Analiza utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora
Uvod
Kao važna osnovna komponenta koja se široko koristi u raznim mehaničkim prijenosnim i transportnim sustavima, performanse i vijek trajanjavaljkasti lanacimaju ključan utjecaj na pouzdanost i radnu učinkovitost cijele opreme. Među mnogim čimbenicima koji utječu na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora, deformacija zavarivanja važan je aspekt koji se ne može zanemariti. Ovaj članak će detaljno istražiti mehanizam utjecaja, stupanj utjecaja i odgovarajuće kontrolne mjere deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora, s ciljem da pomogne praktičarima u srodnim industrijama da bolje razumiju ovaj problem, kako bi poduzeli učinkovite mjere za poboljšanje kvalitete i pouzdanosti valjkastog lanca, produljenje njegovog vijeka trajanja i osiguranje stabilnog rada mehaničkog sustava.
1. Struktura i princip rada valjkastog lanca
Valjkasti lanac obično se sastoji od osnovnih komponenti kao što su unutarnja ploča lanca, vanjska ploča lanca, osovinica klina, čahura i valjak. Njegov princip rada je prijenos snage i gibanja kroz zahvat zuba valjka i lančanika. Tijekom procesa prijenosa, različite komponente valjkastog lanca izložene su složenom naprezanju, uključujući vlačno naprezanje, naprezanje savijanja, kontaktno naprezanje i udarno opterećenje. Ponavljano djelovanje ovih naprezanja uzrokovat će oštećenje valjkastog lanca uslijed zamora materijala i u konačnici utjecati na njegov vijek trajanja uslijed zamora materijala.
2. Uzroci deformacije zavarivanja
U procesu proizvodnje valjkastih lanaca, zavarivanje je ključni postupak koji se koristi za spajanje vanjske ploče lanca s osovinom i drugim komponentama. Međutim, deformacija zavarivanja je neizbježna u procesu zavarivanja. Glavni razlozi uključuju:
Unos topline zavarivanja: Tijekom zavarivanja, visoka temperatura koju stvara luk uzrokovat će lokalno i brzo zagrijavanje zavara, uzrokujući širenje materijala. Tijekom procesa hlađenja nakon zavarivanja, zavar će se skupljati. Zbog nejednakih brzina zagrijavanja i hlađenja područja zavarivanja i okolnih materijala, nastaju naprezanja i deformacije zavarivanja.
Ograničenje krutosti zavara: Ako zavar nije kruto ograničen tijekom procesa zavarivanja, veća je vjerojatnost da će se deformirati pod djelovanjem naprezanja zavarivanja. Na primjer, prilikom zavarivanja nekih vitkih vanjskih lančanih ploča, ako nema odgovarajuće stezaljke za njihovo pričvršćivanje, lančana ploča se može saviti ili uvrnuti nakon zavarivanja.
Nerazuman redoslijed zavarivanja: Nerazuman redoslijed zavarivanja dovest će do neravnomjerne raspodjele naprezanja zavarivanja, što će zauzvrat pogoršati stupanj deformacije zavarivanja. Na primjer, kod višeslojnog zavarivanja, ako se zavarivanje ne izvodi ispravnim redoslijedom, neki dijelovi zavara mogu biti izloženi prekomjernom naprezanju zavarivanja i deformirati se.
Nepravilni parametri zavarivanja: Nepravilne postavke parametara kao što su struja zavarivanja, napon i brzina zavarivanja također mogu uzrokovati deformaciju zavarivanja. Na primjer, ako je struja zavarivanja prevelika, zavar će se pregrijati, povećavajući unos topline, što rezultira većom deformacijom zavarivanja; ako je brzina zavarivanja prevelika, područje zavarivanja će se predugo zadržati, što će također povećati unos topline i uzrokovati deformaciju.
3. Mehanizam utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca od zamora
Učinak koncentracije naprezanja: Deformacija zavarivanja uzrokovat će lokalnu koncentraciju naprezanja u komponentama kao što je vanjska ploča lanca valjkastog lanca. Razina naprezanja u području koncentracije naprezanja mnogo je veća nego u drugim dijelovima. Pod djelovanjem izmjeničnog naprezanja, ta područja imaju veću vjerojatnost stvaranja pukotina od zamora. Nakon što pukotina od zamora nastane, ona će se nastaviti širiti pod djelovanjem naprezanja, što će na kraju uzrokovati pucanje vanjske ploče lanca, što će uzrokovati otkaz lanca valjkastog lanca i smanjenje njegovog vijeka trajanja od zamora. Na primjer, nedostaci zavarivanja poput udubljenja i podrezanja na vanjskoj ploči lanca nakon zavarivanja stvorit će izvor koncentracije naprezanja, ubrzavajući stvaranje i širenje pukotina od zamora.
Odstupanja geometrijskog oblika i problemi s usklađivanjem: Deformacija zavarivanja može uzrokovati odstupanja u geometriji valjkastog lanca, uzrokujući njegovu neusklađenost s drugim komponentama poput lančanika. Na primjer, deformacija savijanja vanjske karike može utjecati na ukupnu točnost koraka valjkastog lanca, uzrokujući loše spajanje između valjka i zuba lančanika. Tijekom procesa prijenosa, ovo loše spajanje generirat će dodatna udarna opterećenja i naprezanja savijanja, pogoršavajući oštećenja umorom različitih komponenti valjkastog lanca, čime se smanjuje vijek trajanja od umora.
Promjene svojstava materijala: Visoka temperatura tijekom zavarivanja i naknadni proces hlađenja uzrokovat će promjene svojstava materijala područja zavarivanja. S jedne strane, materijal u zoni utjecaja topline zavarivanja može doživjeti grubljenje zrna, otvrdnjavanje itd., što rezultira smanjenom žilavošću i plastičnošću materijala te većom sklonošću krhkom lomu pod opterećenjem umora. S druge strane, zaostalo naprezanje nastalo deformacijom zavarivanja superponirat će se na radno naprezanje, dodatno pogoršavajući stanje naprezanja materijala, ubrzavajući nakupljanje oštećenja od umora i time utječući na vijek trajanja valjkastog lanca.
4. Analiza utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastih lanaca od zamora
Eksperimentalno istraživanje: Kroz veliki broj eksperimentalnih studija, utjecaj deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastih lanaca može se kvantitativno analizirati. Na primjer, istraživači su proveli ispitivanja vijeka trajanja valjkastih lanaca s različitim stupnjevima deformacije zavarivanja i otkrili da kada deformacija zavarivanja vanjske karike prijeđe određenu granicu, vijek trajanja valjkastog lanca značajno će se smanjiti. Eksperimentalni rezultati pokazuju da će čimbenici poput koncentracije naprezanja i promjena svojstava materijala uzrokovanih deformacijom zavarivanja skratiti vijek trajanja valjkastog lanca za 20% – 50%. Specifičan stupanj utjecaja ovisi o težini deformacije zavarivanja i radnim uvjetima valjkastog lanca.
Numerička simulacijska analiza: Uz pomoć numeričkih simulacijskih metoda kao što je analiza konačnih elemenata, utjecaj deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca može se detaljnije proučavati. Uspostavljanjem modela konačnih elemenata valjkastog lanca, uzimajući u obzir čimbenike poput promjena geometrijskog oblika, raspodjele zaostalog naprezanja i promjena svojstava materijala uzrokovanih deformacijom zavarivanja, simulira se i analizira raspodjela naprezanja i širenje pukotina uslijed zamora valjkastog lanca pod opterećenjem zamora. Rezultati numeričke simulacije međusobno se provjeravaju s eksperimentalnim istraživanjem, dodatno pojašnjavajući mehanizam i stupanj utjecaja deformacije zavarivanja na vijek trajanja valjkastog lanca i pružajući teorijsku osnovu za optimizaciju procesa zavarivanja i strukturnog dizajna valjkastog lanca.
5. Mjere za kontrolu deformacije zavarivanja i poboljšanje vijeka trajanja valjkastog lanca od zamora
Optimizirajte proces zavarivanja:
Odaberite prikladnu metodu zavarivanja: Različite metode zavarivanja imaju različite karakteristike unosa topline i utjecaja topline. Na primjer, u usporedbi s elektrolučnim zavarivanjem, zavarivanje u zaštiti plina ima prednosti niskog unosa topline, velike brzine zavarivanja i male deformacije zavarivanja. Stoga bi se pri zavarivanju valjkastih lanaca trebalo preferirati napredne metode zavarivanja poput zavarivanja u zaštiti plina kako bi se smanjila deformacija zavarivanja.
Razumno podešavanje parametara zavarivanja: Prema materijalu, veličini i drugim čimbenicima valjkastog lanca, struja zavarivanja, napon, brzina zavarivanja i drugi parametri precizno se kontroliraju kako bi se izbjegla deformacija zavarivanja uzrokovana prekomjernim ili premalim parametrima zavarivanja. Na primjer, pod pretpostavkom osiguranja kvalitete zavara, struja i napon zavarivanja mogu se odgovarajuće smanjiti kako bi se smanjio unos topline zavarivanja i time smanjila deformacija zavarivanja.
Koristite odgovarajući slijed zavarivanja: Za strukture valjkastih lanaca s više prolaza zavarivanja, slijed zavarivanja treba biti razumno raspoređen tako da se naprezanje zavarivanja može ravnomjerno rasporediti i smanjiti lokalna koncentracija naprezanja. Na primjer, slijed zavarivanja simetričnim zavarivanjem i segmentnim stražnjim zavarivanjem može učinkovito kontrolirati deformaciju zavarivanja.
Primjena učvršćivača: Projektiranje i korištenje odgovarajućih učvršćivača ključno je za kontrolu deformacije zavarivanja valjkastih lanaca. Prije zavarivanja, zavareni spoj se čvrsto fiksira u ispravnom položaju pomoću učvršćivača kako bi se ograničilo njegovo pomicanje i deformacija tijekom zavarivanja. Na primjer, korištenjem metode krutog pričvršćivanja i primjenom odgovarajuće sile stezanja na oba kraja vanjske ploče lanca, može se učinkovito spriječiti deformacija savijanja tijekom zavarivanja. Istovremeno, nakon zavarivanja, učvršćivač se također može koristiti za ispravljanje zavarenog spoja kako bi se dodatno smanjila deformacija zavarivanja.
Toplinska obrada i korekcija nakon zavarivanja: Toplinska obrada nakon zavarivanja može ukloniti zaostala naprezanja pri zavarivanju i poboljšati svojstva materijala područja zavarivanja. Na primjer, pravilno žarenje valjkastog lanca može pročistiti zrna materijala u području zavarivanja, smanjiti tvrdoću i zaostala naprezanja materijala te poboljšati njegovu žilavost i otpornost na umor. Osim toga, za valjkaste lance koji su već proizveli deformacije zavarivanja, mehanička korekcija ili korekcija plamena može se koristiti za vraćanje u oblik blizak dizajnu i smanjenje utjecaja odstupanja geometrijskog oblika na vijek trajanja od umora.
6. Zaključak
Deformacija zavarivanja ima značajan utjecaj na vijek trajanja valjkastih lanaca od zamora. Koncentracija naprezanja, odstupanja geometrijskog oblika i problemi s usklađivanjem te promjene svojstava materijala koje to generira ubrzat će oštećenja valjkastih lanaca od zamora i smanjiti njihov vijek trajanja. Stoga se u procesu proizvodnje valjkastih lanaca moraju poduzeti učinkovite mjere za kontrolu deformacije zavarivanja, kao što su optimizacija tehnologije zavarivanja, korištenje pribora, provođenje toplinske obrade i korekcije nakon zavarivanja itd. Primjenom ovih mjera može se značajno poboljšati kvaliteta i pouzdanost valjkastih lanaca, a produžiti njihov vijek trajanja od zamora, čime se osigurava stabilan rad mehaničkih prijenosnih i transportnih sustava te pruža snažna podrška proizvodnji i razvoju srodnih industrija.
Vrijeme objave: 04.06.2025.