Análise da influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos

Análise da influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos

Introdución
Como compoñente básico importante amplamente utilizado en varios sistemas de transmisión e transporte mecánicos, o rendemento e a vida útil decadea de rolosteñen un impacto vital na fiabilidade e na eficiencia operativa de todo o equipo. Entre os moitos factores que afectan á vida útil á fatiga da cadea de rolos, a deformación da soldadura é un aspecto importante que non se pode ignorar. Este artigo explorará en profundidade o mecanismo de influencia, o grao de influencia e as medidas de control correspondentes da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos, co obxectivo de axudar aos profesionais das industrias relacionadas a comprender mellor este problema, para tomar medidas eficaces para mellorar a calidade e a fiabilidade da cadea de rolos, prolongar a súa vida útil e garantir o funcionamento estable do sistema mecánico.

1. Estrutura e principio de funcionamento da cadea de rolos
A cadea de rolos adoita estar composta por compoñentes básicos como a placa interior da cadea, a placa exterior da cadea, o eixe do pasador, o manguito e o rolo. O seu principio de funcionamento é transmitir potencia e movemento a través do engranamento dos dentes do rolo e da roda dentada. Durante o proceso de transmisión, os distintos compoñentes da cadea de rolos están sometidos a tensións complexas, como a tensión de tracción, a tensión de flexión, a tensión de contacto e a carga de impacto. A acción repetida destas tensións causará danos por fatiga na cadea de rolos e, en última instancia, afectará á súa vida útil á fatiga.

2. Causas da deformación da soldadura
No proceso de fabricación de cadeas de rolos, a soldadura é un proceso clave que se emprega para conectar a placa exterior da cadea co eixe do pasador e outros compoñentes. Non obstante, a deformación da soldadura é inevitable no proceso de soldadura. As principais razóns inclúen:
Entrada de calor de soldadura: Durante a soldadura, a alta temperatura xerada polo arco provocará que a soldadura se quente local e rapidamente, o que provocará que o material se expanda. Durante o proceso de arrefriamento despois da soldadura, a soldadura contraerase. Debido ás velocidades de quecemento e arrefriamento inconsistentes da zona de soldadura e dos materiais circundantes, xérase tensión e deformación da soldadura.
Restrición de rixidez da soldadura: Se a soldadura non está rixidamente restrinxida durante o proceso de soldadura, é máis probable que se deforme baixo a acción da tensión de soldadura. Por exemplo, ao soldar algunhas placas de cadea exteriores delgadas, se non hai unha abrazadera axeitada para fixalas, a placa de cadea pode dobrarse ou torcerse despois da soldadura.
Secuencia de soldadura irracional: Unha secuencia de soldadura irracional levará a unha distribución desigual da tensión de soldadura, o que á súa vez agravará o grao de deformación da soldadura. Por exemplo, na soldadura de varias pasadas, se a soldadura non se realiza na orde correcta, algunhas partes da soldadura poden estar sometidas a unha tensión de soldadura excesiva e deformarse.
Parámetros de soldadura incorrectos: Un axuste incorrecto de parámetros como a corrente de soldadura, a tensión e a velocidade de soldadura tamén pode causar deformacións da soldadura. Por exemplo, se a corrente de soldadura é demasiado grande, a soldadura sobrequentarase, o que aumentará a entrada de calor e provocará unha maior deformación da soldadura; se a velocidade de soldadura é demasiado lenta, a área de soldadura permanecerá demasiado tempo, o que tamén aumentará a entrada de calor e provocará deformacións.

3. O mecanismo da influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos

Efecto da concentración de tensión: A deformación da soldadura provocará unha concentración de tensión local en compoñentes como a placa exterior da cadea de rolos. O nivel de tensión na área de concentración de tensión é moito maior que noutras partes. Baixo a acción da tensión alterna, estas áreas teñen máis probabilidades de producir fisuras de fatiga. Unha vez que se inicia a fisura de fatiga, continuará expandíndose baixo a acción da tensión, o que acabará provocando a rotura da placa exterior da cadea, o que provocará a falla da cadea de rolos e reducirá a súa vida útil á fatiga. Por exemplo, os defectos de soldadura, como as fosas e os recortes na placa exterior da cadea despois da soldadura, formarán unha fonte de concentración de tensión, acelerando a formación e a expansión de fisuras de fatiga.

Desviación da forma xeométrica e problemas de coincidencia: a deformación da soldadura pode causar desviacións na xeometría da cadea de rolos, facendo que sexa inconsistente con outros compoñentes, como os piñóns. Por exemplo, a deformación por flexión da placa de elo exterior pode afectar á precisión xeral do paso da cadea de rolos, provocando un engranamento deficiente entre os dentes do rodillo e os piñóns. Durante o proceso de transmisión, este engranamento deficiente xerará cargas de impacto e tensións de flexión adicionais, o que agravará os danos por fatiga dos distintos compoñentes da cadea de rolos e reducirá así a vida útil á fatiga.
Cambios nas propiedades do material: A alta temperatura durante a soldadura e o posterior proceso de arrefriamento provocará cambios nas propiedades do material da área de soldadura. Por unha banda, o material na zona de soldadura afectada pola calor pode experimentar un engrosamento do gran, endurecemento, etc., o que resulta nunha redución da tenacidade e plasticidade do material e unha maior propensión á fractura fráxil baixo carga de fatiga. Por outra banda, a tensión residual xerada pola deformación da soldadura superpoñerase á tensión de traballo, agravando aínda máis o estado de tensión do material, acelerando a acumulación de danos por fatiga e afectando así a vida útil á fatiga da cadea de rolos.

4. Análise da influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga das cadeas de rolos
Investigación experimental: Mediante un gran número de estudos experimentais, pódese analizar cuantitativamente a influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga das cadeas de rolos. Por exemplo, os investigadores realizaron probas de vida útil á fatiga en cadeas de rolos con diferentes graos de deformación da soldadura e descubriron que cando a deformación da soldadura da placa de elo exterior supera un certo límite, a vida útil á fatiga da cadea de rolos redúcese significativamente. Os resultados experimentais mostran que factores como a concentración de tensión e os cambios nas propiedades do material causados ​​pola deformación da soldadura acurtan a vida útil á fatiga da cadea de rolos entre un 20 % e un 50 %. O grao específico de influencia depende da gravidade da deformación da soldadura e das condicións de traballo da cadea de rolos.
Análise de simulación numérica: Coa axuda de métodos de simulación numérica como a análise de elementos finitos, pódese estudar con máis profundidade a influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos. Ao establecer un modelo de elementos finitos da cadea de rolos, considerando factores como os cambios de forma xeométrica, a distribución da tensión residual e os cambios nas propiedades do material causados ​​pola deformación da soldadura, simúlase e analízase a distribución da tensión e a propagación de fisuras por fatiga da cadea de rolos baixo carga de fatiga. Os resultados da simulación numérica verifícanse mutuamente coa investigación experimental, o que aclara aínda máis o mecanismo e o grao de influencia da deformación da soldadura na vida útil á fatiga da cadea de rolos e proporciona unha base teórica para optimizar o proceso de soldadura e o deseño estrutural da cadea de rolos.

5. Medidas para controlar a deformación da soldadura e mellorar a vida útil á fatiga da cadea de rolos
Optimizar o proceso de soldadura:
Escolla un método de soldadura axeitado: Os diferentes métodos de soldadura teñen diferentes características de entrada de calor e influencia da calor. Por exemplo, en comparación coa soldadura por arco, a soldadura con protección de gas ten as vantaxes dunha baixa entrada de calor, alta velocidade de soldadura e pequena deformación da soldadura. Polo tanto, os métodos de soldadura avanzados, como a soldadura con protección de gas, deberían ser preferibles na soldadura de cadeas de rolos para reducir a deformación da soldadura.
Axuste razoable dos parámetros de soldadura: segundo o material, o tamaño e outros factores da cadea de rolos, a corrente de soldadura, a tensión, a velocidade de soldadura e outros parámetros contrólanse con precisión para evitar a deformación da soldadura causada por parámetros de soldadura excesivos ou demasiado pequenos. Por exemplo, baixo a premisa de garantir a calidade da soldadura, a corrente e a tensión de soldadura pódense reducir adecuadamente para reducir a entrada de calor de soldadura e, polo tanto, reducir a deformación da soldadura.
Empregar unha secuencia de soldadura axeitada: para estruturas de cadeas de rolos con varias pasadas de soldadura, a secuencia de soldadura debe organizarse razoablemente de xeito que a tensión de soldadura se poida distribuír uniformemente e se poida reducir a concentración de tensión local. Por exemplo, a secuencia de soldadura de soldadura simétrica e soldadura segmentada posterior pode controlar eficazmente a deformación da soldadura.
Aplicación de fixacións: Deseñar e usar fixacións axeitadas é crucial para controlar a deformación da soldadura das cadeas de rolos. Antes de soldar, a soldadura fíxase firmemente na posición correcta mediante fixacións para limitar o seu movemento e deformación durante a soldadura. Por exemplo, mediante o método de fixación ríxida e a aplicación dunha forza de suxeición axeitada en ambos os extremos da placa da cadea exterior, pódese evitar eficazmente a deformación por flexión durante a soldadura. Ao mesmo tempo, despois da soldadura, a fixación tamén se pode usar para corrixir a soldadura e reducir aínda máis a deformación da soldadura.
Tratamento térmico e corrección possoldadura: o tratamento térmico possoldadura pode eliminar a tensión residual da soldadura e mellorar as propiedades do material da zona de soldadura. Por exemplo, un recocido axeitado da cadea de rolos pode refinar o gran do material na zona de soldadura, reducir a dureza e a tensión residual do material e mellorar a súa tenacidade e resistencia á fatiga. Ademais, para as cadeas de rolos que xa produciron deformación de soldadura, pódese usar a corrección mecánica ou a corrección de chama para restauralas a unha forma próxima ao deseño e reducir o impacto da desviación da forma xeométrica na vida útil á fatiga.

6. Conclusión
A deformación da soldadura ten un impacto significativo na vida útil á fatiga das cadeas de rolos. A concentración de tensión, a desviación da forma xeométrica e os problemas de coincidencia, así como os cambios nas propiedades dos materiais xerados por ela, acelerarán os danos por fatiga das cadeas de rolos e reducirán a súa vida útil. Polo tanto, no proceso de fabricación de cadeas de rolos, débense tomar medidas eficaces para controlar a deformación da soldadura, como a optimización da tecnoloxía de soldadura, o uso de accesorios, a realización de tratamentos térmicos e correccións posteriores á soldadura, etc. Mediante a implementación destas medidas, pódese mellorar significativamente a calidade e a fiabilidade das cadeas de rolos e pódese prolongar a súa vida útil á fatiga, garantindo así o funcionamento estable dos sistemas de transmisión e transporte mecánicos e proporcionando un forte apoio á produción e ao desenvolvemento de industrias relacionadas.