Analiza influenței deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role

Analiza influenței deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role

Introducere
Fiind o componentă de bază importantă, utilizată pe scară largă în diverse sisteme mecanice de transmisie și transport, performanța și durata de viață alanț cu roleau un impact vital asupra fiabilității și eficienței de funcționare a întregului echipament. Printre numeroșii factori care afectează durata de viață la oboseală a lanțului cu role, deformarea prin sudură este un aspect important care nu poate fi ignorat. Acest articol va explora în profunzime mecanismul de influență, gradul de influență și măsurile de control corespunzătoare ale deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role, cu scopul de a ajuta practicienii din industriile conexe să înțeleagă mai bine această problemă, astfel încât să ia măsuri eficiente pentru a îmbunătăți calitatea și fiabilitatea lanțului cu role, a prelungi durata de viață a acestuia și a asigura funcționarea stabilă a sistemului mecanic.

1. Structura și principiul de funcționare al lanțului cu role
Lanțul cu role este de obicei compus din componente de bază, cum ar fi placa interioară a lanțului, placa exterioară a lanțului, axul știftului, manșonul și rola. Principiul său de funcționare este de a transmite puterea și mișcarea prin angrenarea dinților rolei și ai pinionului. În timpul procesului de transmisie, diversele componente ale lanțului cu role sunt supuse unor solicitări complexe, inclusiv solicitări de tracțiune, solicitări de încovoiere, solicitări de contact și sarcini de impact. Acțiunea repetată a acestor solicitări va provoca deteriorarea la oboseală a lanțului cu role și, în cele din urmă, va afecta durata de viață a acestuia la oboseală.

2. Cauzele deformării prin sudură
În procesul de fabricație a lanțului cu role, sudarea este un proces cheie utilizat pentru a conecta placa exterioară a lanțului cu axul știftului și alte componente. Cu toate acestea, deformarea prin sudură este inevitabilă în procesul de sudare. Principalele motive includ:
Căldura absorbită la sudură: În timpul sudării, temperatura ridicată generată de arc va determina încălzirea locală și rapidă a piesei sudate, provocând dilatarea materialului. În timpul procesului de răcire după sudare, piesa sudată se va contracta. Din cauza vitezelor inconsistente de încălzire și răcire ale zonei de sudură și ale materialelor înconjurătoare, se generează stres și deformare la sudură.
Constrângerea rigidității sudurii: Dacă sudura nu este constrânsă rigid în timpul procesului de sudare, este mai probabil să se deformeze sub acțiunea tensiunii de sudare. De exemplu, la sudarea unor plăci de lanț exterioare subțiri, dacă nu există o clemă adecvată pentru a le fixa, placa de lanț se poate îndoi sau răsuci după sudare.
Secvență de sudare nerezonabilă: O secvență de sudare nerezonabilă va duce la o distribuție neuniformă a tensiunii de sudare, ceea ce, la rândul său, va agrava gradul de deformare a sudurii. De exemplu, în cazul sudării în mai multe treceri, dacă sudarea nu este efectuată în ordinea corectă, unele părți ale sudurii pot fi supuse unor solicitări excesive de sudare și se pot deforma.
Parametri de sudare necorespunzătoare: Setările necorespunzătoare ale unor parametri precum curentul de sudare, tensiunea și viteza de sudare pot cauza, de asemenea, deformarea sudurii. De exemplu, dacă curentul de sudare este prea mare, elementul de sudură se va supraîncălzi, crescând aportul de căldură, rezultând o deformare mai mare a sudurii; dacă viteza de sudare este prea mică, zona de sudare va rămâne prea mult timp, ceea ce va crește, de asemenea, aportul de căldură și va cauza deformarea.

3. Mecanismul influenței deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role

Efectul concentrării tensiunii: Deformarea prin sudură va cauza concentrarea locală a tensiunii în componente precum placa exterioară a lanțului cu role. Nivelul de tensiune în zona de concentrare a tensiunii este mult mai mare decât în ​​alte componente. Sub acțiunea solicitării alternative, aceste zone sunt mai susceptibile de a produce fisuri de oboseală. Odată ce fisura de oboseală se inițiază, aceasta va continua să se extindă sub acțiunea solicitării, provocând în cele din urmă ruperea plăcii exterioare a lanțului, provocând astfel defectarea lanțului cu role și reducându-i durata de viață la oboseală. De exemplu, defectele de sudură, cum ar fi gropile și adânciturile de pe placa exterioară a lanțului după sudare, vor forma o sursă de concentrare a tensiunii, accelerând formarea și extinderea fisurilor de oboseală.

Abaterea formei geometrice și probleme de potrivire: Deformarea prin sudură poate cauza abateri ale geometriei lanțului cu role, făcându-l inconsistent cu alte componente, cum ar fi pinioanele. De exemplu, deformarea prin îndoire a plăcii de legătură exterioare poate afecta precizia generală a pasului lanțului cu role, provocând o angrenare slabă între rolă și dinții pinionului. În timpul procesului de transmisie, această angrenare slabă va genera sarcini de impact suplimentare și solicitări de îndoire, agravând deteriorarea prin oboseală a diferitelor componente ale lanțului cu role, reducând astfel durata de viață la oboseală.
Modificări ale proprietăților materialului: Temperatura ridicată în timpul sudării și procesul ulterior de răcire va provoca modificări ale proprietăților materialului din zona de sudură. Pe de o parte, materialul din zona afectată termic de sudură poate experimenta o creștere a granulelor, o întărire etc., rezultând o tenacitate și plasticitate reduse ale materialului și o predispoziție mai mare la fracturi fragile sub sarcină de oboseală. Pe de altă parte, tensiunea reziduală generată de deformarea sudurii se va suprapune peste tensiunea de lucru, agravând și mai mult starea de solicitare a materialului, accelerând acumularea deteriorării prin oboseală și afectând astfel durata de viață la oboseală a lanțului cu role.

4. Analiza influenței deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțurilor cu role
Cercetare experimentală: Printr-un număr mare de studii experimentale, influența deformării prin sudură asupra duratei de viață la oboseală a lanțurilor cu role poate fi analizată cantitativ. De exemplu, cercetătorii au efectuat teste de viață la oboseală pe lanțuri cu role cu diferite grade de deformare prin sudură și au descoperit că atunci când deformarea prin sudură a plăcii de legătură exterioare depășește o anumită limită, durata de viață la oboseală a lanțului cu role va fi redusă semnificativ. Rezultatele experimentale arată că factori precum concentrația de stres și modificările proprietăților materialelor cauzate de deformarea prin sudură vor scurta durata de viață la oboseală a lanțului cu role cu 20% - 50%. Gradul specific de influență depinde de severitatea deformării prin sudură și de condițiile de lucru ale lanțului cu role.
Analiza prin simulare numerică: Cu ajutorul metodelor de simulare numerică, cum ar fi analiza cu elemente finite, influența deformării prin sudare asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role poate fi studiată mai în profunzime. Prin stabilirea unui model cu elemente finite al lanțului cu role, luând în considerare factori precum modificările formei geometrice, distribuția tensiunii reziduale și modificările proprietăților materialelor cauzate de deformarea prin sudare, se simulează și se analizează distribuția tensiunii și propagarea fisurilor la oboseală ale lanțului cu role sub sarcină de oboseală. Rezultatele simulării numerice sunt verificate reciproc cu cercetarea experimentală, clarificând în continuare mecanismul și gradul de influență a deformării prin sudare asupra duratei de viață la oboseală a lanțului cu role și oferind o bază teoretică pentru optimizarea procesului de sudare și a proiectării structurale a lanțului cu role.

5. Măsuri pentru controlul deformării prin sudură și îmbunătățirea duratei de viață la oboseală a lanțului cu role
Optimizați procesul de sudare:
Alegeți o metodă de sudare adecvată: Diferite metode de sudare au caracteristici diferite de aport termic și influență termică. De exemplu, în comparație cu sudarea cu arc, sudarea cu gaz protector are avantajele unui aport termic redus, vitezei mari de sudare și deformării mici a sudării. Prin urmare, metodele avansate de sudare, cum ar fi sudarea cu gaz protector, ar trebui preferate în sudarea lanțurilor cu role pentru a reduce deformările sudării.
Reglarea rezonabilă a parametrilor de sudare: În funcție de materialul, dimensiunea și alți factori ai lanțului cu role, curentul de sudare, tensiunea, viteza de sudare și alți parametri sunt controlați cu precizie pentru a evita deformarea sudurii cauzată de parametri de sudare excesivi sau prea mici. De exemplu, sub premisa asigurării calității sudurii, curentul și tensiunea de sudare pot fi reduse în mod corespunzător pentru a reduce aportul de căldură la sudură și, astfel, pentru a reduce deformarea sudurii.
Utilizați o secvență de sudare adecvată: Pentru structurile cu lanțuri cu role cu treceri multiple de sudare, secvența de sudare trebuie aranjată în mod rezonabil astfel încât tensiunea de sudare să poată fi distribuită uniform și concentrația locală de tensiune să poată fi redusă. De exemplu, secvența de sudare cu sudură simetrică și sudură segmentată înapoi poate controla eficient deformarea sudurii.
Aplicarea dispozitivelor de fixare: Proiectarea și utilizarea dispozitivelor de fixare adecvate sunt cruciale pentru controlul deformării lanțurilor cu role prin sudare. Înainte de sudare, elementul sudat este fixat ferm în poziția corectă prin intermediul dispozitivelor de fixare pentru a limita mișcarea și deformarea acestuia în timpul sudării. De exemplu, prin utilizarea metodei de fixare rigidă și aplicarea unei forțe de strângere adecvate la ambele capete ale plăcii exterioare a lanțului, se poate preveni eficient deformarea prin încovoiere în timpul sudării. În același timp, după sudare, dispozitivul de fixare poate fi utilizat și pentru a corecta elementul sudat și a reduce în continuare deformarea sudării.
Tratament termic și corecție post-sudura: Tratamentul termic post-sudura poate elimina tensiunea reziduală de sudare și poate îmbunătăți proprietățile materialului din zona de sudare. De exemplu, recoacerea corectă a lanțului cu role poate rafina granulația materialului în zona de sudare, poate reduce duritatea și tensiunea reziduală a materialului și poate îmbunătăți tenacitatea și rezistența la oboseală. În plus, pentru lanțurile cu role care au produs deja deformări prin sudare, se poate utiliza corecția mecanică sau corectarea cu flacără pentru a le reda la o formă apropiată de cea proiectată și a reduce impactul abaterii formei geometrice asupra duratei de viață la oboseală.

6. Concluzie
Deformarea prin sudare are un impact semnificativ asupra duratei de viață la oboseală a lanțurilor cu role. Concentrarea tensiunii, abaterea formei geometrice și problemele de potrivire, precum și modificările proprietăților materialelor generate de aceasta vor accelera deteriorarea prin oboseală a lanțurilor cu role și vor reduce durata lor de viață. Prin urmare, în procesul de fabricație a lanțurilor cu role, trebuie luate măsuri eficiente pentru a controla deformarea prin sudare, cum ar fi optimizarea tehnologiei de sudare, utilizarea dispozitivelor de fixare, efectuarea tratamentului termic și a corecției post-sudură etc. Prin implementarea acestor măsuri, calitatea și fiabilitatea lanțurilor cu role pot fi îmbunătățite semnificativ, iar durata lor de viață la oboseală poate fi extinsă, asigurând astfel funcționarea stabilă a sistemelor de transmisie mecanică și transport și oferind un sprijin puternic pentru producția și dezvoltarea industriilor conexe.