lorsque la première pièce soudée refroidit et se rétracte, elle contraint la pièce suivante, ce qui engendre des contraintes et des déformations plus importantes. Par exemple, lors du soudage de chaînes à rouleaux comportant plusieurs points de soudure, si les soudures dans la zone de concentration de contraintes sont réalisées en premier, les soudures suivantes dans les autres zones produiront des déformations plus importantes.
Rigidité de la plaque insuffisante
Lorsque la plaque d'une chaîne à rouleaux est mince ou que sa rigidité globale est faible, sa résistance à la déformation par soudage est limitée. Sous l'effet des contraintes thermiques liées au soudage, des déformations telles que la flexion et la torsion sont susceptibles d'apparaître. Par exemple, certaines plaques minces utilisées dans les chaînes à rouleaux légères se déforment facilement si elles ne sont pas correctement soutenues et fixées pendant le soudage.
Paramètres de processus de soudage déraisonnables
Un réglage inadéquat des paramètres de soudage, tels que le courant, la tension et la vitesse de soudage, influe sur l'apport de chaleur. Un courant et une tension excessifs entraînent une surchauffe et une augmentation des déformations ; à l'inverse, une vitesse de soudage trop lente provoque une concentration locale de la chaleur, aggravant ainsi les déformations. Par exemple, l'utilisation d'un courant de soudage trop élevé pour souder une chaîne à rouleaux entraîne une surchauffe de la soudure et du métal environnant, et les déformations seront importantes après refroidissement.

III. Impact de la déformation due au soudage de la chaîne à rouleaux
(I) Impact sur les performances de la chaîne à rouleaux
Durée de vie réduite en raison de la fatigue
Les déformations dues au soudage engendrent des contraintes résiduelles au sein de la chaîne à rouleaux. Ces contraintes résiduelles s'ajoutent aux contraintes de service auxquelles la chaîne est soumise en utilisation, accélérant ainsi la fatigue du matériau. La durée de vie de la chaîne en conditions normales d'utilisation s'en trouve réduite, et des problèmes tels que la rupture des maillons et le détachement des rouleaux sont susceptibles de survenir, affectant sa fiabilité et sa sécurité.
Capacité de charge réduite
Après déformation, la géométrie et les dimensions des éléments clés de la chaîne à rouleaux, tels que les plaques et l'axe, se modifient, et la répartition des contraintes devient inégale. Sous charge, des concentrations de contraintes risquent d'apparaître, réduisant ainsi la capacité de charge globale de la chaîne. Ceci peut entraîner une défaillance prématurée en cours d'utilisation et empêcher la chaîne d'atteindre la capacité de charge requise par sa conception.
Affectant la précision de la transmission par chaîne
Lorsqu'une chaîne à rouleaux est utilisée dans un système de transmission, les déformations dues aux soudures réduisent la précision d'alignement des maillons et l'engrènement entre la chaîne et le pignon. Il en résulte une diminution de la stabilité et de la précision de la transmission, ainsi que des bruits, des vibrations et d'autres problèmes, affectant les performances et la durée de vie de l'ensemble du système.
(II) Impact sur la production
Augmentation des coûts de production
Après déformation due au soudage, la chaîne à rouleaux doit être redressée, réparée, etc., ce qui engendre des coûts supplémentaires en termes de processus, de main-d'œuvre et de matériaux. Par ailleurs, les chaînes à rouleaux fortement déformées peuvent être directement mises au rebut, entraînant un gaspillage de matières premières et une augmentation des coûts de production.
Efficacité de production réduite
La déformation de la chaîne à rouleaux nécessitant un traitement, cela affectera inévitablement le déroulement de la production et réduira son efficacité. De plus, les problèmes de déformation liés aux soudures peuvent entraîner une augmentation du taux de produits défectueux, nécessitant des arrêts fréquents pour résoudre ces problèmes et affectant davantage l'efficacité de la production.
Impact sur la constance de la qualité des produits
La déformation due au soudage est difficile à maîtriser, ce qui entraîne une qualité inégale et une faible régularité des chaînes à rouleaux produites. Ceci nuit à la qualité des produits et à l'image de marque des entreprises qui fabriquent des chaînes à rouleaux à grande échelle, et rend difficile le respect des exigences de stabilité de la qualité des produits formulées par les acheteurs grossistes internationaux.

IV. Méthodes de contrôle de la déformation des soudures de chaînes à rouleaux
(I) Conception
Optimiser la disposition des soudures
Lors de la conception d'une chaîne à rouleaux, les soudures doivent être disposées aussi symétriquement que possible, et leur nombre et leur position doivent être répartis de manière optimale. Il convient d'éviter une concentration excessive ou une asymétrie des soudures afin de limiter la répartition inégale de la chaleur pendant le soudage et de réduire ainsi les contraintes et déformations. Par exemple, une conception symétrique des plaques de la chaîne permet de répartir uniformément les soudures de part et d'autre de la plaque, ce qui réduit efficacement les déformations liées au soudage.
Choisissez la forme de rainure appropriée
En fonction de la structure et du matériau de la chaîne à rouleaux, il convient de choisir judicieusement la forme et la taille de la rainure. Une rainure appropriée permet de réduire la quantité de métal d'apport, l'apport de chaleur lors du soudage et, par conséquent, les déformations. Par exemple, pour les chaînes à rouleaux épaisses, les rainures en V ou en U permettent de contrôler efficacement les déformations liées au soudage.
Augmenter la rigidité structurelle
Tout en respectant les exigences d'utilisation des chaînes à rouleaux, il convient d'augmenter l'épaisseur ou la section des composants tels que les maillons et les rouleaux afin d'améliorer la rigidité de la structure et sa résistance à la déformation due au soudage. Par exemple, l'ajout de nervures de renfort aux parties sensibles à la déformation permet de réduire efficacement cette déformation.
(II) Procédé de soudage
Utiliser les méthodes de soudage appropriées
Les différentes méthodes de soudage génèrent des niveaux de chaleur et de déformation variables. Pour le soudage des chaînes à rouleaux, on peut privilégier des méthodes à chaleur concentrée et faciles à contrôler, telles que le soudage sous protection gazeuse et le soudage laser. Le soudage sous protection gazeuse réduit efficacement l'influence de l'air sur la zone de soudage et garantit la qualité de la soudure. De plus, la chaleur y est relativement concentrée, ce qui limite les déformations. Le soudage laser, quant à lui, offre une densité d'énergie plus élevée, une vitesse de soudage rapide et une zone affectée thermiquement réduite, permettant ainsi de diminuer considérablement les déformations.
Optimiser les paramètres de soudage
En fonction du matériau, de l'épaisseur, de la structure et d'autres facteurs de la chaîne à rouleaux, ajustez judicieusement les paramètres de soudage tels que le courant, la tension et la vitesse de soudage. Évitez un apport de chaleur excessif ou insuffisant dû à des réglages inappropriés et contrôlez les déformations liées au soudage. Par exemple, pour les maillons de chaîne à rouleaux plus fins, utilisez un courant de soudage plus faible et une vitesse de soudage plus élevée afin de réduire l'apport de chaleur et les déformations.
Organisez la séquence de soudage de manière raisonnable
Utilisez une séquence de soudage appropriée pour répartir uniformément la chaleur et réduire les contraintes et déformations. Par exemple, pour les chaînes à rouleaux comportant plusieurs soudures, privilégiez le soudage symétrique ou segmenté : soudez d’abord les zones les moins sollicitées, puis les plus sollicitées. Cette méthode permet de contrôler efficacement les déformations.
Utilisez des mesures de préchauffage et de refroidissement lent.
Le préchauffage de la chaîne à rouleaux avant soudage permet de réduire le gradient thermique du joint soudé et les contraintes thermiques pendant le soudage. Un refroidissement lent ou un traitement thermique approprié après soudage permet d'éliminer certaines contraintes résiduelles et de limiter les déformations. La température de préchauffage et la méthode de refroidissement lent doivent être déterminées en fonction du matériau et des exigences du procédé de soudage de la chaîne à rouleaux.
(III) Dispositifs d'outillage
Utilisez des fixations rigides
Lors du soudage des chaînes à rouleaux, des dispositifs de fixation rigides sont utilisés pour maintenir fermement l'ensemble à souder dans une position adéquate et ainsi limiter sa déformation. Par exemple, une pince permet de fixer les maillons, les rouleaux et autres composants de la chaîne sur la plateforme de soudage, garantissant ainsi la stabilité et la précision de la soudure et réduisant les déformations.
Utiliser le soudage de positionnement
Avant le soudage définitif, effectuez un soudage de positionnement pour fixer temporairement les différentes parties de l'assemblage à souder dans la position correcte. La longueur et l'espacement des cordons de soudage de positionnement doivent être correctement définis afin de garantir la stabilité de l'assemblage pendant le soudage. Les matériaux et les paramètres de soudage utilisés pour le positionnement doivent être identiques à ceux utilisés pour le soudage définitif afin de garantir la qualité et la résistance du cordon de positionnement.
Utiliser des dispositifs de soudage refroidis à l'eau
Pour certaines chaînes à rouleaux exigeant une grande tolérance aux déformations lors du soudage, on peut utiliser des dispositifs de soudage refroidis par eau. Pendant le soudage, le dispositif évacue la chaleur par circulation d'eau, abaissant ainsi la température de la zone soudée et limitant les déformations. Par exemple, lors du soudage de parties critiques d'une chaîne à rouleaux, l'utilisation de ces dispositifs permet de contrôler efficacement les déformations.

V. Analyse de cas
Prenons l'exemple d'une entreprise de fabrication de chaînes à rouleaux. Lors de la production d'un lot de chaînes à rouleaux de haute qualité destinées à l'exportation, elle a rencontré de graves problèmes de déformation des soudures, entraînant un faible taux de conformité des produits, une augmentation des coûts de production, des retards de livraison et un risque de réclamations et d'annulations de commandes de la part de clients internationaux.
Pour résoudre ce problème, l'entreprise a commencé par la conception, en optimisant la disposition des soudures afin de les rendre plus symétriques et plus harmonieuses. Parallèlement, elle a sélectionné la forme de rainure appropriée pour réduire la quantité de métal d'apport. Concernant la technologie de soudage, l'entreprise a adopté des méthodes de soudage sous protection gazeuse avancées et a optimisé les paramètres de soudage ainsi que la séquence de soudage en fonction des caractéristiques matérielles et structurelles de la chaîne à rouleaux. De plus, des dispositifs de fixation rigides spéciaux et des dispositifs de soudage refroidis à l'eau ont été conçus pour garantir la stabilité pendant le soudage et limiter les déformations.
Après la mise en œuvre d'une série de mesures, la déformation des soudures de la chaîne à rouleaux a été efficacement maîtrisée, le taux de qualification des produits est passé de 60 % à plus de 95 %, le coût de production a été réduit de 30 % et les livraisons des commandes internationales ont été effectuées dans les délais impartis, ce qui a permis de gagner la satisfaction et la confiance des clients et de consolider davantage sa position sur le marché international.

VI. Conclusion
La déformation des soudures des chaînes à rouleaux est un problème complexe mais soluble. Une compréhension approfondie de ses causes et effets, associée à des méthodes de contrôle efficaces, permet de réduire significativement cette déformation, d'améliorer la qualité et les performances des chaînes et de satisfaire aux exigences strictes des acheteurs internationaux. Lors de la construction et de l'exploitation d'usines spécialisées dans les chaînes à rouleaux, les entreprises doivent porter une attention particulière au problème de la déformation des soudures, optimiser en permanence leurs processus et technologies de production, renforcer la compétitivité internationale de leurs produits et accroître leur part de marché à l'étranger.
À l'avenir, grâce aux progrès constants des techniques de soudage et à l'utilisation de nouveaux matériaux, le problème de la déformation des chaînes à rouleaux soudées devrait être mieux résolu. Parallèlement, les entreprises doivent renforcer leur coopération et leurs échanges avec les clients internationaux et les institutions de recherche, se tenir informées des dernières tendances du secteur et des exigences du marché, promouvoir l'innovation technologique et le développement des chaînes à rouleaux, et proposer au marché mondial des produits toujours plus performants, fiables et de haute qualité.