Kako smanjiti zaostalo naprezanje valjkastog lanca nakon zavarivanja

Kako smanjiti zaostalo naprezanje valjkastog lanca nakon zavarivanja
U procesu proizvodnje i izrade valjkastih lanaca, zavarivanje je ključni proces. Međutim, često će nakon zavarivanja u valjkastim lancima postojati zaostalo naprezanje. Ako se ne poduzmu učinkovite mjere za njegovo smanjenje, to će imati mnoge negativne učinke na kvalitetu i performanse.valjkasti lanac, kao što je smanjenje njegove čvrstoće na zamor, uzrokujući deformacije, pa čak i lom, što utječe na normalnu upotrebu i vijek trajanja valjkastih lanaca u raznim mehaničkim uređajima. Stoga je vrlo važno dubinski proučiti i savladati metode za smanjenje zaostalog naprezanja zavarivanja valjkastih lanaca.

1. Uzroci zaostalog naprezanja
Tijekom procesa zavarivanja, zavareni dio valjkastog lanca bit će izložen neravnomjernom zagrijavanju i hlađenju. Tijekom zavarivanja, temperatura zavara i okolnog područja brzo raste, a metalni materijal se širi; a tijekom procesa hlađenja, skupljanje metala u tim područjima ograničeno je okolnim nezagrijanim metalom, što stvara zaostalo naprezanje zavarivanja.
Uvjeti ograničenja tijekom zavarivanja također će utjecati na veličinu i raspodjelu zaostalog naprezanja. Ako je valjkasti lanac jako ograničen tijekom zavarivanja, odnosno ako je stupanj fiksne ili ograničene deformacije velik, tada će se tijekom procesa hlađenja nakon zavarivanja zaostalo naprezanje uzrokovano nemogućnošću slobodnog skupljanja također sukladno tome povećati.
Čimbenici samog metalnog materijala ne mogu se zanemariti. Različiti materijali imaju različita toplinska, fizikalna i mehanička svojstva, što će dovesti do različitog toplinskog širenja, skupljanja i granice razvlačenja materijala tijekom zavarivanja, što utječe na stvaranje zaostalog naprezanja. Na primjer, neki visokočvrsti legirani čelici imaju visoku granicu razvlačenja i skloni su stvaranju velikog zaostalog naprezanja tijekom zavarivanja.

2. Metode za smanjenje zaostalog naprezanja pri zavarivanju valjkastih lanaca

(I) Optimizirajte proces zavarivanja

Razumno rasporedite redoslijed zavarivanja: Kod zavarivanja valjkastih lanaca, zavare s velikim skupljanjem treba prvo zavariti, a zavare s malim skupljanjem kasnije. To omogućuje slobodnije skupljanje zavara tijekom zavarivanja, smanjujući zaostalo naprezanje uzrokovano ograničenim skupljanjem zavara. Na primjer, prilikom zavarivanja unutarnje i vanjske ploče lanca valjkastog lanca, prvo se zavaruje unutarnja ploča lanca, a zatim vanjska ploča lanca nakon što se ohladi, tako da zavar unutarnje ploče lanca nije previše ograničen vanjskom pločom lanca prilikom skupljanja.

Koristite odgovarajuće metode i parametre zavarivanja: Različite metode zavarivanja imaju različita zaostala naprezanja na valjkastim lancima. Na primjer, zavarivanje u zaštiti plina može do određene mjere smanjiti zonu utjecaja topline u usporedbi s nekim tradicionalnim metodama zavarivanja zbog koncentrirane topline luka i visoke toplinske učinkovitosti, čime se smanjuje zaostalo naprezanje. Istovremeno, ključno je i razumno odabrati parametre poput struje zavarivanja, napona i brzine zavarivanja. Prekomjerna struja zavarivanja dovest će do prekomjernog prodiranja zavara i prekomjernog unosa topline, što će uzrokovati pregrijavanje zavarenog spoja i povećanje zaostalog naprezanja; dok odgovarajući parametri zavarivanja mogu učiniti proces zavarivanja stabilnijim, smanjiti nedostatke zavarivanja i time smanjiti zaostalo naprezanje.
Kontrola temperature međusloja: Prilikom zavarivanja valjkastih lanaca u više slojeva i više prolaza, kontrola temperature međusloja učinkovita je mjera za smanjenje zaostalog naprezanja. Odgovarajuća temperatura međusloja može održati metal zavara i zone utjecaja topline u dobroj plastičnosti tijekom procesa zavarivanja, što pogoduje skupljanju zavara i oslobađanju naprezanja. Općenito, temperaturu međusloja treba odrediti prema svojstvima materijala korištenih u valjkastom lancu i zahtjevima procesa zavarivanja, a temperaturu tijekom procesa zavarivanja treba mjeriti i kontrolirati kako bi se osiguralo da je temperatura međusloja unutar odgovarajućeg raspona.
(II) Usvojite odgovarajuće mjere predgrijavanja i naknadnog zagrijavanja zavarivanja
Predgrijavanje: Prije zavarivanja valjkastog lanca, predgrijavanje zavara može učinkovito smanjiti zaostalo naprezanje zavarivanja. Predgrijavanje može smanjiti temperaturnu razliku zavarenog spoja i učiniti raspodjelu temperature zavara ujednačenijom tijekom zavarivanja, čime se smanjuje toplinsko naprezanje uzrokovano temperaturnim gradijentom. Osim toga, predgrijavanje također može povećati početnu temperaturu zavara, smanjiti temperaturnu razliku između metala zavara i osnovnog materijala, poboljšati performanse zavarenog spoja, smanjiti stvaranje nedostataka zavarivanja i time smanjiti zaostalo naprezanje. Određivanje temperature predgrijavanja treba se temeljiti na sastavu, debljini, metodi zavarivanja i temperaturi okoline materijala valjkastog lanca.
Naknadno zagrijavanje: Naknadna toplinska obrada nakon zavarivanja, odnosno dehidrogenacija, također je jedno od važnih sredstava za smanjenje zaostalog naprezanja pri zavarivanju valjkastih lanaca. Naknadna toplinska obrada obično zagrijava zavareni spoj na oko 250-350 ℃ odmah nakon završetka zavarivanja i hlađenja na određenu temperaturu, a zatim se polako hladi nakon što se određeno vrijeme drži toplim. Glavna funkcija naknadnog zagrijavanja je ubrzati difuziju i izlazak atoma vodika u zavarenom spoju i zoni utjecaja topline, smanjiti sadržaj vodika u zavarenom spoju, čime se smanjuje mogućnost pucanja od korozije uzrokovane vodikom, a također pomaže u ublažavanju zaostalog naprezanja pri zavarivanju. Naknadna toplinska obrada posebno je važna za zavarivanje nekih visokočvrstih čelika i valjkastih lanaca s debelim stijenkama.
(III) Izvršite toplinsku obradu nakon zavarivanja
Sveukupno popuštanje na visokim temperaturama: Stavite cijeli valjkasti lanac u peć za zagrijavanje, polako ga zagrijte na oko 600-700 ℃, držite ga toplim određeno vrijeme, a zatim ga ohladite na sobnu temperaturu u peći. Ovo sveukupno popuštanje na visokim temperaturama može učinkovito ukloniti zaostalo naprezanje u valjkastom lancu, obično se može ukloniti 80%-90% zaostalog naprezanja. Temperatura i vrijeme popuštanja na visokim temperaturama trebaju se precizno kontrolirati prema čimbenicima kao što su materijal, veličina i zahtjevi za performanse valjkastog lanca kako bi se osigurao učinak i kvaliteta toplinske obrade. Međutim, sveukupno popuštanje na visokim temperaturama zahtijeva veću opremu za toplinsku obradu, a troškovi obrade su relativno visoki, ali za neke proizvode valjkastih lanaca sa strogim zahtjevima za zaostalo naprezanje, to je idealna metoda za uklanjanje zaostalog naprezanja.
Lokalno popuštanje na visokim temperaturama: Kada je valjkasti lanac velike veličine ili složenog oblika, a ukupno popuštanje na visokim temperaturama je teško, može se koristiti lokalno popuštanje na visokim temperaturama. Lokalno popuštanje na visokim temperaturama zagrijava samo zavar valjkastog lanca i lokalno područje u blizini njega kako bi se uklonilo zaostalo naprezanje u tom području. U usporedbi s ukupnim popuštanjem na visokim temperaturama, lokalno popuštanje na visokim temperaturama ima relativno niže zahtjeve za opremom i troškove obrade, ali njegov učinak uklanjanja zaostalog naprezanja nije tako temeljit kao ukupno popuštanje na visokim temperaturama. Prilikom izvođenja lokalnog popuštanja na visokim temperaturama treba obratiti pozornost na ujednačenost područja zagrijavanja i kontrolu temperature zagrijavanja kako bi se izbjegla nova koncentracija naprezanja ili drugi problemi s kvalitetom uzrokovani lokalnim pregrijavanjem ili neravnomjernom temperaturom.
(IV) Metoda mehaničkog istezanja
Metoda mehaničkog istezanja je primjena vlačne sile na valjkasti lanac nakon zavarivanja kako bi se izazvala plastična deformacija, čime se kompenzira preostala tlačna deformacija nastala tijekom procesa zavarivanja i postiže cilj smanjenja zaostalog naprezanja. U stvarnom radu, posebna oprema za istezanje može se koristiti za podešavanje odgovarajuće vlačne sile i brzine istezanja prema specifikacijama i zahtjevima performansi valjkastog lanca kako bi se valjkasti lanac ravnomjerno istegnuo. Ova metoda ima dobar učinak na neke proizvode valjkastih lanaca koji zahtijevaju preciznu kontrolu veličine i uklanjanje zaostalog naprezanja, ali mora biti opremljena odgovarajućom opremom za istezanje i profesionalnim operaterima te ima određene zahtjeve za proizvodna mjesta i uvjete procesa.
(V) Metoda istezanja temperaturne razlike
Osnovni princip metode istezanja temperaturnom razlikom je korištenje temperaturne razlike nastale lokalnim zagrijavanjem za izazivanje vlačne deformacije u području zavara, čime se smanjuje zaostalo naprezanje. Specifičan postupak je korištenje oksiacetilenskog plamenika za zagrijavanje svake strane zavara valjkastog lanca, a istovremeno se koristi vodovodna cijev s nizom rupa za prskanje vode za hlađenje na određenoj udaljenosti iza plamenika. Na taj se način s obje strane zavara formira područje visoke temperature, dok je temperatura područja zavarivanja niska. Metal s obje strane se širi zbog topline i rasteže područje zavara s nižom temperaturom, čime se postiže svrha uklanjanja dijela zaostalog naprezanja zavarivanja. Oprema za metodu istezanja temperaturnom razlikom relativno je jednostavna i laka za rukovanje. Može se fleksibilno primjenjivati ​​na gradilištu ili proizvodnom mjestu, ali na njezin učinak uklanjanja zaostalog naprezanja uvelike utječu parametri kao što su temperatura zagrijavanja, brzina hlađenja i udaljenost prskanja vode. Potrebno ju je precizno kontrolirati i podešavati prema stvarnim uvjetima.
(VI) Tretman vibracijskog starenja
Obrada vibracijskim starenjem koristi učinak mehaničke energije vibracija kako bi se lanac valjkastog lanca postigla rezonancija, tako da se zaostali napon unutar obratka homogenizira i smanjuje. Lanac valjkastog lanca postavlja se na posebnu opremu za vibracijsko starenje, a frekvencija i amplituda pobuđivača podešavaju se kako bi se lanac valjkastog lanca postigla rezonancija unutar određenog vremenskog razdoblja. Tijekom procesa rezonancije, metalna zrna unutar lanca valjkastog lanca će kliziti i preuređivati, mikrostruktura će se poboljšati, a zaostali napon će se postupno smanjivati. Obrada vibracijskim starenjem ima prednosti jednostavne opreme, kratkog vremena obrade, niske cijene, visoke učinkovitosti itd., te neće utjecati na kvalitetu površine lanca valjkastog lanca. Stoga se široko koristi u proizvodnji lanaca valjkastog lanca. Općenito govoreći, obrada vibracijskim starenjem može ukloniti oko 30% - 50% zaostalog napona zavarivanja lanaca valjkastog lanca. Za neke proizvode od lanaca valjkastog lanca koji ne zahtijevaju posebno visok zaostali napon, obrada vibracijskim starenjem je ekonomična i učinkovita metoda za uklanjanje zaostalog napona.
(VII) Metoda čekićanja
Metoda čekićanja je jednostavna i često korištena metoda za smanjenje zaostalog naprezanja zavarivanja. Nakon zavarivanja valjkastog lanca, kada je temperatura zavara 100 – 150 ℃ ili iznad 400 ℃, upotrijebite mali čekić za ravnomjerno kuckanje po zavaru i susjednim područjima kako biste izazvali lokalnu plastičnu deformaciju metala, čime se smanjuje zaostalo naprezanje. Treba napomenuti da se tijekom procesa čekićanja treba izbjegavati temperaturni raspon od 200 – 300 ℃, jer je metal u tom trenutku u krhkoj fazi, a čekićanje može lako uzrokovati pucanje zavara. Osim toga, sila i učestalost čekićanja trebaju biti umjerene i treba ih prilagoditi prema čimbenicima kao što su debljina valjkastog lanca i veličina zavara kako bi se osigurao učinak i kvaliteta čekićanja. Metoda čekićanja obično je prikladna za neke male, jednostavne zavarene spojeve valjkastih lanaca. Za velike ili složene zavarene spojeve valjkastih lanaca, učinak metode čekićanja može biti ograničen i potrebno ju je koristiti u kombinaciji s drugim metodama.

3. Kako odabrati prikladnu metodu za smanjenje zaostalog naprezanja
U stvarnoj proizvodnji, prema različitim situacijama i zahtjevima valjkastog lanca, potrebno je sveobuhvatno razmotriti prednosti i nedostatke, opseg primjene, troškove i druge čimbenike različitih metoda smanjenja zaostalog naprezanja kako bi se odabrala prikladna metoda obrade. Na primjer, za neke visokoprecizne, visokočvrste, debelostijene valjkaste lance, ukupno popuštanje na visokim temperaturama može biti najbolji izbor; dok za neke velike serije i jednostavne oblike valjkastih lanaca, obrada vibracijskim starenjem ili metoda čekićanja mogu učinkovito smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati učinkovitost proizvodnje. Istovremeno, pri odabiru metode za smanjenje zaostalog naprezanja, potrebno je u potpunosti uzeti u obzir i uvjete korištenja i radne uvjete valjkastog lanca kako bi se osiguralo da usvojena metoda može zadovoljiti zahtjeve performansi i standarde kvalitete valjkastog lanca u stvarnoj upotrebi.
4. Uloga smanjenja zaostalog naprezanja u poboljšanju kvalitete i performansi valjkastih lanaca
Smanjenje zaostalog naprezanja zavarivanja može značajno poboljšati zamornu čvrstoću valjkastih lanaca. Kada se zaostalo vlačno naprezanje u valjkastom lancu smanji ili eliminira, stvarna razina naprezanja koju podnosi tijekom rada smanjuje se u skladu s tim, čime se smanjuje rizik od loma uzrokovanog nastankom i širenjem pukotina od zamora i produžuje vijek trajanja valjkastog lanca.
Pomaže u poboljšanju dimenzijske stabilnosti i točnosti oblika valjkastog lanca. Prekomjerno zaostalo naprezanje može uzrokovati deformaciju valjkastog lanca tijekom upotrebe, što utječe na njegovu točnost usklađivanja s lančanicima i drugim komponentama, a time i na normalan rad mehaničke opreme. Smanjenjem zaostalog naprezanja, valjkasti lanac može održati dobru dimenzijsku stabilnost i točnost oblika tijekom upotrebe te poboljšati pouzdanost i točnost prijenosa.
Može smanjiti sklonost pucanju valjkastih lanaca od naponske korozije u korozivnim okruženjima. Zaostalo vlačno naprezanje povećat će osjetljivost valjkastih lanaca na pucanje od naponske korozije u korozivnim medijima, a smanjenje zaostalog naprezanja može učinkovito smanjiti taj rizik, poboljšati otpornost valjkastih lanaca na koroziju u teškim okruženjima i proširiti njihov raspon primjene.