Temperatūros reguliavimo įtaka deformacijai ritininės grandinės suvirinimo metu

Temperatūros reguliavimo įtaka deformacijai ritininės grandinės suvirinimo metu

Įvadas
Šiuolaikinėje pramonėje,ritininė grandinėyra mechaninis komponentas, plačiai naudojamas perdavimo ir transportavimo sistemose. Jo kokybė ir našumas tiesiogiai veikia mechaninės įrangos veikimo efektyvumą ir patikimumą. Suvirinimas yra viena iš pagrindinių ritininių grandinių gamybos proceso grandžių, o temperatūros kontrolė suvirinimo metu daro gyvybiškai didelę įtaką ritininių grandinių deformacijai. Šiame straipsnyje bus išsamiai išnagrinėtas temperatūros kontrolės įtakos deformacijai ritininių grandinių suvirinimo metu mechanizmas, dažniausiai pasitaikantys deformacijų tipai ir jų kontrolės priemonės, siekiant pateikti technines nuorodas ritininių grandinių gamintojams, taip pat suteikti pagrindą kokybės kontrolei tarptautiniams didmeniniams pirkėjams.

Temperatūros kontrolė ritininės grandinės suvirinimo metu
Suvirinimo procesas iš esmės yra vietinio šildymo ir aušinimo procesas. Suvirinant ritininėmis grandinėmis, lankiniu suvirinimu, lazeriniu suvirinimu ir kitomis suvirinimo technologijomis, ir šie suvirinimo metodai generuoja aukštos temperatūros šilumos šaltinius. Suvirinimo metu suvirinimo siūlės ir aplinkinės srities temperatūra greitai pakyla ir po to atvėsta, o nuo suvirinimo siūlės esančios srities temperatūros pokytis yra nedidelis. Dėl netolygaus temperatūros pasiskirstymo medžiaga netolygiai šildoma ir traukiasi, todėl deformuojasi.
Suvirinimo temperatūros įtaka medžiagos savybėms
Per aukšta suvirinimo temperatūra gali perkaitinti medžiagą, dėl ko jos grūdeliai gali tapti šiurkštūs, o tai sumažina medžiagos mechanines savybes, tokias kaip stiprumas ir tvirtumas. Tuo pačiu metu per aukšta temperatūra gali sukelti medžiagos paviršiaus oksidaciją arba karbonizaciją, o tai turi įtakos suvirinimo kokybei ir vėlesniam paviršiaus apdorojimui. Priešingai, per žema suvirinimo temperatūra gali lemti nepakankamą suvirinimą, nepakankamą suvirinimo stiprumą ir netgi defektus, tokius kaip nesilydymas.

Suvirinimo temperatūros valdymo metodas
Siekiant užtikrinti suvirinimo kokybę, suvirinimo temperatūra turi būti griežtai kontroliuojama. Įprasti kontrolės metodai apima:
Išankstinis pašildymas: Prieš suvirinimą pašildytos ritininės grandinės dalys gali sumažinti temperatūros gradientą suvirinimo metu ir sumažinti terminį įtempį.
Tarpsluoksnio temperatūros kontrolė: Daugiasluoksnio suvirinimo metu griežtai kontroliuokite kiekvieno sluoksnio temperatūrą po suvirinimo, kad išvengtumėte perkaitimo ar peršalimo.
Po terminio apdorojimo: Baigus suvirinimą, suvirinimo detalės yra tinkamai termiškai apdorojamos, pavyzdžiui, atkaitinamos arba normalizuojamos, kad būtų pašalintas suvirinimo metu susidaręs liekamasis įtempis.

Suvirinimo deformacijų tipai ir priežastys
Suvirinimo deformacija yra neišvengiamas reiškinys suvirinimo procese, ypač santykinai sudėtinguose komponentuose, tokiuose kaip ritininės grandinės. Pagal deformacijos kryptį ir formą, suvirinimo deformaciją galima suskirstyti į šiuos tipus:
Išilginė ir skersinė susitraukimo deformacija
Suvirinimo metu suvirinimo siūlė ir aplink ją esančios sritys kaitinamos ir traukiasi aušdamos. Dėl susitraukimo suvirinimo kryptimi ir skersinio susitraukimo suvirinimo siūlė deformuojasi išilgine ir skersine kryptimi. Ši deformacija yra viena iš labiausiai paplitusių deformacijos rūšių po suvirinimo ir paprastai ją sunku pataisyti, todėl ją reikia kontroliuoti tiksliai iš anksto užpildant ir paliekant susitraukimo toleranciją.
Lenkimo deformacija
Lenkimo deformaciją sukelia išilginis ir skersinis suvirinimo siūlės susitraukimas. Jei suvirinimo siūlės pasiskirstymas ant komponento yra asimetriškas arba suvirinimo seka yra nepagrįsta, suvirinimo siūlė gali sulinkti atvėsusi.
Kampinė deformacija
Kampinę deformaciją sukelia asimetrinė suvirinimo siūlės skerspjūvio forma arba nepagrįstai dideli suvirinimo sluoksniai. Pavyzdžiui, suvirinant T formos jungtimi, susitraukimas vienoje suvirinimo siūlės pusėje gali sukelti skersinę susitraukimo deformaciją suvirinimo plokštumoje aplink suvirinimo siūlę storio kryptimi.
Bangos deformacija
Banginė deformacija dažniausiai atsiranda suvirinant plonas plokščių konstrukcijas. Kai suvirinimo siūlė nestabili veikiant suvirinimo vidinio įtempio gniuždymo įtempiui, po suvirinimo ji gali atrodyti banguota. Ši deformacija dažniau pasitaiko suvirinant plonas ritininių grandinių plokščių komponentus.

Temperatūros reguliavimo įtakos suvirinimo deformacijai mechanizmas
Temperatūros reguliavimo įtaka suvirinimo procese suvirinimo deformacijai daugiausia atsispindi šiuose aspektuose:
Šiluminis plėtimasis ir susitraukimas
Suvirinimo metu suvirinimo siūlės ir aplinkinių sričių temperatūra pakyla, o medžiaga plečiasi. Baigus suvirinimą, šios sritys atvėsta ir susitraukia, o nuo suvirinimo siūlės esančios srities temperatūros pokytis yra mažas, todėl susitraukimas taip pat mažas. Dėl netolygaus šiluminio plėtimosi ir susitraukimo suvirinta siūlė deformuosis. Kontroliuojant suvirinimo temperatūrą, galima sumažinti šį netolygumą ir taip sumažinti deformacijos laipsnį.
Terminis įtempis
Netolygus temperatūros pasiskirstymas suvirinimo metu sukels terminį įtempį. Terminis įtempis yra viena iš pagrindinių suvirinimo deformacijos priežasčių. Kai suvirinimo temperatūra yra per aukšta arba aušinimo greitis per didelis, terminis įtempis žymiai padidėja, todėl deformacija padidėja.
Liekamasis įtempis
Baigus suvirinimą, suvirinimo siūlėje lieka tam tikras įtempis, vadinamas liekamuoju įtempiu. Liekamasis įtempis yra vienas iš būdingų suvirinimo deformacijos veiksnių. Tinkamai kontroliuojant temperatūrą, galima sumažinti liekamojo įtempio susidarymą, taip sumažinant suvirinimo deformaciją.

Suvirinimo deformacijos kontrolės priemonės
Siekiant sumažinti suvirinimo deformaciją, be griežto suvirinimo temperatūros kontrolės, taip pat galima imtis šių priemonių:
Protingas suvirinimo sekos projektavimas
Suvirinimo seka daro didelę įtaką suvirinimo deformacijai. Tinkama suvirinimo seka gali efektyviai sumažinti suvirinimo deformaciją. Pavyzdžiui, ilgiems suvirinimo siūlėms galima naudoti segmentinį atbulinio suvirinimo metodą arba praleidžiamojo suvirinimo metodą, siekiant sumažinti šilumos kaupimąsi ir deformaciją suvirinimo metu.
Tvirtas fiksavimo metodas
Suvirinimo metu standus fiksavimo metodas gali būti naudojamas suvirinimo detalės deformacijai apriboti. Pavyzdžiui, spaustukas arba atrama naudojami suvirinimo detalei pritvirtinti, kad suvirinimo metu ji lengvai nesideformuotų.
Antideformacinis metodas
Antideformacinis metodas – iš anksto pritaikyti suvirinimo siūlei deformaciją, priešingą suvirinimo deformacijai, kad būtų kompensuota suvirinimo metu susidariusi deformacija. Šis metodas reikalauja tikslaus įvertinimo ir koregavimo pagal suvirinimo deformacijos dėsnį ir laipsnį.
Apdorojimas po suvirinimo
Po suvirinimo suvirinimo detalę galima tinkamai apdoroti, pavyzdžiui, kalinti, vibruoti arba termiškai apdoroti, kad būtų pašalinti suvirinimo metu susidarę liekamieji įtempiai ir deformacija.

Atvejo analizė: ritininės grandinės suvirinimo temperatūros ir deformacijos valdymas
Toliau pateiktas realus atvejis, rodantis, kaip pagerinti ritininių grandinių suvirinimo kokybę kontroliuojant temperatūrą ir deformaciją.
Fonas
Ritininių grandinių gamybos įmonė gamina ritininių grandinių partiją transportavimo sistemoms, kurioms reikalinga aukšta suvirinimo kokybė ir maža suvirinimo deformacija. Ankstyvosios gamybos metu dėl netinkamo suvirinimo temperatūros valdymo kai kurios ritininės grandinės buvo sulenktos ir deformuotos kampu, o tai turėjo įtakos gaminio kokybei ir tarnavimo laikui.

Sprendimas
Temperatūros valdymo optimizavimas:
Prieš suvirinimą suvirinama ritininė grandinė yra pašildoma, o išankstinio pašildymo temperatūra nustatoma 150 ℃ pagal medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientą ir suvirinimo proceso reikalavimus.
Suvirinimo metu griežtai kontroliuojama suvirinimo srovė ir greitis, siekiant užtikrinti, kad suvirinimo temperatūra būtų tinkamame diapazone.
Po suvirinimo suvirinimo detalė yra termiškai apdorojama ir atliekamas atkaitinimo procesas. Temperatūra kontroliuojama 650 ℃, o izoliacijos laikas nustatomas 1 valanda, atsižvelgiant į ritininės grandinės storį.
Deformacijos kontrolės priemonės:
Suvirinimui naudojamas segmentinis atgalinio suvirinimo metodas, o kiekvienos suvirinimo sekcijos ilgis kontroliuojamas 100 mm tikslumu, siekiant sumažinti šilumos kaupimąsi suvirinimo metu.
Suvirinimo metu ritininė grandinė fiksuojama spaustuku, kad būtų išvengta suvirinimo deformacijos.
Po suvirinimo suvirinimo detalė kalama, kad būtų pašalintas suvirinimo metu susidaręs liekamasis įtempis.

Rezultatas
Dėl aukščiau nurodytų priemonių ritininės grandinės suvirinimo kokybė buvo gerokai pagerinta. Suvirinimo deformacija buvo efektyviai kontroliuojama, o lenkimo ir kampinės deformacijos dažnis sumažėjo daugiau nei 80 %. Tuo pačiu metu buvo užtikrintas suvirinimo dalių stiprumas ir tvirtumas, o gaminio tarnavimo laikas pailgintas 30 %.
Išvada
Temperatūros reguliavimo įtaka deformacijai ritininės grandinės suvirinimo metu yra daugialypė. Protingai kontroliuojant suvirinimo temperatūrą, galima efektyviai sumažinti suvirinimo deformaciją ir pagerinti suvirinimo kokybę. Tuo pačiu metu, derinant su protinga suvirinimo seka, standžiu fiksavimo metodu, apsaugos nuo deformacijos metodu ir po suvirinimo apdorojimo priemonėmis, galima dar labiau optimizuoti ritininės grandinės suvirinimo efektą.