Hoe verminder je de restspanning van een rollenketting na het lassen?

Hoe verminder je de restspanning van een rollenketting na het lassen?
Bij de productie en fabricage van rollenkettingen is lassen een cruciale stap. Na het lassen blijft er echter vaak restspanning in de rollenketting achter. Als er geen effectieve maatregelen worden genomen om deze spanning te verminderen, kan dit veel negatieve gevolgen hebben voor de kwaliteit en prestaties.rollenkettingDit kan leiden tot een verminderde vermoeiingssterkte, vervorming en zelfs breuk, waardoor het normale gebruik en de levensduur van de rollenketting in diverse mechanische apparatuur worden beïnvloed. Daarom is het van groot belang om methoden te bestuderen en te beheersen om de restspanning bij het lassen van rollenkettingen te verminderen.

1. Oorzaken van restspanning
Tijdens het lasproces wordt het lasgedeelte van de rollenketting blootgesteld aan ongelijkmatige verwarming en afkoeling. Tijdens het lassen stijgt de temperatuur van de las en de omliggende omgeving snel, waardoor het metaal uitzet. Tijdens het afkoelen wordt de krimp van het metaal in deze gebieden beperkt door het omringende, niet-verwarmde metaal, waardoor restspanningen ontstaan.
De randvoorwaarden tijdens het lassen beïnvloeden ook de grootte en verdeling van de restspanning. Als de rollenketting tijdens het lassen sterk wordt gefixeerd, dat wil zeggen dat de mate van fixatie of beperkte vervorming groot is, dan zal de restspanning die ontstaat door het onvermogen om vrij te krimpen tijdens het afkoelingsproces na het lassen navenant toenemen.
De eigenschappen van het metaal zelf mogen niet worden genegeerd. Verschillende materialen hebben verschillende thermische, fysische en mechanische eigenschappen, wat leidt tot verschillende thermische uitzetting, krimp en vloeigrens tijdens het lassen, en daarmee tot een grotere restspanning. Zo hebben sommige hoogsterkte gelegeerde staalsoorten een hoge vloeigrens en zijn ze gevoelig voor het ontstaan ​​van grote restspanningen tijdens het lassen.

2. Methoden om restspanning bij het lassen van rollenkettingen te verminderen

(I) Optimaliseer het lasproces

Zorg voor een verstandige lasvolgorde: Bij het lassen van rollenkettingen moeten de lassen met de grootste krimp eerst worden gelast en de lassen met de kleinste krimp later. Hierdoor kan de las tijdens het lassen vrijer krimpen, waardoor de restspanning die ontstaat door beperkte krimp wordt verminderd. Bijvoorbeeld, bij het lassen van de binnen- en buitenplaat van een rollenketting wordt eerst de binnenplaat gelast en vervolgens, na afkoeling, de buitenplaat. Op deze manier wordt de las van de binnenplaat niet te veel beperkt door de buitenplaat tijdens het krimpen.

Gebruik de juiste lasmethoden en -parameters: Verschillende lasmethoden hebben verschillende restspanningen op rollenkettingen. Zo kan gasbeschermd lassen de warmtebeïnvloede zone tot op zekere hoogte verkleinen in vergelijking met sommige traditionele lasmethoden, dankzij de geconcentreerde boogwarmte en het hoge thermische rendement, waardoor de restspanning afneemt. Tegelijkertijd is het cruciaal om parameters zoals lasstroom, spanning en lassnelheid op de juiste manier te kiezen. Een te hoge lasstroom leidt tot overmatige laspenetratie en overmatige warmte-inbreng, waardoor de lasverbinding oververhit raakt en de restspanning toeneemt. De juiste lasparameters daarentegen zorgen voor een stabieler lasproces, verminderen lasfouten en daarmee de restspanning.
Temperatuurregeling tussen de lagen: Bij het lassen van rollenkettingen in meerdere lagen en meerdere doorgangen is het beheersen van de temperatuur tussen de lagen een effectieve maatregel om restspanningen te verminderen. Een geschikte temperatuur tussen de lagen zorgt ervoor dat het metaal van de las en de warmtebeïnvloede zone tijdens het lasproces een goede plasticiteit behouden, wat bevorderlijk is voor de krimp van de las en de spanningsvermindering. Over het algemeen moet de temperatuur tussen de lagen worden bepaald op basis van de eigenschappen van de gebruikte materialen in de rollenketting en de eisen van het lasproces. De temperatuur tijdens het lasproces moet worden gemeten en gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de temperatuur tussen de lagen binnen het juiste bereik blijft.
(II) Pas passende maatregelen toe voor het voorverwarmen en naverwarmen van het lassen.
Voorverwarmen: Voordat de rollenketting wordt gelast, kan het voorverwarmen van het laswerkstuk de restspanningen tijdens het lassen effectief verminderen. Voorverwarmen verkleint het temperatuurverschil van de lasnaad en zorgt voor een gelijkmatigere temperatuurverdeling tijdens het lassen, waardoor de thermische spanning als gevolg van temperatuurgradiënten afneemt. Bovendien verhoogt voorverwarmen de begintemperatuur van het laswerkstuk, verkleint het het temperatuurverschil tussen het lasmetaal en het basismateriaal, verbetert de prestaties van de lasnaad, vermindert het ontstaan ​​van lasfouten en daarmee de restspanningen. De voorverwarmingstemperatuur moet worden bepaald op basis van de samenstelling, dikte, lasmethode en omgevingstemperatuur van het rollenkettingmateriaal.
Nabehandeling: Nabehandeling met warmte, oftewel dehydrogeneringsbehandeling, is een belangrijke methode om de restspanning bij het lassen van rollenkettingen te verminderen. Bij deze nabehandeling wordt het laswerkstuk direct na het lassen verwarmd tot ongeveer 250-350 °C en vervolgens afgekoeld tot een bepaalde temperatuur. Daarna wordt het na een bepaalde tijd langzaam verder afgekoeld. De belangrijkste functie van de nabehandeling is het versnellen van de diffusie en ontsnapping van waterstofatomen in de las en de warmtebeïnvloede zone, het verlagen van het waterstofgehalte in het laswerkstuk, waardoor de kans op waterstofgeïnduceerde spanningscorrosie afneemt en de restspanning bij het lassen wordt verminderd. Nabehandeling met warmte is met name belangrijk bij het lassen van bepaalde hoogsterkte staalsoorten en dikwandige rollenkettingen.
(III) Voer een warmtebehandeling na het lassen uit
Algehele hogetemperatuurontlating: Plaats de gehele rollenketting in een verwarmingsoven en verwarm deze langzaam tot ongeveer 600-700 °C. Houd de ketting gedurende een bepaalde tijd op deze temperatuur en laat deze vervolgens samen met de oven afkoelen tot kamertemperatuur. Deze algehele hogetemperatuurontlating kan de restspanning in de rollenketting effectief elimineren; doorgaans wordt 80-90% van de restspanning verwijderd. De temperatuur en de duur van de hogetemperatuurontlating moeten nauwkeurig worden geregeld op basis van factoren zoals het materiaal, de afmetingen en de prestatie-eisen van de rollenketting om het effect en de kwaliteit van de warmtebehandeling te garanderen. Algehele hogetemperatuurontlating vereist echter grotere warmtebehandelingsapparatuur en de behandelingskosten zijn relatief hoog, maar voor sommige rollenkettingproducten met strenge eisen aan restspanning is het een ideale methode om restspanning te elimineren.
Plaatselijk hogetemperatuurontlaten: Wanneer de rollenketting groot of complex van vorm is en een algehele hogetemperatuurontlaten moeilijk is, kan plaatselijk hogetemperatuurontlaten worden toegepast. Bij plaatselijk hogetemperatuurontlaten wordt alleen de lasnaad van de rollenketting en het gebied eromheen verhit om restspanningen in dat gebied te elimineren. Vergeleken met algehele hogetemperatuurontlaten stelt plaatselijk hogetemperatuurontlaten relatief lagere eisen aan de apparatuur en zijn de verwerkingskosten lager, maar het effect op het elimineren van restspanningen is minder grondig dan bij algehele hogetemperatuurontlaten. Bij het uitvoeren van plaatselijk hogetemperatuurontlaten moet aandacht worden besteed aan de gelijkmatigheid van het verhitte gebied en de controle van de verhittingstemperatuur om nieuwe spanningsconcentraties of andere kwaliteitsproblemen te voorkomen die worden veroorzaakt door plaatselijke oververhitting of ongelijkmatige temperatuur.
(IV) Mechanische rekmethode
De mechanische rekmethode houdt in dat na het lassen een trekkracht op de rollenketting wordt uitgeoefend om plastische vervorming te veroorzaken. Hierdoor wordt de restvervorming die tijdens het lasproces is ontstaan, gecompenseerd en wordt de restspanning verminderd. In de praktijk kan speciale rekapparatuur worden gebruikt om de juiste trekkracht en reksnelheid in te stellen, afhankelijk van de specificaties en prestatie-eisen van de rollenketting, om de rollenketting gelijkmatig te rekken. Deze methode is effectief voor bepaalde rollenkettingproducten die nauwkeurige maatvoering en eliminatie van restspanning vereisen, maar vereist wel de juiste rekapparatuur en gekwalificeerde operators, en stelt bepaalde eisen aan de productielocatie en procesomstandigheden.
(V) Rekmethode op basis van temperatuurverschil
Het basisprincipe van de temperatuurverschil-rektechniek is het benutten van het temperatuurverschil dat ontstaat door lokale verhitting om trekvervorming in het lasgebied te veroorzaken, waardoor restspanningen worden verminderd. De specifieke werkwijze is als volgt: met een autogeenbrander worden beide zijden van de rollenkettinglas verhit, terwijl tegelijkertijd een waterleiding met een rij gaten op een bepaalde afstand achter de brander wordt gebruikt om water te sproeien voor koeling. Op deze manier ontstaat aan beide zijden van de las een gebied met hoge temperatuur, terwijl de temperatuur in het lasgebied laag blijft. Het metaal aan beide zijden zet uit door de warmte en rekt het lasgebied met de lagere temperatuur uit, waardoor restspanningen in de las worden verminderd. De apparatuur voor de temperatuurverschil-rektechniek is relatief eenvoudig en gemakkelijk te bedienen. Het kan flexibel worden toegepast op bouw- of productielocaties, maar het effect op het verminderen van restspanningen wordt sterk beïnvloed door parameters zoals de verwarmingstemperatuur, de koelsnelheid en de afstand van de watersproeier. Deze parameters moeten nauwkeurig worden gecontroleerd en aangepast aan de feitelijke omstandigheden.
(VI) Trillingsverouderingsbehandeling
Vibratieveroudering maakt gebruik van de mechanische energie van trillingen om de rollenketting te laten resoneren, waardoor de restspanning in het werkstuk wordt gehomogeniseerd en verminderd. De rollenketting wordt op een speciale vibratieverouderingsinstallatie geplaatst en de frequentie en amplitude van de exciter worden aangepast om de rollenketting gedurende een bepaalde tijd te laten resoneren. Tijdens het resonantieproces verschuiven en herschikken de metaalkorrels in de rollenketting, verbetert de microstructuur en neemt de restspanning geleidelijk af. Vibratieveroudering heeft als voordelen eenvoudige apparatuur, korte verwerkingstijd, lage kosten, hoge efficiëntie, enz., en heeft geen invloed op de oppervlaktekwaliteit van de rollenketting. Daarom wordt het veelvuldig gebruikt in de rollenkettingproductie. Over het algemeen kan vibratieveroudering ongeveer 30% tot 50% van de restspanning in gelaste rollenkettingen elimineren. Voor sommige rollenkettingproducten die geen bijzonder hoge restspanning vereisen, is vibratieveroudering een economische en effectieve methode om restspanning te verminderen.
(VII) Hamermethode
De hamermethode is een eenvoudige en veelgebruikte methode om restspanningen in lasnaden te verminderen. Nadat de rollenketting is gelast, wordt, wanneer de lastemperatuur 100-150 °C of hoger is dan 400 °C, met een kleine hamer gelijkmatig op de las en de aangrenzende gebieden getikt. Dit veroorzaakt plaatselijke plastische vervorming van het metaal, waardoor de restspanningen worden verminderd. Het is belangrijk om tijdens het hamerproces te voorkomen dat er wordt gehamerd bij temperaturen tussen 200 en 300 °C, omdat het metaal dan bros is en het hameren gemakkelijk scheuren in de las kan veroorzaken. Daarnaast moeten de kracht en frequentie van het hameren gematigd zijn en worden aangepast aan factoren zoals de dikte van de rollenketting en de grootte van de las om een ​​optimaal hamereffect en een goede kwaliteit te garanderen. De hamermethode is doorgaans geschikt voor kleine, eenvoudige lasverbindingen van rollenkettingen. Voor grote of complexe lasverbindingen van rollenkettingen kan het effect van de hamermethode beperkt zijn en moet deze in combinatie met andere methoden worden gebruikt.

3. Hoe kies je een geschikte methode voor het verminderen van restspanningen?
In de praktijk is het, afhankelijk van de specifieke situatie en eisen van de rollenketting, noodzakelijk om de voor- en nadelen, het toepassingsgebied, de kosten en andere factoren van verschillende methoden voor het verminderen van restspanningen zorgvuldig af te wegen om een ​​geschikte behandelingsmethode te selecteren. Zo kan bijvoorbeeld voor sommige zeer nauwkeurige, sterke, dikwandige rollenkettingen een algehele hogetemperatuurbehandeling de beste keuze zijn; terwijl voor grotere series en eenvoudige rollenkettingen vibratieveroudering of hameren de productiekosten effectief kan verlagen en de productie-efficiëntie kan verbeteren. Tegelijkertijd is het bij de keuze van een methode voor het verminderen van restspanningen ook van belang om rekening te houden met de gebruiksomgeving en de werkomstandigheden van de rollenketting, om ervoor te zorgen dat de gekozen methode voldoet aan de prestatie-eisen en kwaliteitsnormen van de rollenketting in de praktijk.
4. De rol van het verminderen van restspanning bij het verbeteren van de kwaliteit en prestaties van rollenkettingen
Het verminderen van restspanningen na het lassen kan de vermoeiingssterkte van rollenkettingen aanzienlijk verbeteren. Wanneer de resterende trekspanning in de rollenketting wordt verminderd of geëlimineerd, neemt de werkelijke spanning die de ketting tijdens gebruik ondervindt navenant af. Hierdoor wordt het risico op breuk door het ontstaan ​​en de uitbreiding van vermoeiingsscheuren verminderd en de levensduur van de rollenketting verlengd.
Het helpt de dimensionale stabiliteit en vormnauwkeurigheid van de rollenketting te verbeteren. Overmatige restspanning kan ervoor zorgen dat de rollenketting tijdens gebruik vervormt, waardoor de afstemming met tandwielen en andere componenten wordt beïnvloed en de normale werking van de mechanische apparatuur wordt verstoord. Door de restspanning te verminderen, kan de rollenketting tijdens gebruik een goede dimensionale stabiliteit en vormnauwkeurigheid behouden en de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de transmissie verbeteren.
Het kan de neiging tot spanningscorrosie van rollenkettingen in corrosieve omgevingen verminderen. Restspanning verhoogt de gevoeligheid van rollenkettingen voor spanningscorrosie in corrosieve media. Het verminderen van restspanning kan dit risico effectief verlagen, de corrosiebestendigheid van rollenkettingen in zware omstandigheden verbeteren en hun toepassingsgebied verbreden.