Hogyan csökkenthető a görgőslánc maradék feszültsége hegesztés után?
A görgősláncok gyártási és gyártási folyamatában a hegesztés kulcsfontosságú folyamat. A hegesztés után azonban gyakran maradnak maradék feszültségek a görgősláncban. Ha nem tesznek hatékony intézkedéseket ennek csökkentésére, az számos káros hatással lesz a minőségre és a teljesítményre.görgős lánc, például csökkenti a kifáradási szilárdságát, deformációt és akár törést okoz, ezáltal befolyásolva a görgősláncok normál használatát és élettartamát különféle mechanikus berendezésekben. Ezért nagyon fontos mélyrehatóan tanulmányozni és elsajátítani a görgőslánc-hegesztés maradékfeszültségének csökkentésére szolgáló módszereket.
1. A maradékfeszültség okai
A hegesztési folyamat során a görgőslánc hegesztett része egyenetlen melegedésnek és hűtésnek van kitéve. Hegesztés közben a hegesztés és a környező terület hőmérséklete gyorsan emelkedik, a fém anyaga kitágul; a hűtési folyamat során a fém összehúzódását ezeken a területeken a környező, melegítetlen fém korlátozza, így hegesztési maradékfeszültség keletkezik.
A hegesztés során fellépő kényszerviszonyok a maradékfeszültség nagyságát és eloszlását is befolyásolják. Ha a görgőslánc hegesztés közben erősen kényszer alá van szorulva, azaz a fix vagy korlátozott alakváltozás mértéke nagy, akkor a hegesztés utáni hűtési folyamat során a szabad zsugorodás képtelensége miatti maradékfeszültség is ennek megfelelően növekszik.
Magának a fémanyagnak a tényezőit sem szabad figyelmen kívül hagyni. A különböző anyagok eltérő termikus fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, ami az anyagok eltérő hőtágulásához, összehúzódásához és folyáshatárához vezet hegesztés során, ezáltal befolyásolva a maradékfeszültség keletkezését. Például egyes nagy szilárdságú ötvözött acélok nagy folyáshatárral rendelkeznek, és hajlamosak nagy maradékfeszültség keletkezésére hegesztés során.
2. Módszerek a görgősláncos hegesztés maradékfeszültségének csökkentésére
(I) Hegesztési folyamat optimalizálása
Ésszerűen kell megtervezni a hegesztési sorrendet: Görgősláncos hegesztés esetén először a nagy zsugorodású varratokat, majd a kis zsugorodásúakat később kell hegeszteni. Ez lehetővé teszi, hogy a hegesztés során a varrat szabadabban zsugorodjon, csökkentve a hegesztés korlátozott zsugorodása által okozott maradékfeszültséget. Például egy görgőslánc belső és külső lánclemezének hegesztésekor először a belső lánclemezt hegesztik, majd a külső lánclemezt, miután lehűlt, így a belső lánclemez hegesztését a külső lánclemez nem korlátozza túlságosan zsugorodáskor.
Használjon megfelelő hegesztési módszereket és paramétereket: A különböző hegesztési módszerek eltérő maradékfeszültségeket okoznak a görgősláncokon. Például a gázzal védett hegesztés bizonyos mértékig csökkentheti a hőhatásövezetet a hagyományos hegesztési módszerekhez képest a koncentrált ívhő és a magas hőhatásfok miatt, ezáltal csökkentve a maradékfeszültséget. Ugyanakkor kulcsfontosságú a paraméterek, például a hegesztőáram, a feszültség és a hegesztési sebesség ésszerű megválasztása is. A túlzott hegesztőáram túlzott hegesztési áthatolást és túlzott hőbevitelt eredményez, ami a hegesztési varrat túlmelegedését és a maradékfeszültség növekedését okozza; míg a megfelelő hegesztési paraméterek stabilabbá tehetik a hegesztési folyamatot, csökkenthetik a hegesztési hibákat, és ezáltal csökkenthetik a maradékfeszültséget.
Rétegközi hőmérséklet szabályozása: Többrétegű és többmenetes görgőslánc-hegesztés esetén a rétegközi hőmérséklet szabályozása hatékony intézkedés a maradék feszültség csökkentésére. A megfelelő rétegközi hőmérséklet a hegesztési folyamat során jó képlékenységet biztosít a hegesztési varrat és a hőhatásövezet fémének, ami elősegíti a hegesztés zsugorodását és a feszültség felszabadulását. Általánosságban elmondható, hogy a rétegközi hőmérsékletet a görgősláncban használt anyagok tulajdonságai és a hegesztési folyamat követelményei alapján kell meghatározni, és a hegesztési folyamat során a hőmérsékletet mérni és szabályozni kell annak biztosítása érdekében, hogy a rétegközi hőmérséklet a megfelelő tartományon belül legyen.
(II) Megfelelő hegesztési előmelegítési és utómelegítési intézkedéseket kell alkalmazni
Előmelegítés: A görgőslánc hegesztése előtt a hegesztett anyag előmelegítése hatékonyan csökkentheti a hegesztési maradékfeszültséget. Az előmelegítés csökkentheti a hegesztési varrat hőmérsékletkülönbségét, és egyenletesebbé teheti a hegesztett anyag hőmérséklet-eloszlását hegesztés közben, ezáltal csökkentve a hőmérsékletgradiens okozta hőfeszültséget. Ezenkívül az előmelegítés növelheti a hegesztett anyag kezdeti hőmérsékletét, csökkentheti a hegesztési varrat és az alapanyag közötti hőmérsékletkülönbséget, javíthatja a hegesztett kötés teljesítményét, csökkentheti a hegesztési hibák kialakulását, és ezáltal csökkentheti a maradékfeszültséget. Az előmelegítési hőmérséklet meghatározásának a görgőslánc anyagának összetételén, vastagságán, hegesztési módján és környezeti hőmérsékletén kell alapulnia.
Utómelegítés: A hegesztés utáni utóhőkezelés, azaz a dehidrogénezéses kezelés szintén az egyik fontos eszköz a görgősláncos hegesztés maradékfeszültségének csökkentésére. Az utóhőkezelés során a hegesztett anyagot általában közvetlenül a hegesztés befejezése után körülbelül 250-350 ℃-ra melegítik, majd egy bizonyos hőmérsékletre hűtik, és egy bizonyos ideig melegen tartják, majd lassan lehűtik. Az utómelegítés fő funkciója a hidrogénatomok diffúziójának és kilépésének felgyorsítása a hegesztési varratban és a hőhatásövezetben, a hegesztett anyag hidrogéntartalmának csökkentése, ezáltal a hidrogén okozta feszültségkorróziós repedések lehetőségének csökkentése, valamint a hegesztési maradékfeszültség enyhítése. Az utóhőkezelés különösen fontos egyes nagy szilárdságú acélok és vastag falú görgősláncok hegesztésekor.
(III) Hegesztés utáni hőkezelés elvégzése
Teljes magas hőmérsékletű megeresztés: Helyezze a teljes görgősláncot egy fűtőkemencébe, lassan melegítse körülbelül 600-700 ℃-ra, tartsa melegen egy bizonyos ideig, majd hűtse le szobahőmérsékletre a kemencében. Ez a teljes magas hőmérsékletű megeresztési kezelés hatékonyan kiküszöböli a görgősláncban maradó feszültséget, általában a maradék feszültség 80-90%-át kiküszöbölheti. A magas hőmérsékletű megeresztés hőmérsékletét és idejét pontosan szabályozni kell olyan tényezők alapján, mint a görgőslánc anyaga, mérete és teljesítménykövetelményei, hogy biztosítsa a hőkezelés hatását és minőségét. Az általános magas hőmérsékletű megeresztési kezelés azonban nagyobb hőkezelő berendezéseket igényel, és a kezelés költsége viszonylag magas, de egyes görgőslánc-termékek esetében, amelyek szigorú követelményeket támasztanak a maradék feszültséggel szemben, ez az ideális módszer a maradék feszültség kiküszöbölésére.
Helyi magas hőmérsékletű edzés: Ha a görgőslánc mérete nagy vagy összetett alakú, és az általános magas hőmérsékletű edzés nehézkes, akkor helyi magas hőmérsékletű edzés alkalmazható. A helyi magas hőmérsékletű edzés során csak a görgőslánc hegesztési varratát és a környező területet melegítik fel, hogy megszüntessék a területen keletkező maradékfeszültséget. Az általános magas hőmérsékletű edzéshez képest a helyi magas hőmérsékletű edzés viszonylag alacsonyabb berendezési igényű és feldolgozási költségekkel jár, de a maradékfeszültség megszüntetésére gyakorolt hatása nem olyan alapos, mint az általános magas hőmérsékletű edzés. Helyi magas hőmérsékletű edzés végrehajtásakor figyelmet kell fordítani a fűtési terület egyenletességére és a fűtési hőmérséklet szabályozására, hogy elkerüljük az új feszültségkoncentrációt vagy más minőségi problémákat, amelyeket a helyi túlmelegedés vagy az egyenetlen hőmérséklet okoz.
(IV) Mechanikus nyújtási módszer
A mechanikus nyújtási módszer lényege, hogy a hegesztés után húzóerőt alkalmaznak a görgősláncra, ami képlékeny deformációt okoz, ezáltal ellensúlyozva a hegesztési folyamat során keletkező nyomóerejű maradék deformációt és elérve a maradék feszültség csökkentésének célját. A tényleges működés során speciális nyújtóberendezéssel beállítható a megfelelő húzóerő és nyújtási sebesség a görgőslánc specifikációinak és teljesítménykövetelményeinek megfelelően, hogy a görgőslánc egyenletesen nyújtható legyen. Ez a módszer jó hatással van egyes görgőslánc-termékekre, amelyek pontos méretszabályozást és maradékfeszültség-eltávolítást igényelnek, de megfelelő nyújtóberendezéssel és professzionális kezelőkkel kell felszerelni, valamint bizonyos követelményeknek kell megfelelnie a gyártási helyekkel és a folyamatfeltételekkel szemben.
(V) Hőmérsékletkülönbség-nyújtási módszer
A hőmérsékletkülönbség-nyújtási módszer alapelve, hogy a lokális melegítés által létrehozott hőmérsékletkülönbséget felhasználva szakító deformációt idéz elő a hegesztési területen, ezáltal csökkentve a maradékfeszültséget. A konkrét művelet az, hogy egy oxiacetilén fáklyát használnak a görgőslánc-hegesztés mindkét oldalának melegítésére, miközben egy lyuksorral ellátott vízcsövet használnak a fáklya mögötti bizonyos távolságra hűtés céljából vízpermetezésre. Ily módon a hegesztés mindkét oldalán magas hőmérsékletű terület alakul ki, miközben a hegesztési terület hőmérséklete alacsony. A fém mindkét oldalon hő hatására kitágul, és alacsonyabb hőmérsékleten nyújtja a hegesztési területet, ezáltal elérve a hegesztési maradékfeszültség egy részének kiküszöbölését. A hőmérsékletkülönbség-nyújtási módszer berendezése viszonylag egyszerű és könnyen kezelhető. Rugalmasan alkalmazható az építkezésen vagy a gyártási helyszínen, de a maradékfeszültség kiküszöbölésére gyakorolt hatását nagymértékben befolyásolják olyan paraméterek, mint a melegítési hőmérséklet, a hűtési sebesség és a vízpermetezési távolság. Pontosan szabályozni és a tényleges körülményeknek megfelelően beállítani kell.
(VI) Vibrációs öregítési kezelés
A vibrációs öregítési kezelés a rezgés mechanikai energiájának hatását használja fel a görgőslánc rezonálására, így a munkadarab belsejében lévő maradékfeszültség homogenizálódik és csökken. A görgősláncot egy speciális vibrációs öregítő berendezésre helyezik, és a gerjesztő frekvenciáját és amplitúdóját úgy állítják be, hogy a görgőslánc egy bizonyos időn belül rezonáljon. A rezonanciafolyamat során a görgőslánc belsejében lévő fémszemcsék elcsúsznak és átrendeződnek, a mikroszerkezet javul, és a maradékfeszültség fokozatosan csökken. A vibrációs öregítési kezelés előnyei az egyszerű berendezés, a rövid feldolgozási idő, az alacsony költség, a nagy hatékonyság stb., és nem befolyásolja a görgőslánc felületi minőségét. Ezért széles körben alkalmazzák a görgőslánc-gyártásban. Általánosságban elmondható, hogy a vibrációs öregítési kezelés a görgőslánc-hegesztés maradékfeszültségének körülbelül 30–50%-át kiküszöbölheti. Egyes görgőslánc-termékek esetében, amelyek nem igényelnek különösen nagy maradékfeszültséget, a vibrációs öregítési kezelés gazdaságos és hatékony módszer a maradékfeszültség kiküszöbölésére.
(VII) Kalapácsolási módszer
A kalapácsolás egy egyszerű és gyakran használt módszer a hegesztési maradékfeszültség csökkentésére. A görgőslánc hegesztése után, amikor a hegesztési hőmérséklet eléri a 100–150 ℃-ot vagy a 400 ℃-ot, egy kis kalapáccsal egyenletesen ütögesse meg a hegesztési varratot és a szomszédos területeket, hogy a fém lokális képlékeny alakváltozását idézze elő, ezáltal csökkentve a maradékfeszültséget. Meg kell jegyezni, hogy a kalapácsolás során kerülni kell a 200–300 ℃ közötti hőmérsékleti tartományt, mivel a fém ebben az időben rideg állapotban van, és a kalapácsolás könnyen repedéseket okozhat a hegesztésben. Ezenkívül a kalapácsolás erejének és gyakoriságának mérsékeltnek kell lennie, és olyan tényezőkhöz kell igazítani, mint a görgőslánc vastagsága és a hegesztés mérete, hogy biztosítsa a kalapácsolási hatást és minőséget. A kalapácsolási módszer általában néhány kisebb, egyszerű görgősláncos hegesztési szerkezethez alkalmas. Nagy vagy összetett görgősláncos hegesztési szerkezetek esetén a kalapácsolási módszer hatása korlátozott lehet, és más módszerekkel kombinálva kell alkalmazni.
3. Hogyan válasszunk megfelelő maradékfeszültség-csökkentési módszert
A tényleges gyártás során, a görgőslánc különböző helyzeteitől és követelményeitől függően, átfogóan mérlegelni kell a különböző maradékfeszültség-csökkentő módszerek előnyeit és hátrányait, alkalmazási körét, költségeit és egyéb tényezőit a megfelelő kezelési módszer kiválasztásához. Például egyes nagy pontosságú, nagy szilárdságú, vastag falú görgősláncok esetében a teljes magas hőmérsékletű edzés lehet a legjobb választás; míg egyes nagy tételű és egyszerű formájú görgősláncok esetében a vibrációs öregítés vagy a kalapácsolás hatékonyan csökkentheti a termelési költségeket és javíthatja a termelési hatékonyságot. Ugyanakkor a maradékfeszültség csökkentésére szolgáló módszer kiválasztásakor teljes mértékben figyelembe kell venni a görgőslánc felhasználási környezetét és munkakörülményeit is, hogy biztosítsuk, hogy az alkalmazott módszer megfeleljen a görgőslánc tényleges használatban lévő teljesítménykövetelményeinek és minőségi szabványainak.
4. A maradékfeszültség csökkentésének szerepe a görgősláncok minőségének és teljesítményének javításában
A hegesztési maradékfeszültség csökkentése jelentősen javíthatja a görgősláncok fáradási szilárdságát. Amikor a görgősláncban maradó szakítófeszültség csökken vagy megszűnik, a működés közben fellépő tényleges feszültségszint is ennek megfelelően csökken, ezáltal csökkentve a fáradásos repedések kialakulása és terjeszkedése által okozott törési meghibásodás kockázatát, és meghosszabbítva a görgőslánc élettartamát.
Segít javítani a görgőslánc méretstabilitását és alakpontosságát. A túlzott maradékfeszültség a görgőslánc deformálódását okozhatja használat közben, ami befolyásolja a lánckerekekkel és más alkatrészekkel való illesztési pontosságát, és ezáltal befolyásolja a mechanikus berendezések normál működését. A maradékfeszültség csökkentésével a görgőslánc használat közben megőrizheti a jó méretstabilitását és alakpontosságát, valamint javíthatja az átvitel megbízhatóságát és pontosságát.
Csökkentheti a görgőláncok feszültségkorróziós repedésének hajlamát korrozív környezetben. A maradék szakítófeszültség növeli a görgőláncok érzékenységét a feszültségkorróziós repedéssel szemben korrozív közegben, és a maradékfeszültség csökkentése hatékonyan csökkentheti ezt a kockázatot, javíthatja a görgőláncok korrózióállóságát zord környezetben, és szélesítheti alkalmazási körüket.
Közzététel ideje: 2025. június 30.