Effetto del controllo della temperatura sulla deformazione durante la saldatura della catena a rulli

Effetto del controllo della temperatura sulla deformazione durante la saldatura della catena a rulli

Introduzione
Nell'industria moderna,catena a rulliè un componente meccanico ampiamente utilizzato nei sistemi di trasmissione e trasporto. La sua qualità e le sue prestazioni influiscono direttamente sull'efficienza operativa e sull'affidabilità delle apparecchiature meccaniche. La saldatura è uno degli anelli chiave del processo di produzione delle catene a rulli e il controllo della temperatura durante la saldatura ha un impatto fondamentale sulla deformazione delle catene a rulli. Questo articolo esplorerà approfonditamente il meccanismo di influenza del controllo della temperatura sulla deformazione durante la saldatura delle catene a rulli, i tipi di deformazione più comuni e le relative misure di controllo, con l'obiettivo di fornire riferimenti tecnici ai produttori di catene a rulli e di fornire una base per il controllo qualità per gli acquirenti all'ingrosso internazionali.

Controllo della temperatura durante la saldatura della catena a rulli
Il processo di saldatura è essenzialmente un processo di riscaldamento e raffreddamento localizzati. Nella saldatura a catena a rulli, vengono solitamente utilizzate la saldatura ad arco, la saldatura laser e altre tecnologie di saldatura, e questi metodi di saldatura generano fonti di calore ad alta temperatura. Durante la saldatura, la temperatura della saldatura e dell'area circostante aumenta rapidamente per poi raffreddarsi, mentre la variazione di temperatura nell'area lontana dalla saldatura è minima. Questa distribuzione non uniforme della temperatura causa un'espansione e una contrazione termica non uniformi del materiale, causandone la deformazione.
Effetto della temperatura di saldatura sulle proprietà del materiale
Una temperatura di saldatura eccessivamente elevata può causare il surriscaldamento del materiale, rendendone i grani grossolani e riducendone le proprietà meccaniche, come resistenza e tenacità. Allo stesso tempo, una temperatura eccessivamente elevata può anche causare ossidazione o carbonizzazione della superficie del materiale, compromettendo la qualità della saldatura e il successivo trattamento superficiale. Al contrario, una temperatura di saldatura troppo bassa può portare a una saldatura insufficiente, a una resistenza insufficiente della saldatura e persino a difetti come la mancata fusione.

Metodo di controllo della temperatura di saldatura
Per garantire la qualità della saldatura, la temperatura di saldatura deve essere rigorosamente controllata. I metodi di controllo più comuni includono:
Preriscaldamento: il preriscaldamento delle parti della catena a rulli da saldare prima della saldatura può ridurre il gradiente di temperatura durante la saldatura e ridurre lo stress termico.
Controllo della temperatura interstrato: nel processo di saldatura multistrato, controllare rigorosamente la temperatura di ogni strato dopo la saldatura per evitare surriscaldamenti o sovraraffreddamenti.
Trattamento termico successivo: una volta completata la saldatura, le parti saldate vengono sottoposte a un trattamento termico appropriato, come la ricottura o la normalizzazione, per eliminare le tensioni residue generate durante la saldatura.

Tipi e cause della deformazione della saldatura
La deformazione durante la saldatura è un fenomeno inevitabile nel processo di saldatura, soprattutto in componenti relativamente complessi come le catene a rulli. A seconda della direzione e della forma della deformazione, la deformazione durante la saldatura può essere suddivisa nei seguenti tipi:
Deformazione da ritiro longitudinale e trasversale
Durante il processo di saldatura, la saldatura e le aree circostanti si espandono quando vengono riscaldate e si restringono quando vengono raffreddate. A causa del restringimento nella direzione di saldatura e del restringimento trasversale, la saldatura produrrà una deformazione da restringimento longitudinale e trasversale. Questa deformazione è una delle più comuni dopo la saldatura ed è solitamente difficile da riparare, quindi deve essere controllata mediante una precisa tranciatura e un margine di restringimento prima della saldatura.
Deformazione da flessione
La deformazione per flessione è causata dal ritiro longitudinale e trasversale della saldatura. Se la distribuzione della saldatura sul componente è asimmetrica o la sequenza di saldatura non è ragionevole, la saldatura potrebbe piegarsi dopo il raffreddamento.
Deformazione angolare
La deformazione angolare è causata dalla forma asimmetrica della sezione trasversale della saldatura o da strati di saldatura non adeguati. Ad esempio, nella saldatura a T, il ritiro su un lato della saldatura può causare una deformazione da ritiro trasversale attorno alla saldatura nella direzione dello spessore.
Deformazione delle onde
La deformazione a onda si verifica solitamente nella saldatura di strutture a lamiere sottili. Quando la saldatura è instabile sotto la sollecitazione di compressione interna, può apparire ondulata dopo la saldatura. Questa deformazione è più comune nella saldatura di componenti a lamiere sottili di catene a rulli.

Il meccanismo di influenza del controllo della temperatura sulla deformazione della saldatura
L'influenza del controllo della temperatura nel processo di saldatura sulla deformazione della saldatura si riflette principalmente nei seguenti aspetti:
Espansione e contrazione termica
Durante la saldatura, la temperatura della saldatura e delle aree circostanti aumenta e il materiale si espande. Una volta completata la saldatura, queste aree si raffreddano e si contraggono, mentre la variazione di temperatura dell'area lontana dalla saldatura è minima e anche la contrazione è minima. Questa dilatazione e contrazione termica irregolare causerà la deformazione della saldatura. Controllando la temperatura di saldatura, questa disomogeneità può essere ridotta, riducendo così il grado di deformazione.
stress termico
La distribuzione non uniforme della temperatura durante la saldatura genera stress termico. Lo stress termico è una delle principali cause di deformazione durante la saldatura. Quando la temperatura di saldatura è troppo elevata o la velocità di raffreddamento è troppo elevata, lo stress termico aumenta significativamente, con conseguente maggiore deformazione.
Stress residuo
Una volta completata la saldatura, all'interno del pezzo saldato rimarrà una certa quantità di stress, chiamato stress residuo. Lo stress residuo è uno dei fattori intrinseci della deformazione dovuta alla saldatura. Attraverso un ragionevole controllo della temperatura, è possibile ridurre la generazione di stress residuo, riducendo così la deformazione dovuta alla saldatura.

Misure di controllo per la deformazione della saldatura
Per ridurre la deformazione della saldatura, oltre a controllare rigorosamente la temperatura di saldatura, è possibile adottare anche le seguenti misure:
Progettazione ragionevole della sequenza di saldatura
La sequenza di saldatura ha una grande influenza sulla deformazione. Una sequenza di saldatura ragionevole può ridurre efficacemente la deformazione. Ad esempio, per saldature lunghe, è possibile utilizzare il metodo di saldatura a retrosaldatura segmentata o il metodo di saldatura a salto per ridurre l'accumulo di calore e la deformazione durante la saldatura.
Metodo di fissazione rigida
Durante il processo di saldatura, è possibile utilizzare il metodo di fissaggio rigido per limitare la deformazione del pezzo saldato. Ad esempio, si utilizza un morsetto o un supporto per fissare il pezzo saldato in posizione, in modo che non si deformi facilmente durante la saldatura.
Metodo antideformazione
Il metodo antideformazione consiste nell'applicare preventivamente alla saldatura una deformazione opposta a quella generata durante la saldatura, per compensare la deformazione generata durante la saldatura. Questo metodo richiede una stima accurata e una regolazione in base alla legge e al grado di deformazione della saldatura.
Trattamento post-saldatura
Dopo la saldatura, la saldatura può essere opportunamente post-lavorata, ad esempio mediante martellatura, vibrazione o trattamento termico, per eliminare le tensioni residue e le deformazioni generate durante la saldatura.

Analisi del caso: controllo della temperatura di saldatura della catena a rulli e controllo della deformazione
Di seguito è riportato un caso reale che mostra come migliorare la qualità della saldatura delle catene a rulli attraverso misure di controllo della temperatura e della deformazione.
Sfondo
Un'azienda produttrice di catene a rulli produce un lotto di catene a rulli per sistemi di trasporto, che richiedono un'elevata qualità di saldatura e una minima deformazione. Nella prima fase di produzione, a causa di un controllo improprio della temperatura di saldatura, alcune catene a rulli si piegavano e si deformavano angolarmente, compromettendo la qualità e la durata del prodotto.

Soluzione
Ottimizzazione del controllo della temperatura:
Prima della saldatura, la catena a rulli da saldare viene preriscaldata e la temperatura di preriscaldamento viene determinata a 150°C in base al coefficiente di dilatazione termica del materiale e ai requisiti del processo di saldatura.
Durante il processo di saldatura, la corrente e la velocità di saldatura vengono rigorosamente controllate per garantire che la temperatura di saldatura rientri nell'intervallo appropriato.
Dopo la saldatura, la parte saldata viene sottoposta a post-trattamento termico e viene adottato il processo di ricottura. La temperatura viene controllata a 650 °C e il tempo di isolamento viene determinato in 1 ora in base allo spessore della catena a rulli.
Misure di controllo della deformazione:
Per la saldatura viene utilizzato il metodo di saldatura segmentata e la lunghezza di ogni sezione di saldatura è controllata entro 100 mm per ridurre l'accumulo di calore durante la saldatura.
Durante il processo di saldatura, la catena a rulli viene fissata in posizione con un morsetto per evitare deformazioni dovute alla saldatura.
Dopo la saldatura, la parte da saldare viene martellata per eliminare le tensioni residue generate durante la saldatura.

Risultato
Grazie alle misure sopra descritte, la qualità della saldatura della catena a rulli è stata notevolmente migliorata. La deformazione della saldatura è stata efficacemente controllata e l'incidenza della deformazione di flessione e della deformazione angolare è stata ridotta di oltre l'80%. Allo stesso tempo, la resistenza e la tenacità delle parti saldate sono state garantite e la durata del prodotto è stata prolungata del 30%.
Conclusione
L'influenza del controllo della temperatura sulla deformazione durante la saldatura delle catene a rulli è multiforme. Controllando in modo ragionevole la temperatura di saldatura, è possibile ridurre efficacemente la deformazione e migliorare la qualità della saldatura. Allo stesso tempo, combinando una sequenza di saldatura ragionevole, un metodo di fissaggio rigido, un metodo antideformazione e misure di trattamento post-saldatura, l'effetto di saldatura delle catene a rulli può essere ulteriormente ottimizzato.