Kaip sumažinti ritininės grandinės liekamąjį įtempį po suvirinimo
Ritininių grandinių gamybos ir apdirbimo procese suvirinimas yra pagrindinis procesas. Tačiau po suvirinimo ritininėse grandinėse dažnai lieka liekamasis įtempis. Jei nebus imtasi veiksmingų priemonių jam sumažinti, tai turės daug neigiamo poveikio grandinių kokybei ir veikimui.ritininė grandinė, pvz., sumažina jos nuovargio stiprumą, sukelia deformaciją ir net lūžį, taip paveikdamas įprastą ritininės grandinės naudojimą ir tarnavimo laiką įvairiuose mechaniniuose įrenginiuose. Todėl labai svarbu nuodugniai ištirti ir įvaldyti metodus, kaip sumažinti ritininės grandinės suvirinimo liekamąjį įtempį.
1. Liekamojo įtempio priežastys
Suvirinimo proceso metu ritininės grandinės suvirinimo dalis bus netolygiai įkaitinama ir aušinama. Suvirinimo metu suvirinimo siūlės ir aplinkinės srities temperatūra sparčiai kyla, metalinė medžiaga plečiasi; o aušinimo proceso metu metalo susitraukimą šiose vietose riboja aplinkinis neįkaitintas metalas, todėl susidaro suvirinimo liekamasis įtempis.
Suvirinimo metu susidarančios apribotos sąlygos taip pat turės įtakos liekamojo įtempio dydžiui ir pasiskirstymui. Jei ritininė grandinė suvirinimo metu yra labai apribota, t. y. fiksuotos arba apribotos deformacijos laipsnis yra didelis, tai aušinimo proceso metu po suvirinimo atitinkamai padidės ir liekamasis įtempis, atsirandantis dėl negalėjimo laisvai susitraukti.
Negalima ignoruoti ir paties metalo medžiagos veiksnių. Skirtingos medžiagos pasižymi skirtingomis terminėmis fizikinėmis ir mechaninėmis savybėmis, dėl kurių suvirinimo metu medžiagos skirtingai plečiasi, susitraukia ir tempia traukiasi, o tai turi įtakos liekamųjų įtempių susidarymui. Pavyzdžiui, kai kurie didelio stiprumo legiruoti plienai pasižymi didele tempia traukiasi ir linkę susidaryti dideliems liekamiesiems įtempiams suvirinimo metu.
2. Liekamojo įtempio mažinimo ritininės grandinės suvirinimo metu metodai
(I) Optimizuoti suvirinimo procesą
Protingai išdėstykite suvirinimo seką: ritininės grandinės suvirinimo metu pirmiausia reikia suvirinti siūles su dideliu susitraukimu, o vėliau – su mažu susitraukimu. Tai leidžia suvirinimo siūlei laisviau susitraukti suvirinimo metu, sumažinant liekamąjį įtempį, atsirandantį dėl riboto suvirinimo susitraukimo. Pavyzdžiui, suvirinant ritininės grandinės vidinę ir išorinę grandinės plokštes, pirmiausia suvirinama vidinė grandinės plokštė, o po to, kai ji atvėsta, suvirinama išorinė grandinės plokštė, kad susitraukiant vidinės grandinės plokštės suvirinimo siūlė nebūtų per daug apribota išorinės grandinės plokštės.
Naudokite tinkamus suvirinimo metodus ir parametrus: Skirtingi suvirinimo metodai turi skirtingus ritininių grandinių liekamuosius įtempius. Pavyzdžiui, suvirinimas apsauginėse dujose gali tam tikru mastu sumažinti karščio paveiktą zoną, palyginti su kai kuriais tradiciniais suvirinimo metodais, dėl koncentruotos lanko šilumos ir didelio šiluminio efektyvumo, taip sumažinant liekamąjį įtempį. Tuo pačiu metu taip pat labai svarbu pagrįstai pasirinkti tokius parametrus kaip suvirinimo srovė, įtampa ir suvirinimo greitis. Per didelė suvirinimo srovė sukels per didelį suvirinimo įsiskverbimą ir per didelį šilumos tiekimą, dėl ko suvirinimo jungtis perkais ir padidės liekamasis įtempis; o tinkami suvirinimo parametrai gali padaryti suvirinimo procesą stabilesnį, sumažinti suvirinimo defektus ir taip sumažinti liekamąjį įtempį.
Tarpinio sluoksnio temperatūros kontrolė: Suvirinant ritinines grandines keliais sluoksniais ir keliais etapais, tarpinio sluoksnio temperatūros kontrolė yra veiksminga priemonė liekamiesiems įtempiams sumažinti. Tinkama tarpinio sluoksnio temperatūra gali išlaikyti gerą suvirinimo siūlės ir karščio paveiktos zonos metalo plastiškumą suvirinimo proceso metu, o tai skatina suvirinimo siūlės susitraukimą ir įtempių pašalinimą. Paprastai tarpinio sluoksnio temperatūra turėtų būti nustatoma pagal ritininėje grandinėje naudojamų medžiagų savybes ir suvirinimo proceso reikalavimus, o temperatūra suvirinimo proceso metu turėtų būti matuojama ir kontroliuojama, siekiant užtikrinti, kad tarpinio sluoksnio temperatūra būtų tinkamame diapazone.
(II) Imkitės tinkamų suvirinimo išankstinio ir papildomo pašildymo priemonių
Išankstinis pašildymas: Prieš suvirinant ritininę grandinę, suvirinimo siūlės išankstinis pašildymas gali efektyviai sumažinti suvirinimo metu susidarančius liekamuosius įtempius. Išankstinis pašildymas gali sumažinti suvirinimo siūlės temperatūros skirtumą ir suvirinimo metu tolygesnį temperatūros pasiskirstymą, taip sumažinant dėl temperatūros gradiento atsirandantį terminį įtempį. Be to, išankstinis pašildymas taip pat gali padidinti pradinę suvirinimo siūlės temperatūrą, sumažinti suvirinimo metalo ir pagrindinės medžiagos temperatūros skirtumą, pagerinti suvirinimo siūlės eksploatacines savybes, sumažinti suvirinimo defektų susidarymą ir taip sumažinti liekamuosius įtempius. Išankstinio pašildymo temperatūra turėtų būti nustatoma atsižvelgiant į ritininės grandinės medžiagos sudėtį, storį, suvirinimo metodą ir aplinkos temperatūrą.
Papildomas kaitinimas: Papildomas kaitinimas po suvirinimo, t. y. dehidrinimas, taip pat yra viena iš svarbių priemonių, siekiant sumažinti liekamąjį įtempį ritininės grandinės suvirinimo metu. Papildomo kaitinimo metu suvirinimo siūlė paprastai iškart po suvirinimo įkaitinama iki maždaug 250–350 ℃ ir atvėsinama iki tam tikros temperatūros, o po to, tam tikrą laiką palaikius šiltą, lėtai atvėsinama. Pagrindinė papildomo kaitinimo funkcija – pagreitinti vandenilio atomų difuziją ir išėjimą iš suvirinimo siūlės ir karščio paveiktos zonos, sumažinti vandenilio kiekį suvirinimo siūlėje, taip sumažinant vandenilio sukelto įtempio korozijos įtrūkimų tikimybę, taip pat padėti sumažinti suvirinimo liekamąjį įtempį. Papildomas kaitinimas yra ypač svarbus suvirinant kai kuriuos didelio stiprumo plienus ir storasienes ritinines grandines.
(III) Atlikti terminį apdorojimą po suvirinimo
Bendras aukštos temperatūros atleidimas: visą ritininę grandinę įdėkite į kaitinimo krosnį, lėtai kaitinkite iki maždaug 600–700 ℃, palaikykite šiltą tam tikrą laiką, o tada atvėsinkite krosnyje iki kambario temperatūros. Šis bendras aukštos temperatūros atleidimo apdorojimas gali efektyviai pašalinti liekamąjį įtempį ritininėje grandinėje, paprastai galima pašalinti 80–90 % liekamojo įtempio. Aukštos temperatūros atleidimo temperatūra ir laikas turėtų būti tiksliai kontroliuojami atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip ritininės grandinės medžiaga, dydis ir eksploataciniai reikalavimai, kad būtų užtikrintas terminio apdorojimo efektas ir kokybė. Tačiau bendram aukštos temperatūros atleidimui reikalinga didesnė terminio apdorojimo įranga, o apdorojimo kaina yra gana didelė, tačiau kai kuriems ritininių grandinių gaminiams, kuriems keliami griežti liekamojo įtempio reikalavimai, tai idealus būdas pašalinti liekamąjį įtempį.
Vietinis aukštoje temperatūroje atleidimas: kai ritininė grandinė yra didelio dydžio arba sudėtingos formos ir sunku ją atleisti aukštoje temperatūroje, galima naudoti vietinį aukštoje temperatūroje atleidimą. Vietinio aukštoje temperatūroje atleidimo metu kaitinamas tik ritininės grandinės suvirinimo siūlė ir aplink ją esanti sritis, siekiant pašalinti liekamąjį įtempį toje srityje. Palyginti su bendruoju aukštoje temperatūroje atleidimu, vietiniam aukštoje temperatūroje atleidimui reikia santykinai mažiau įrangos ir apdorojimo sąnaudų, tačiau jo poveikis pašalinant liekamąjį įtempį nėra toks išsamus kaip bendrojo aukštoje temperatūroje atleidimo. Atliekant vietinį aukštoje temperatūroje atleidimą, reikia atkreipti dėmesį į kaitinimo srities tolygumą ir kaitinimo temperatūros kontrolę, kad būtų išvengta naujų įtempių koncentracijos ar kitų kokybės problemų, kurias sukelia vietinis perkaitimas ar nevienoda temperatūra.
(IV) Mechaninis tempimo metodas
Mechaninis tempimo metodas – tai po suvirinimo ritininei grandinei taikoma tempimo jėga, sukelianti plastinę deformaciją, taip kompensuojant suvirinimo proceso metu susidariusią liekamąją gniuždymo deformaciją ir sumažinant liekamąjį įtempį. Faktiškai naudojant specialią tempimo įrangą, galima nustatyti tinkamą tempimo jėgą ir tempimo greitį pagal ritininės grandinės specifikacijas ir eksploatacinius reikalavimus, kad ritininė grandinė būtų tolygiai ištempta. Šis metodas gerai veikia kai kuriuos ritininės grandinės gaminius, kuriems reikalingas tikslus dydžio valdymas ir liekamojo įtempio pašalinimas, tačiau tam reikia atitinkamos tempimo įrangos ir profesionalių operatorių, taip pat tam tikrų reikalavimų gamybos vietoms ir proceso sąlygoms.
(V) Tempimo tempimo metodas tempiant pagal temperatūros skirtumą
Pagrindinis tempimo metodo, naudojamo tempiant pagal temperatūros skirtumą, principas yra panaudoti vietinio kaitinimo sukurtą temperatūros skirtumą, kad suvirinimo vietoje būtų sukurta tempiamoji deformacija, taip sumažinant liekamąjį įtempį. Konkretus veiksmas yra toks: oksiacetileno degikliu kaitinamas kiekviena ritininės grandinės suvirinimo siūlės pusė, o tuo pačiu metu tam tikru atstumu už degiklio per vandens vamzdį su skylių eile purškiamas vanduo aušinimui. Tokiu būdu abiejose suvirinimo siūlės pusėse susidaro aukštos temperatūros sritis, o suvirinimo vietos temperatūra yra žema. Metalas abiejose pusėse dėl karščio plečiasi ir ištempia suvirinimo vietą esant žemesnei temperatūrai, taip pašalinant dalį suvirinimo likutinio įtempio. Tempimo pagal temperatūros skirtumą metodo įranga yra gana paprasta ir lengvai valdoma. Ją galima lanksčiai taikyti statybvietėje ar gamybos vietoje, tačiau jos poveikį liekamojo įtempio šalinimui labai veikia tokie parametrai kaip kaitinimo temperatūra, aušinimo greitis ir vandens purškimo atstumas. Ją reikia tiksliai valdyti ir reguliuoti pagal faktines sąlygas.
(VI) Vibracijos senėjimo apdorojimas
Vibracinio sendinimo apdorojimas naudoja vibracijos mechaninės energijos poveikį, kad ritininė grandinė rezonuotų, taip suvienodindamas ir sumažindamas liekamąjį įtempį ruošinio viduje. Ritininė grandinė dedama ant specialios vibracinio sendinimo įrangos, o sužadinimo dažnis ir amplitudė reguliuojami taip, kad ritininė grandinė rezonuotų per tam tikrą laiką. Rezonanso proceso metu ritininės grandinės viduje esantys metalo grūdeliai slysta ir persitvarko, pagerėja mikrostruktūra, o liekamasis įtempis palaipsniui mažėja. Vibracinio sendinimo apdorojimas turi paprastos įrangos, trumpo apdorojimo laiko, mažos kainos, didelio efektyvumo ir kt. privalumų, be to, jis neturi įtakos ritininės grandinės paviršiaus kokybei. Todėl jis plačiai naudojamas ritininių grandinių gamyboje. Apskritai vibracinio sendinimo apdorojimas gali pašalinti apie 30–50 % ritininės grandinės suvirinimo liekamojo įtempio. Kai kuriems ritininių grandinių gaminiams, kuriems nereikia ypač didelio liekamojo įtempio, vibracinis sendinimo apdorojimas yra ekonomiškas ir efektyvus būdas pašalinti liekamąjį įtempį.
(VII) Kalimo metodas
Kalimo metodas yra paprastas ir dažnai naudojamas metodas suvirinimo liekamųjų įtempių mažinimui. Suvirinus ritininę grandinę, kai suvirinimo temperatūra yra 100–150 ℃ arba aukštesnė nei 400 ℃, mažu plaktuku tolygiai pabaksnokite suvirinimo siūlę ir gretimas sritis, kad sukeltumėte vietinę metalo plastinę deformaciją ir taip sumažintumėte liekamųjų įtempių sumažėjimą. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad kaltinimo proceso metu reikėtų vengti 200–300 ℃ temperatūros diapazono, nes šiuo metu metalas yra trapus, o kaltinimas gali lengvai sukelti suvirinimo siūlės įtrūkimus. Be to, kaltinimo jėga ir dažnis turėtų būti vidutiniai ir turėtų būti koreguojami atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip ritininės grandinės storis ir suvirinimo siūlės dydis, kad būtų užtikrintas kaltinimo efektas ir kokybė. Kalimo metodas paprastai tinka kai kuriems mažiems, paprastiems ritininės grandinės suvirinimo mazgams. Dideliems arba sudėtingiems ritininės grandinės suvirinimo mazgams kaltinimo metodo poveikis gali būti ribotas ir jį reikia naudoti kartu su kitais metodais.
3. Kaip pasirinkti tinkamą liekamųjų įtempių mažinimo metodą
Realioje gamyboje, atsižvelgiant į skirtingas situacijas ir ritininės grandinės reikalavimus, būtina išsamiai apsvarstyti įvairių liekamojo įtempio mažinimo metodų privalumus ir trūkumus, taikymo sritį, kainą ir kitus veiksnius, kad būtų galima pasirinkti tinkamą apdorojimo metodą. Pavyzdžiui, kai kurioms didelio tikslumo, didelio stiprumo, storasienėms ritininėms grandinėms geriausias pasirinkimas gali būti bendras aukštoje temperatūroje atliekamas grūdinimas; o kai kurioms didelėms ritininių grandinių partijoms ir paprastoms formoms vibracinis sendinimas arba kalimo metodas gali veiksmingai sumažinti gamybos sąnaudas ir pagerinti gamybos efektyvumą. Tuo pačiu metu, renkantis liekamojo įtempio mažinimo metodą, taip pat būtina visapusiškai atsižvelgti į ritininės grandinės naudojimo aplinką ir darbo sąlygas, siekiant užtikrinti, kad pasirinktas metodas atitiktų ritininės grandinės eksploatacinius reikalavimus ir kokybės standartus realiomis naudojimo sąlygomis.
4. Liekamojo įtempio mažinimo vaidmuo gerinant ritininių grandinių kokybę ir našumą
Sumažinus suvirinimo liekamąjį įtempį, galima žymiai pagerinti ritininių grandinių atsparumą nuovargiui. Sumažinus arba pašalinus liekamąjį tempiamąjį įtempį ritininėje grandinėje, atitinkamai sumažėja ir faktinis įtempio lygis, kurį ji patiria eksploatacijos metu, taip sumažinant lūžių, atsirandančių dėl nuovargio įtrūkimų atsiradimo ir plitimo, riziką ir pailginant ritininės grandinės tarnavimo laiką.
Tai padeda pagerinti ritininės grandinės matmenų stabilumą ir formos tikslumą. Per didelis liekamasis įtempis gali deformuoti ritininę grandinę naudojimo metu, paveikti jos atitikimo tikslumą su žvaigriaračiais ir kitais komponentais, taigi ir normalų mechaninės įrangos veikimą. Sumažinus liekamąjį įtempį, ritininė grandinė gali išlaikyti gerą matmenų stabilumą ir formos tikslumą naudojimo metu, taip pat pagerinti perdavimo patikimumą ir tikslumą.
Tai gali sumažinti ritininių grandinių polinkį įtempių korozijos įtrūkimams korozinėje aplinkoje. Liekamasis tempiamasis įtempis padidins ritininių grandinių jautrumą įtempių korozijos įtrūkimams korozinėje terpėje, o likutinio įtempio sumažinimas gali veiksmingai sumažinti šią riziką, pagerinti ritininių grandinių atsparumą korozijai atšiaurioje aplinkoje ir išplėsti jų taikymo sritį.
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 30 d.