Efeito do controle de temperatura na deformação durante a soldagem de correntes de rolos

Efeito do controle de temperatura na deformação durante a soldagem de correntes de rolos

Introdução
Na indústria moderna,corrente de rolosCorrentes de rolos são componentes mecânicos amplamente utilizados em sistemas de transmissão e transporte. Sua qualidade e desempenho afetam diretamente a eficiência operacional e a confiabilidade dos equipamentos mecânicos. A soldagem é uma das etapas principais no processo de fabricação de correntes de rolos, e o controle de temperatura durante a soldagem tem um impacto vital na deformação das correntes. Este artigo explorará em detalhes o mecanismo de influência do controle de temperatura na deformação durante a soldagem de correntes de rolos, os tipos de deformação mais comuns e suas medidas de controle, com o objetivo de fornecer referências técnicas para fabricantes de correntes de rolos e também uma base para o controle de qualidade para compradores atacadistas internacionais.

Controle de temperatura durante a soldagem de correntes de rolos
O processo de soldagem é essencialmente um processo de aquecimento e resfriamento localizado. Na soldagem por corrente de rolos, a soldagem a arco, a soldagem a laser e outras tecnologias de soldagem são comumente utilizadas, e esses métodos geram fontes de calor de alta temperatura. Durante a soldagem, a temperatura da solda e da área circundante aumenta rapidamente e depois diminui, enquanto a variação de temperatura na área distante da solda é pequena. Essa distribuição desigual de temperatura causa expansão e contração térmica desiguais do material, provocando deformação.
Efeito da temperatura de soldagem nas propriedades do material
Temperaturas de soldagem excessivamente altas podem causar o superaquecimento do material, tornando seus grãos grosseiros e, consequentemente, reduzindo suas propriedades mecânicas, como resistência e tenacidade. Ao mesmo tempo, temperaturas excessivamente altas também podem causar oxidação ou carbonização da superfície do material, afetando a qualidade da soldagem e o tratamento superficial subsequente. Por outro lado, temperaturas de soldagem muito baixas podem levar a uma soldagem insuficiente, resistência da solda inadequada e até mesmo defeitos como a falta de fusão.

Método de controle da temperatura de soldagem
Para garantir a qualidade da soldagem, a temperatura de soldagem deve ser rigorosamente controlada. Os métodos de controle comuns incluem:
Pré-aquecimento: O pré-aquecimento das peças da corrente de rolos a serem soldadas antes da soldagem pode reduzir o gradiente de temperatura durante o processo e, consequentemente, o estresse térmico.
Controle de temperatura entre camadas: No processo de soldagem multicamadas, controle rigorosamente a temperatura de cada camada após a soldagem para evitar superaquecimento ou resfriamento excessivo.
Tratamento térmico posterior: Após a conclusão da soldagem, as peças soldadas são submetidas a um tratamento térmico apropriado, como recozimento ou normalização, para eliminar a tensão residual gerada durante a soldagem.

Tipos e causas de deformação em soldagem
A deformação por soldagem é um fenômeno inevitável no processo de soldagem, especialmente em componentes relativamente complexos, como correntes de rolos. De acordo com a direção e a forma da deformação, ela pode ser dividida nos seguintes tipos:
Deformação por contração longitudinal e transversal
Durante o processo de soldagem, a solda e as áreas circundantes expandem-se quando aquecidas e contraem-se quando resfriadas. Devido à contração na direção da solda e à contração transversal, a peça soldada apresentará deformação por contração longitudinal e transversal. Essa deformação é um dos tipos mais comuns de deformação após a soldagem e geralmente é difícil de reparar, portanto, precisa ser controlada por meio de corte preciso e reserva de margem de contração antes da soldagem.
Deformação por flexão
A deformação por flexão é causada pela contração longitudinal e transversal da solda. Se a distribuição da solda no componente for assimétrica ou a sequência de soldagem for inadequada, a peça soldada poderá sofrer flexão após o resfriamento.
Deformação angular
A deformação angular é causada pela forma assimétrica da seção transversal da solda ou por camadas de solda inadequadas. Por exemplo, na soldagem de juntas em T, a contração em um dos lados da solda pode fazer com que o plano da solda sofra deformação por contração transversal ao redor da solda na direção da espessura.
Deformação ondulatória
A deformação ondulatória geralmente ocorre na soldagem de estruturas de chapas finas. Quando a solda é instável sob a tensão compressiva interna da soldagem, ela pode apresentar ondulações após o processo. Essa deformação é mais comum na soldagem de componentes de chapas finas de correntes de rolos.

O mecanismo de influência do controle de temperatura na deformação da soldagem
A influência do controle de temperatura no processo de soldagem sobre a deformação da solda se reflete principalmente nos seguintes aspectos:
Expansão e contração térmica
Durante a soldagem, a temperatura da solda e das áreas circundantes aumenta, e o material se expande. Ao término da soldagem, essas áreas esfriam e se contraem, enquanto a variação de temperatura na área distante da solda é pequena, assim como a contração. Essa expansão e contração térmica desiguais causam a deformação da peça soldada. Controlando a temperatura de soldagem, essa desigualdade pode ser reduzida, diminuindo, consequentemente, o grau de deformação.
Estresse térmico
A distribuição irregular de temperatura durante a soldagem gera tensões térmicas. Essas tensões são uma das principais causas de deformação em soldas. Quando a temperatura de soldagem é muito alta ou a velocidade de resfriamento é muito rápida, as tensões térmicas aumentam significativamente, resultando em maior deformação.
tensão residual
Após a soldagem, uma certa quantidade de tensão permanecerá dentro da junta soldada, denominada tensão residual. A tensão residual é um dos fatores inerentes à deformação da soldagem. Através de um controle adequado da temperatura, a geração de tensão residual pode ser reduzida, diminuindo assim a deformação da soldagem.

Medidas de controle para deformação em soldagem
Para reduzir a deformação na soldagem, além de controlar rigorosamente a temperatura de soldagem, as seguintes medidas também podem ser tomadas:
Projeto adequado da sequência de soldagem
A sequência de soldagem tem grande influência na deformação da solda. Uma sequência de soldagem adequada pode reduzir efetivamente a deformação. Por exemplo, para soldas longas, o método de soldagem de reforço segmentada ou o método de soldagem intermitente podem ser usados ​​para reduzir o acúmulo de calor e a deformação durante a soldagem.
Método de fixação rígida
Durante o processo de soldagem, o método de fixação rígida pode ser utilizado para limitar a deformação da peça soldada. Por exemplo, utiliza-se uma braçadeira ou suporte para fixar a peça no lugar, evitando que se deforme facilmente durante a soldagem.
Método anti-deformação
O método anti-deformação consiste em aplicar antecipadamente uma deformação oposta à deformação de soldagem na peça soldada, a fim de compensar a deformação gerada durante o processo. Este método requer estimativa e ajuste precisos, de acordo com a lei e o grau de deformação da soldagem.
Tratamento pós-soldagem
Após a soldagem, a peça soldada pode ser submetida a um pós-processamento adequado, como martelamento, vibração ou tratamento térmico, para eliminar a tensão residual e a deformação geradas durante o processo.

Análise de caso: controle de temperatura e deformação na soldagem de correntes de rolos.
O presente estudo de caso real demonstra como melhorar a qualidade da soldagem de correntes de rolos por meio do controle de temperatura e de deformação.
Fundo
Uma empresa fabricante de correntes de rolos produz um lote de correntes para sistemas de transporte, exigindo alta qualidade de soldagem e mínima deformação. No início da produção, devido ao controle inadequado da temperatura de soldagem, algumas correntes de rolos apresentaram curvatura e deformação angular, o que afetou a qualidade e a vida útil do produto.

Solução
Otimização do controle de temperatura:
Antes da soldagem, a corrente de rolos a ser soldada é pré-aquecida, e a temperatura de pré-aquecimento é determinada em 150°C, de acordo com o coeficiente de expansão térmica do material e os requisitos do processo de soldagem.
Durante o processo de soldagem, a corrente e a velocidade de soldagem são rigorosamente controladas para garantir que a temperatura de soldagem esteja dentro da faixa adequada.
Após a soldagem, a parte soldada passa por um tratamento térmico posterior, adotando-se o processo de recozimento. A temperatura é controlada a 650 °C e o tempo de recozimento é determinado em 1 hora, de acordo com a espessura da corrente de rolos.
Medidas de controle de deformação:
O método de soldagem segmentada na parte traseira é utilizado para a soldagem, e o comprimento de cada seção de soldagem é controlado em até 100 mm para reduzir o acúmulo de calor durante o processo.
Durante o processo de soldagem, a corrente de rolos é fixada no lugar com uma braçadeira para evitar deformações causadas pela soldagem.
Após a soldagem, a peça soldada é martelada para eliminar a tensão residual gerada durante o processo.

Resultado
Por meio das medidas acima, a qualidade da soldagem da corrente de rolos foi significativamente aprimorada. A deformação da solda foi controlada de forma eficaz, e a incidência de deformação por flexão e deformação angular foi reduzida em mais de 80%. Ao mesmo tempo, a resistência e a tenacidade das peças soldadas foram garantidas, e a vida útil do produto foi estendida em 30%.
Conclusão
A influência do controle de temperatura na deformação durante a soldagem de correntes de rolos é multifacetada. Controlando adequadamente a temperatura de soldagem, a deformação pode ser reduzida de forma eficaz e a qualidade da solda, melhorada. Além disso, combinando uma sequência de soldagem adequada, um método de fixação rígida, métodos anti-deformação e medidas de tratamento pós-soldagem, o efeito da soldagem da corrente de rolos pode ser ainda mais otimizado.